面向机器视觉系统的CCD数字相机设计

论文摘要

机器视觉系统在工业化生产中的应用日趋广泛,工业相机是机器视觉系统的核心部件,要求有较高的图像质量、较高的传输速度和工业标准的接口。本文设计了一款适用于机器视觉系统的CCD数字相机。本文设计的CCD数字相机主要由两个模块构成:CCD芯片的驱动时序脉冲产生电路模块和IEEE1394a数字接口传输模块。设计中采用FPGA与专用A/D来共同产生CCD驱动时序脉冲,提高了设计的灵活性与稳定性;使用IEEE 1394a DCAM协议作为数字接口的传输协议,提高了相机的兼容性。测试结果表明,该相机图像清晰度高,传输速度快,兼容DCAM协议,达到了预期的结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 机器视觉的概念
• 1.1.2 机器视觉的发展历程
• 1.1.3 机器视觉的研究内容
• 1.1.4 机器视觉的应用现状
• 1.1.5 CCD 技术的现状与发展趋势
• 1.2 课题研究的内容与目的
• 1.3 本论文的组织结构
• 第二章 CCD 传感器技术
• 2.1 CCD 的工作原理
• 2.1.1 光电荷的产生
• 2.1.2 光电荷的存储
• 2.1.3 光电荷的转移
• 2.1.4 光电荷的输出
• 2.2 CCD 成像芯片的分类
• 2.2.1 帧转移CCD
• 2.2.2 行间转移CCD
• 2.2.3 线转移CCD
• 2.2.4 全帧转移CCD
• 2.3 CCD 的基本参数
• 2.3.1 感光度
• 2.3.2 动态范围
• 2.3.3 分辨率
• 2.3.4 灵敏度
• 2.3.5 光谱响应
• 2.4 本章小结
• 第三章 CCD 数字相机的系统结构
• 3.1 CCD 数字相机的系统结构
• 3.1.1 CCD 数字相机的各部分功能描述
• 3.2 CCD 数字相机的接口与传输协议
• 3.2.1 IEEE1394a 接口
• 3.2.2 IEEE 1394a 的通信服务
• 3.2.3 寄存器与配置ROM
• 3.2.4 DCAM 协议简介
• 3.3 CCD 数字相机的性能指标
• 3.4 本章小结
• 第四章 CCD 器件（ICX204AL）的驱动电路设计
• 4.1 CCD 驱动电路技术
• 4.1.1 CCD 时序脉冲产生电路设计方法
• 4.2 CCD 前端电路设计
• 4.2.1 电路结构
• 4.2.2 CCD 传感器选型及其工作模式
• 4.3 CCD 时序及控制电路
• 4.3.1 时序及控制电路硬件设计
• 4.3.2 驱动时序产生模块设计
• 4.4 CCD 信号处理的设计
• 4.4.1 相关双采样（CDS）的基本原理
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于1394 接口与DCAM 协议的传输模块设计
• 5.1 传输模块硬件框图
• 5.2 单片机程序设计
• 5.2.1 配置寄存器
• 5.2.2 配置ROM
• 5.2.3 DCAM 协议中的寄存器读写设计
• 5.3 基于FPGA 的等时传输设计
• 5.3.1 DCAM 协议的等时传输
• 5.3.2 T5812LV32A 等时接口的时序要求
• 5.3.3 FPGA 等时传输模块设计
• 5.3.4 FPGA 程序设计结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 相机调试运行与结果分析
• 6.1 相机的调试与运行
• 6.1.1 硬件调试
• 6.1.2 软件调试
• 6.1.3 总体调试
• 6.2 运行结果分析
• 6.3 本章小节
• 第七章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在读期间研究成果