專利名稱：一種視覺切割機器人圖像采集處理器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種圖像采集處理器，具體提供一種視覺切割機器人圖像采集處理器。
背景技術(shù)：
視覺切割機器人控制電路一般由微處理器、攝像頭和外圍電氣器件組成。微處理器是圖像采集處理器的核心，完成圖像采集、濾波和軌跡提取工作。圖像采集處理器的性能直接影響視覺切割機器人運對切割線的采集精度，進而影響切割精度。目前大部分視覺移動機器人采用PC機和DSP作為控制系統(tǒng)核心。PC機作為系統(tǒng)核心，處理速度慢，體積過大， 不易攜帶；DSP作為系統(tǒng)核心，開發(fā)周期長，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，成本高，不適合小規(guī)模開發(fā)。
發(fā)明內(nèi)容為了克服目前用于視覺移動機器人的圖像處理器體積過大，結(jié)構(gòu)復雜，成本高的不足，且不適用于視覺切割機器人，本實用新型提供了一種整體設計小巧便捷，結(jié)構(gòu)簡單， 具有很高性價比的適用于視覺切割機器人的圖像采集處理器。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種用于視覺切割機器人的圖像采集處理器，包括以FPGA微處理器為核心的電路板，所述的電路板外圍電路包括FLASH、SRAM、SDRAM存儲芯片、CXD圖像輸入電路、5V穩(wěn)壓電源，所述的電路板帶有CXD圖像輸入接口、USB接口、VGA接口、按鍵PIO接口、RS232通信接口、10M/100M以太網(wǎng)接口、以及擴展接口，所述的FPGA都帶有內(nèi)嵌式Nios II嵌入式軟核、圖像硬件加速模塊、FIFO緩存模塊，所述的CXD圖像輸入接口為串行接口與FPGA通信連接。本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在(1)圖像采集處理器僅由一塊電路板構(gòu)成， 用戶接口提供在電路板兩側(cè)，上下可供安裝，整體設計小巧便捷，便于安裝在視覺切割機器人切割炬上方；( 圖像采集處理器功能完善，提供豐富的傳感器接口資源，充分滿足了視覺切割機器人在圖像采集、數(shù)據(jù)顯示和遠程通信的需求；C3)圖像采集處理器所提供的插接方式，成本低廉且插接可靠方便；(4)圖像采集處理器采用嵌入式Nios II軟核處理器模塊、圖像硬件加速模塊、FIFO緩存模塊和運動控制模塊，所述模塊包括底層硬件驅(qū)動程序、 解釋程序和特定的指令規(guī)范；提高了圖像處理速度，保證了系統(tǒng)的實時性；( 圖像采集處理器固件內(nèi)部的解釋程序所面向的指令規(guī)范自成體系，形成模塊簡單且方便擴充，結(jié)合圖像采集處理器硬件功能的擴充可作相應修改。

圖1為本實用新型《一種視覺切割機器人圖像采集處理器》系統(tǒng)原理圖圖2為本實用新型《一種視覺切割機器人圖像采集處理器》工作流程圖具體實施方式
下面附圖對本實用新型作進一步描述。參照圖1，一種用于視覺鋼板切割機器人的圖像采集處理器，包括以FPGA微處理器為核心的電路板，其他設備包括SRAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)6、SDRAM(同步動態(tài)隨機存儲器)7、FLASH(閃速存儲器)8存儲芯片、CXD攝像頭1、電源模塊15、顯示器16和外部按鍵17，所述的電路板帶有CXD圖像輸入接口 3、VGA接口 10、按鍵接口 11、10M/100M以太網(wǎng)接口 12、RS232通信接口 13、以及擴展接口 14，所述的FPGA微處理器包括有嵌入式軟核處理器9、FIFO緩存模塊4、圖像采集存儲控制模塊2、硬件算法加速模塊5，所述的CXD圖像輸入接口為串行接口與FPGA通信連接。本實用新型的電源模塊15采用了開關型穩(wěn)壓芯片，除供給5V電源用于CCD攝像驅(qū)動外，內(nèi)部通過芯片還可以提供1. 5V和3. 3V的電源分別供FPGA內(nèi)核及SDRAM使用；同時芯片具有短路保護功能；電源反接時，由于二極管的保護，電路板不響應。本實用新型的帶有的嵌入式軟核9、圖像采集存儲控制模塊2、硬件算法加速模塊 5、FIF0(先進先出)數(shù)據(jù)緩存模塊通過編程軟件進行配置。用戶程序包括底層驅(qū)動程序和用戶指令解釋程序。界面程序是通過采用本實用新型配套的PC機上的編程軟件實現(xiàn)的，該編程軟件有C語言和硬件描述語言VHDL兩種。用戶程序的二進制代碼遵循用戶設定的指令規(guī)范，該指令規(guī)范功能類似于匯編指令代碼。用戶程序的二進制代碼通過下載線可以被下載到本實用新型的FLASH存儲器；用戶程序開始執(zhí)行，模塊開始運行；模塊的解釋程序通過解釋用戶的二進制代碼，就可以進行邏輯運算和調(diào)用驅(qū)動程序完成圖像算法和控制功能，控制切割機器人執(zhí)行相應的動作。圖像采集處理器工作原理圖像采集處理器開始運行后，圖像采集存儲控制模塊 2發(fā)出指令，CXD攝像頭1經(jīng)過CXD圖像輸入接口 3將圖像傳輸給FIFO緩存模塊4，圖像采集存儲控制模塊2將圖像存儲至存儲單元SRAM(靜態(tài)隨機存取存儲器)2和SDRAM(同步動態(tài)隨機存儲器)3，算法簡單、運算量大的圖像處理過程由硬件算法加速模塊4完成，算法復雜的圖像處理過程由嵌入式軟核處理器9通過軟件來完成處理。系統(tǒng)程序及處理結(jié)果存儲在 FLASH(閃速存儲器)4存儲器中，完成圖像處理后，處理結(jié)果通過VAG接口 10顯示在顯示器 16上；圖像采集處理器運算得到切割線連續(xù)坐標后，輸出坐標給切割機器人運動控制器。圖像采集處理器可通過按鍵接口 11連接按鍵，可對圖像采集處理器進行設置。圖像采集處理器通過RS232接口 13與PC機通信，圖像采集處理器也可通過以太網(wǎng)接口 12連接遠程網(wǎng)絡，同時可通過擴展接口為系統(tǒng)添加模塊。各模塊及端口通過圖像采集處理器內(nèi)部總線18連接。如圖2所示，圖像采集處理器系統(tǒng)工作流程為(1)獲取工作任務進行任務規(guī)劃，生成任務列表。(2)獲取CCD圖像信息，圖像采集存儲控制模塊控制圖像采集和存儲，F(xiàn)IFO緩存模塊緩存圖像信息。(3)圖像采集存儲模塊控制圖像信息是否存儲，系統(tǒng)根據(jù)需要將圖像信息存儲至存儲器。(4)對采集的圖像進行濾波處理，然后對切割線進行邊緣圖區(qū)，生成切割線連續(xù)坐標，，顯示圖像采集處理器運行狀態(tài)。繼續(xù)調(diào)用圖像處理程序，直至完成所有圖像處理任務。(5)當所有圖像處理任務完成后，輸出切割線坐標至運動控制器。
權(quán)利要求1. 一種視覺機器人圖像采集處理器，其特征在于主控部件采用FPGA進行圖像采集、 濾波和邊緣處理提取，F(xiàn)PGA電路板的外部連接有CXD攝像頭，F(xiàn)LASH、SRAM、SDRAM存儲器， CCD圖像轉(zhuǎn)換電路、5V穩(wěn)壓電源，所述的圖像采集處理器帶有數(shù)字圖像輸入接口，USB接口、 VGA接口、按鍵I/O接口、RS232通信接口、10M/100M以太網(wǎng)接口。
專利摘要本實用新型涉及一種圖像處理器，具體提供一種視覺切割機器人圖像采集處理器。圖像采集處理器包括以微處理器為核心的電路板，所述的電路板外圍電路包括FLASH、SRAM、SDRAM存儲器，CCD圖像轉(zhuǎn)換電路、5V穩(wěn)壓電源，所述的電路板帶有數(shù)字圖像輸入接口，USB接口、VGA接口、按鍵I/O接口、RS232通信接口、10M/100M以太網(wǎng)接口。本實用新型的視覺切割機器人圖像采集處理器，可完成視覺切割機器人的圖像采集和軌跡線提取，保證了視覺切割機器人的正常切割作業(yè)。本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在(1)圖像采集處理器僅由一塊電路板構(gòu)成，用戶接口提供在電路板兩側(cè)，上下可供安裝，整體設計小巧便捷，便于安裝在視覺切割機器人切割炬上方；(2)圖像采集處理器功能完善，提供豐富的傳感器接口資源，充分滿足了視覺切割機器人在圖像采集、數(shù)據(jù)顯示和遠程通信的需求；(3)圖像采集處理器所提供的插接方式，成本低廉且插接可靠方便；(4)圖像采集處理器采用嵌入式Nios II軟核處理器模塊、圖像硬件加速模塊、FIFO緩存模塊和運動控制模塊，所述模塊包括底層硬件驅(qū)動程序、解釋程序和特定的指令規(guī)范；提高了圖像處理速度，保證了系統(tǒng)的實時性；(5)圖像采集處理器固件內(nèi)部的解釋程序所面向的指令規(guī)范自成體系，形成模塊簡單且方便擴充，結(jié)合圖像采集處理器硬件功能的擴充可作相應修改。
文檔編號G06K9/20GK202013576SQ20112007529
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月14日
發(fā)明者朱喜林, 潘增軍, 王彬, 羅志勇, 荊寶德, 賀新升, 鄂世舉, 高春甫 申請人:浙江師范大學