缺陷检测机器视觉系统硬件平台

深圳市思普泰克

思普泰克缺陷检测机器视觉系统采用SONY工业视觉系统，可对产品的尺寸、外观进行检测如：长、宽、高、圆心距、点到点、点到线、圆心到线、夹角、划痕、毛刺、缺陷、脏污、裂痕等不良。

　　缺陷检测机器视觉系统将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征。

　　目前，实时图像处理采集方案主要为下面几个方面。

　　1、现场可编程门阵列( FPGA) 。FPGA 由多个可编程的基本逻辑单元组成的一个 2 维矩阵，逻辑 单元之间以及逻辑单元与 I / O 单元之间通过可编程 连线进行连接。FPGA 能在设计上具有很强的灵活性 ，集成度、工作速度也在不断提高，可实现的功能也越来越强; 同时其开发周期短，系统易于维护和扩 展，能够大大地提高图像数据的处理速度。

　　实时图像处理系统中，底层的信号数据量大，对 处理速度的要求高，但运算结构相对比较简单，适合 采用 FPGA 以硬件方式来实现; 高层处理算法的特 点是处理的数据量相对较少，但算法和控制结构复杂，可使用 DSP 来实现。所以，可以把二者的优点 结合在一起以兼顾实时性和灵活性。

　　USB、串口、并口是计算机和外设进行通讯的常 用接口，但对于数据量大的图像来说，串行 RS - 232协议难于达到图像采集实时性要求。USB 口即使 能满足所需速度，但要求外设必须支持 USB 协议，而 USB 协议与常用工程软件的接口还不普及。

　　IEEE - 1394 接口具有廉价，速度快，支持热拔插，数 据传输速率可扩展，标准开放等特点，在众多领域得 到了广泛的应用。但随着数字图像采集速度的提 高、数据量的增大，原有的标准渐难以满足需求。为 了简化数据的连接，实现高速、高精度、灵活、简单的连接，在 National Semiconductor 公司等多家相机制 造商共同制定推出了 Camera Link 标准。CameraLink 是专门为数字摄像机的数据传输提出的接口 标准，专为数字相机制定的一种图像数据、视频数据 控制信号及相机控制信号传输的总线接口，其最主 要特点是采用了低压差分信号 ( LVDS) 技术，使摄 像机的数据传输速率大大提高。

　　2、专用集成电路( ASIC) 。ASIC 是针对于某一固定算法或应用而专门设计的硬件芯片，有很强的 实时性。但在实际应用中存在开发周期相对较长、成本高、适应性和灵活性差等缺点。

　　3、数字信号处理器( DSP) 。DSP 是一种独特 的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是将接收到的模拟信号转换为“0”或“ 1 ”的 数 字 信 号 ， 再 对 数 字 信 号 进 行 修 改 、删 除 和 强 化，并在其他系统芯片中把数字数据解译回模拟数 据或实际环境格式，其实时运行速度远远超过通用 微处理器。但是，DSP 的体系仍是串行指令执行系 统，而且只是对某些固定的运算进行硬件优化，故不 能满足众多的算法要求。

　　4、 通用计算机网络并行处理。这种处理结构 采 用“多 客 户 机 + 服 务 器 ”的 方 式 ，一 个 图 像 传 感 器 对应一台客户机，服务器实现信息的合成，图像处理 的大部分工作由软件来完成。该结构虽然比较庞 大，但升级维护方便、实时性较好。