一種工業(yè)智能視覺傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種工業(yè)智能視覺傳感器，包括光學(xué)鏡頭、CCD傳感器、FPGA電路和數(shù)字信號(hào)處理器，光學(xué)鏡頭與CCD傳感器相連，CCD傳感器與FPGA電路雙向連接，F(xiàn)PGA電路與數(shù)字信號(hào)處理器雙向連接；CCD傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)輸送到FPGA電路，并經(jīng)FPGA電路處理后得到圖像數(shù)據(jù)輸送到數(shù)字信號(hào)處理器。本實(shí)用新型具有以下有益效果：(1)采用標(biāo)準(zhǔn)的C接口，帶10M/100M/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)、輸入輸出接口和指示燈等。(2)具有高速感光得到高速變化的圖像，超強(qiáng)的圖像并行處理能力，快速得到運(yùn)算結(jié)果，在最短時(shí)間內(nèi)使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，精確完成操作任務(wù)的特點(diǎn)。
【專利說明】
一種工業(yè)智能視覺傳感器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型屬于機(jī)器視覺領(lǐng)域，特別是涉及一種工業(yè)智能視覺傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人的智能化趨勢(shì)愈加明顯。為了使工業(yè)機(jī)器人具有更好的柔性，需要開發(fā)智能技術(shù)來提高其感知外部環(huán)境的能力，而機(jī)器人視覺以其信息量大、信息完整等特點(diǎn)成為最重要的機(jī)器人感知功能。工業(yè)機(jī)器人智能化水平?jīng)Q定了其生命力。目前生產(chǎn)線上應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人大多是通過示教再現(xiàn)或預(yù)編程來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的操作，這樣物體的初始位姿和終止位姿都是嚴(yán)格限定的，工業(yè)機(jī)器人只是完成點(diǎn)到點(diǎn)的任務(wù)動(dòng)作，生產(chǎn)線的柔性較差，滿足不了柔性生產(chǎn)線對(duì)物料輸送和搬運(yùn)的要求。在這種情況下，為了保證工業(yè)機(jī)器人順利、高效地完成工作任務(wù)和減少生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，引入機(jī)器人視覺技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對(duì)工作目標(biāo)物體的識(shí)別和定位就顯得很有必要。
[0003]目前智能視覺傳感器主要來自于歐美，國(guó)外的嵌入式機(jī)器視覺的研究已走向平臺(tái)化，系統(tǒng)在具備圖像處理能力的同時(shí)還具有開放性的特點(diǎn)，可以滿足二次開發(fā)的要求并成為成熟的商業(yè)產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)的智能視覺傳感器發(fā)展相對(duì)較為薄弱，尚處于起步階段，現(xiàn)有的一些研究成果依然是面向具體應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)，軟硬件系統(tǒng)的模塊性、移植性和擴(kuò)展性不好，距離國(guó)外的研究成果或產(chǎn)品還有很大差距。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種工業(yè)智能視覺傳感器。工業(yè)智能視覺傳感器可定制、可擴(kuò)展的視覺感知體系結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)圖像算法模塊、應(yīng)用工具模塊和硬件位流模塊的有效管理和使用，以及靈活、高效的功能配置，滿足工業(yè)檢測(cè)的實(shí)時(shí)高速處理要求。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案:
[0006]提供一種工業(yè)智能視覺傳感器，包括光學(xué)鏡頭、CXD傳感器、FPGA電路和數(shù)字信號(hào)處理器，光學(xué)鏡頭與CCD傳感器相連，CXD傳感器與FPGA電路雙向連接，F(xiàn)PGA電路與數(shù)字信號(hào)處理器雙向連接;CCD傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)輸送到FPGA電路，并經(jīng)FPGA電路處理后得到圖像數(shù)據(jù)輸送到數(shù)字信號(hào)處理器。外觸發(fā)信號(hào)通知FPGA電路進(jìn)行圖像采集，將采集目標(biāo)通過光學(xué)鏡頭成像在CCD傳感器上完成光電荷的轉(zhuǎn)移、存貯等工作，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有直流分量的模擬電信號(hào);形成的模擬電信號(hào)經(jīng)過FPGA電路及外圍電路，進(jìn)行除噪、增益和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行圖像處理;處理后的結(jié)果，通過數(shù)字信號(hào)處理器上的1輸入輸出口、RS485接口或者10M/100M/1000M以太網(wǎng)通訊接口，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成操作任務(wù)。
[0007]本實(shí)用新型是采用CCD傳感器(電荷藕合器件圖像傳感器CCD)+數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的總體結(jié)構(gòu)，通過高速CCD傳感器感光，得到高速變化的圖像，利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)超強(qiáng)的圖像并行處理能力，快速得到運(yùn)算結(jié)果，由嵌入式操作系統(tǒng)與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)通訊，在最短時(shí)間內(nèi)使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，精確完成操作任務(wù)。用于視覺感知的算法是整個(gè)智能視覺傳感器系統(tǒng)的重點(diǎn)，通過可重構(gòu)策略開發(fā)出一套通用性強(qiáng)、實(shí)用性高的可擴(kuò)展視覺感知算法庫。
[0008]作為優(yōu)選，所述C⑶傳感器是采用型號(hào)ICX274A圖像傳感器。
[0009]作為優(yōu)選，所述數(shù)字信號(hào)處理器是采用型號(hào)TMS320DM648的DSP芯片。
[0010]作為優(yōu)選，所述光學(xué)鏡頭通過C接口與CCD傳感器連接，其中C接口是指攝影機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。
[0011]作為優(yōu)選，通用1接口(可接PNP，NPN型)，光電隔離的觸發(fā)輸入。
[0012]作為優(yōu)選，包括三個(gè)運(yùn)行狀態(tài)指示燈，可編程決定所指狀態(tài)；
[0013]作為優(yōu)選，可以進(jìn)行處理算法遠(yuǎn)程更新。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0015](I)采用標(biāo)準(zhǔn)的C接口，帶1M/1OOM/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)、輸入輸出接口和指示燈等。(2)具有高速感光得到高速變化的圖像，超強(qiáng)的圖像并行處理能力，快速得到運(yùn)算結(jié)果，在最短時(shí)間內(nèi)使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，精確完成操作任務(wù)的特點(diǎn)。(3)具有一套通用性強(qiáng)、實(shí)用性高、可擴(kuò)展、可重構(gòu)的高效視覺算法庫，具備圖像處理能力的同時(shí)還具有開放性的特點(diǎn)，可以滿足二次開發(fā)的要求。
【附圖說明】
[0016]圖1:本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理框圖；
[0017]圖2:本實(shí)用新型的可重構(gòu)的視覺算法庫的實(shí)現(xiàn)方法圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】做一個(gè)詳細(xì)的說明。
[0019]如圖1?2所示，本實(shí)用新型提供一種工業(yè)智能視覺傳感器的具體實(shí)施例，包括光學(xué)鏡頭、C⑶傳感器、FPGA電路和數(shù)字信號(hào)處理器，光學(xué)鏡頭與CXD傳感器相連，CXD傳感器與FPGA電路雙向連接，F(xiàn)PGA電路與數(shù)字信號(hào)處理器雙向連接;CCD傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)輸送到FPGA電路，并經(jīng)FPGA電路處理后得到圖像數(shù)據(jù)輸送到數(shù)字信號(hào)處理器。外觸發(fā)信號(hào)通知FPGA電路進(jìn)行圖像采集，將采集目標(biāo)通過光學(xué)鏡頭成像在CCD傳感器上完成光電荷的轉(zhuǎn)移、存貯等工作，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有直流分量的模擬電信號(hào);形成的模擬電信號(hào)經(jīng)過FPGA電路及外圍電路，進(jìn)行除噪、增益和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行圖像處理;處理后的結(jié)果，通過數(shù)字信號(hào)處理器上的1輸入輸出口、RS485接口或者10M/100M/1000M以太網(wǎng)通訊接口，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成操作任務(wù)。
[0020]本實(shí)用新型是采用CCD傳感器(電荷藕合器件圖像傳感器CCD)+數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的總體結(jié)構(gòu)，通過高速CCD傳感器感光，得到高速變化的圖像，利用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)超強(qiáng)的圖像并行處理能力，快速得到運(yùn)算結(jié)果，由嵌入式操作系統(tǒng)與外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)通訊，在最短時(shí)間內(nèi)使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，精確完成操作任務(wù)。用于視覺感知的算法是整個(gè)智能視覺傳感器系統(tǒng)的重點(diǎn)，通過可重構(gòu)策略開發(fā)出一套通用性強(qiáng)、實(shí)用性高的可擴(kuò)展視覺感知算法庫。
[0021]其中:所述CCD傳感器是采用型號(hào)ICX274A圖像傳感器，所述數(shù)字信號(hào)處理器是采用型號(hào)TMS320DM648的DSP芯片，所述光學(xué)鏡頭通過C接口與CCD傳感器連接，其中C接口是指攝影機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。通用1輸入口(可接PNP，NPN型)，用以光電隔離的觸發(fā)輸入。
[0022]工業(yè)智能視覺傳感器工作流程如圖1所示，外觸發(fā)信號(hào)通知FPGA進(jìn)行圖像采集，采集目標(biāo)通過光學(xué)鏡頭成像在CCD上完成光電荷的轉(zhuǎn)移、存貯等工作，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有直流分量的模擬電信號(hào);形成的模擬電信號(hào)經(jīng)過FPGA及外圍電路，進(jìn)行除噪、增益和模數(shù)轉(zhuǎn)換后，將數(shù)據(jù)傳輸DSP進(jìn)行圖像處理;處理后的結(jié)果，通過1輸入輸出口、485或者以太網(wǎng)通訊接口，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成操作任務(wù)。
[0023]DSP圖像處理智能視覺傳感器的核心，可重構(gòu)的視覺算法庫的實(shí)現(xiàn)又是的核心中的核心。可重構(gòu)的視覺算法庫的實(shí)現(xiàn)，
[0024]如圖2所示:
[0025]1、將算法進(jìn)行模塊封裝，一個(gè)算法封裝為一個(gè)作業(yè)工具，并且可以通過接口修改算法參數(shù)。
[0026]2、通過添加或刪除算法工具，修改算法參數(shù)，把多個(gè)算法工具組合形成一個(gè)特定的原始作業(yè)文件，完成指定的任務(wù)。
[0027]3、將原始作業(yè)文件保存與工業(yè)智能視覺傳感器內(nèi)部存儲(chǔ)器。
[0028]4、傳感器上電啟動(dòng)后，讀取原始作業(yè)文件，并將其解析為可以在程序中運(yùn)行的，按照指定順序和設(shè)置好的參數(shù)調(diào)用算法的作業(yè)，嵌入到程序中。
[0029]5、DSP獲取圖像后，執(zhí)行解析后的作業(yè)，并得到運(yùn)算結(jié)果。
[0030]6、DSP通過1輸入輸出口、RS485或者以太網(wǎng)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)通訊，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成操作任務(wù)。
[0031]7、如果需要擴(kuò)展或修改智能視覺傳感器中的算法庫，可以將帶有最新算法庫的固件通過以太網(wǎng)更新到智能視覺傳感器中。重啟后智能視覺傳感器就可以運(yùn)行最新的算法庫了。
[0032]其中:本實(shí)用新型中所涉及到的各種算法均為本領(lǐng)域常規(guī)的算法，本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)人員結(jié)合本實(shí)用新型公開說明內(nèi)容與上述各個(gè)算法流程內(nèi)容相結(jié)合均能夠編程獲得實(shí)現(xiàn)。
[0033]本實(shí)用新型具有以下有益效果:(1)采用標(biāo)準(zhǔn)的C接口，帶10M/100M/1000M自適應(yīng)以太網(wǎng)、輸入輸出接口和指示燈等。(2)具有高速感光得到高速變化的圖像，超強(qiáng)的圖像并行處理能力，快速得到運(yùn)算結(jié)果，在最短時(shí)間內(nèi)使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，精確完成操作任務(wù)的特點(diǎn)。(3)具有一套通用性強(qiáng)、實(shí)用性高、可擴(kuò)展、可重構(gòu)的高效視覺算法庫，具備圖像處理能力的同時(shí)還具有開放性的特點(diǎn)，可以滿足二次開發(fā)的要求。
[0034]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種工業(yè)智能視覺傳感器，其特征在于，包括光學(xué)鏡頭、CCD傳感器、FPGA電路和數(shù)字信號(hào)處理器，光學(xué)鏡頭與CXD傳感器相連，CXD傳感器與FPGA電路雙向連接，F(xiàn)PGA電路與數(shù)字信號(hào)處理器雙向連接;CCD傳感器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)輸送到FPGA電路，并經(jīng)FPGA電路處理后得到圖像數(shù)據(jù)輸送到數(shù)字信號(hào)處理器。2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種工業(yè)智能視覺傳感器，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器上設(shè)有1輸入輸出口、RS485接口和10M/100M/1000M以太網(wǎng)通訊接口。3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種工業(yè)智能視覺傳感器，其特征在于，所述CCD傳感器是采用型號(hào)ICX274A圖像傳感器。4.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的一種工業(yè)智能視覺傳感器，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器是采用型號(hào)TMS320DM648的DSP芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種工業(yè)智能視覺傳感器，其特征在于，所述光學(xué)鏡頭通過C接口與CXD傳感器連接。
【文檔編號(hào)】G01C11/02GK205482945SQ201620016152
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日
【發(fā)明人】卜琰, 郭振民, 徐赤, 姚喜國(guó), 李俊延
【申請(qǐng)人】杭州自動(dòng)化技術(shù)研究院有限公司