本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種3CCD彩色工業(yè)相機(jī)。

背景技術(shù)：

目前彩色相機(jī)在工業(yè)上的應(yīng)用已經(jīng)很廣泛，但傳統(tǒng)的三線(xiàn)或雙線(xiàn)彩色線(xiàn)掃描相機(jī)，往往需要對(duì)三線(xiàn)彩色相機(jī)進(jìn)行后端空間校正以及對(duì)雙線(xiàn)彩色相機(jī)進(jìn)行插值顏色恢復(fù)等后期處理，否則色彩還原能力很差甚至無(wú)法還原，空間分辨率不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種3CCD彩色工業(yè)相機(jī)，具有更好的色彩還原度和空間分辨率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

一種3CCD彩色工業(yè)相機(jī)，包括主控制器、三個(gè)黑白線(xiàn)掃描CCD、與CCD相對(duì)應(yīng)的三路AFE通道、CCD驅(qū)動(dòng)、時(shí)序控制器、Camera Link收發(fā)器和電源管理；所述電源管理給相機(jī)各模塊供電；所述CCD驅(qū)動(dòng)分別與所述三個(gè)黑白線(xiàn)掃描CCD連接，驅(qū)動(dòng)所述三個(gè)黑白線(xiàn)掃描CCD的運(yùn)行；所述三個(gè)AFE通道均與所述時(shí)序控制器連接，并分別與各自對(duì)應(yīng)的所述黑白線(xiàn)掃描CCD連接；所述時(shí)序控制器與所述Camera Link收發(fā)器連接；所述主控制器分別與所述三路AFE通道、所述時(shí)序控制器和所述Camera Link收發(fā)器連接；所述三個(gè)黑白線(xiàn)掃描CCD在空間上光學(xué)對(duì)稱(chēng)。

所述三路AFE通道分別為紅通道、綠通道和藍(lán)通道。

所述三個(gè)黑白線(xiàn)掃描CCD分別接收紅、綠、藍(lán)三基色，所述三基色由光束分離棱鏡分離得到。

所述主控制器與所述Camera Link收發(fā)器連接方式為串口通訊連接。

所述AFE通道中包含了CDS相關(guān)雙采樣、PGA可編程增益控制、OB可編程偏置控制和12bit AD采樣器。

所述工業(yè)相機(jī)供電采用寬電壓?jiǎn)我恢绷麟娫摧斎?；Ta＝25℃情況下，電源電壓最適值為DC12V，最小值DC8.6V，最大值DC18.2V。

所述工業(yè)相機(jī)還包括一個(gè)4芯的電源輸入連接器、一個(gè)10芯的I/O連接器、一個(gè)RJ45連接器和一個(gè)用于指示相機(jī)的工作狀態(tài)和提供錯(cuò)誤報(bào)警的LED指示燈。

本發(fā)明的有益效果是采用三個(gè)獨(dú)立的黑白線(xiàn)陣CCD傳感器，通過(guò)光學(xué)棱鏡分光系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)光學(xué)對(duì)稱(chēng)的3CCD彩色線(xiàn)掃描相機(jī)，相對(duì)于傳統(tǒng)的三線(xiàn)或雙線(xiàn)彩色線(xiàn)掃描相機(jī)，3CCD相機(jī)避免了傳統(tǒng)三線(xiàn)彩色相機(jī)的后端空間校正以及雙線(xiàn)彩色相機(jī)的插值顏色恢復(fù)等后期處理，從而實(shí)現(xiàn)了更好的色彩還原度和空間分辨率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明相機(jī)工作原理框圖。

圖2為本發(fā)明光束分離棱鏡系統(tǒng)分光原理示意圖。

圖3為本發(fā)明電源輸入連接器示意圖。

圖4為本發(fā)明I/O連接器示意圖。

圖5為本發(fā)明電源輸入連接器管腳定義表。

圖6為本發(fā)明I/O連接器管腳定義表。

圖7為本發(fā)明CC2光電隔離信號(hào)輸入等效原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例做出詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，3CCD彩色工業(yè)相機(jī)包括主控制器、三個(gè)黑白線(xiàn)掃描CCD、與CCD相對(duì)應(yīng)的三路AFE通道(三路AFE通道分別為紅通道、綠通道和藍(lán)通道)、CCD驅(qū)動(dòng)、時(shí)序控制器、Camera Link收發(fā)器和電源管理。電源管理給相機(jī)各模塊供電；CCD驅(qū)動(dòng)分別與三個(gè)黑白線(xiàn)掃描CCD連接，驅(qū)動(dòng)三個(gè)CCD的運(yùn)行；三個(gè)AFE通道均與時(shí)序控制器連接，并分別與各自對(duì)應(yīng)的CCD連接；時(shí)序控制器與Camera Link收發(fā)器連接；主控制器分別與三路AFE通道、時(shí)序控制器和Camera Link收發(fā)器連接；主控制器與Camera Link收發(fā)器連接方式為串口通訊連接。

3CCD彩色工業(yè)相機(jī)采用了三個(gè)基于單溝道單輸出結(jié)構(gòu)的黑白線(xiàn)掃描CCD傳感器，傳感器內(nèi)部采用了三路并行模擬通道AFE進(jìn)行信號(hào)處理和數(shù)字化轉(zhuǎn)換。AFE通道中包含了CDS相關(guān)雙采樣、PGA可編程增益控制、OB可編程偏置控制和12bit AD采樣器。黑白線(xiàn)掃描CCD將接收到的紅、綠、藍(lán)三色光信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)，經(jīng)AFE通道后進(jìn)行采樣、增益、偏置和模數(shù)轉(zhuǎn)換后轉(zhuǎn)化為適合的數(shù)字信號(hào)輸出給時(shí)序控制器。

時(shí)序發(fā)生器及主控制器均由FPGA設(shè)計(jì)，時(shí)序控制器為CCD驅(qū)動(dòng)及AFE模塊提供高精度和高速的時(shí)序脈沖，同時(shí)完成三路數(shù)據(jù)的合并，并與Camera Link收發(fā)器完成接口時(shí)序；主控制器進(jìn)行AFE的可編程控制，對(duì)時(shí)序控制器的時(shí)序編程控制和與Camera Link收發(fā)器內(nèi)的串行接口完成相機(jī)與外界的通訊控制。

相機(jī)使用Camera Link接口內(nèi)的CC1和CC2控制線(xiàn)提供外同步和外觸發(fā)模式下同步和觸發(fā)脈沖的輸入，外觸發(fā)模式下相機(jī)可按照恒定的積分時(shí)間設(shè)置與外部觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行輸出同步，從而適應(yīng)變化線(xiàn)速度的在線(xiàn)檢測(cè)應(yīng)用；外同步模式下相機(jī)按照外部同步脈沖周期進(jìn)行積分同步。

相機(jī)供電采用寬電壓?jiǎn)我恢绷麟娫摧斎?。電源電?Ta＝25℃)最適值為DC12V，最小值DC8.6V，最大值DC18.2V。

CCD，是英文Charge Coupled Device即電荷耦合器件的縮寫(xiě)，它是一種特殊半導(dǎo)體器件，上面有很多一樣的感光元件，每個(gè)感光元件叫一個(gè)像素。CCD在攝像機(jī)里是一個(gè)極其重要的部件，它起到將光線(xiàn)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的作用，類(lèi)似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機(jī)的性能。像素?cái)?shù)是指CCD上感光元件的數(shù)量，理論上CCD的像素?cái)?shù)量應(yīng)該越多越好，但CCD像素?cái)?shù)的增加會(huì)使制造成本以及成品率下降，本發(fā)明相機(jī)應(yīng)用于工業(yè)，考慮到成本和成像清晰度的問(wèn)題，選用3CCD成像系統(tǒng)。

3CCD成像系統(tǒng)通常采用一個(gè)光束分離棱鏡系統(tǒng)，將入射光分離為紅、綠、藍(lán)三束獨(dú)立的成像光束進(jìn)入到三個(gè)獨(dú)立的黑白探測(cè)器上，三個(gè)探測(cè)器在空間上為光學(xué)對(duì)稱(chēng)(即從物方觀察，三個(gè)傳感器是空間完全重合的)，從而在黑白傳感器上組合成了彩色成像系統(tǒng)。分光的原理如圖2所示。由于3CCD成像系統(tǒng)的光學(xué)對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)，避免了傳統(tǒng)3線(xiàn)彩色相機(jī)的后端空間校正以及雙線(xiàn)彩色相機(jī)的插值顏色恢復(fù)等后期處理，從而實(shí)現(xiàn)了更好的色彩還原度和空間分辨率。

相機(jī)電氣接口連接器均位于相機(jī)后部，包括一個(gè)4芯的電源輸入連接器、一個(gè)10芯的I/O連接器和一個(gè)RJ45連接器，相機(jī)后部另有1個(gè)LED指示燈用于指示相機(jī)的工作狀態(tài)和提供錯(cuò)誤報(bào)警。

電源輸入連接器結(jié)構(gòu)圖和管腳定義如圖3和圖5所示。

I/O連接器結(jié)構(gòu)圖和管腳定義如圖4和圖6所示。

3CCD彩色千兆網(wǎng)相機(jī)支持CC2光電隔離信號(hào)輸入功能，輸入信號(hào)用于相機(jī)的外觸發(fā)同步模式和外觸發(fā)采集功能。圖7示意了輸入等效原理圖。

3CCD彩色工業(yè)相機(jī)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)使其尤其適合于智能交通、終點(diǎn)檢測(cè)、印刷及印鈔、彩色織物檢測(cè)等各種彩色線(xiàn)掃描應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明的有益效果是采用三個(gè)獨(dú)立的黑白線(xiàn)陣CCD傳感器，通過(guò)光學(xué)棱鏡分光系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)光學(xué)對(duì)稱(chēng)的3CCD彩色線(xiàn)掃描相機(jī)，相對(duì)于傳統(tǒng)的三線(xiàn)或雙線(xiàn)彩色線(xiàn)掃描相機(jī)，3CCD相機(jī)避免了傳統(tǒng)三線(xiàn)彩色相機(jī)的后端空間校正以及雙線(xiàn)彩色相機(jī)的插值顏色恢復(fù)等后期處理，從而實(shí)現(xiàn)了更好的色彩還原度和空間分辨率。

以上對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化、改進(jìn)或組合等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專(zhuān)利涵蓋范圍之內(nèi)。