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自动光学检测仪中基于PCIE接口的图像采集研究

作 者: 任小均
导 师: 叶玉堂
学 校: 电子科技大学
专 业: 光学工程
关键词: 自动光学检测仪 图像采集 WDM驱动程序 PCI Express总线
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要


自动光学检测仪作为光电检测设备的一种,具有无接触、无损、远距离、抗干扰能力强、受环境影响小、检测速度快、测量精度高等优越性,是当今最重要的检测设备之一。本次设计的自动光学检测仪专门用于PCB产品的外观检测。随着我国PCB产业的蓬勃发展,其应用将越来越广泛。PCIE(PCI Express)总线是近年来提出的比较新的总线技术,本次设计将PCIE总线运用于自动光学检测仪中,据我们所知,这在国内还未见相关报道。本设计具有处理和传输速度高、实时性好,性价比高的优势,可以大大提高自动光学检测仪的竞争力。在对当前技术进行仔细分析的基础上,设计了一套由一块基于PCIE总线和CCD相机的图像采集卡以及相应的Windows 2000下的WDM驱动程序和应用程序组成的图像采集系统。本系统由CCD相机进行图像采集,它把CCD芯片、A/D转换以及数据存储模块集成到一起,可以直接输出数字信号。FPGA核心模块负责控制图像的采集、传输并把图像数据保存到存储器中。最后,通过PCIE桥芯片连接到计算机接口,将数据传输到计算机中进一步地处理、存储或显示。论文概括地介绍了系统的硬件组成,并且以自动光学检测仪中的这套图像采集系统为蓝本,详细阐述了了Windows 2000 WDM驱动程序设计和源代码实现,上层总控软件设计和源代码实现等主要内容。驱动程序是在DDK开发环境下编写的,采用DMA方式传输数据,支持PnP。应用软件是在VC6.0环境下编写的,功能齐全,操作界面友好。本系统工作稳定,可以满足实时图像采集的要求。由于硬件系统及驱动程序完全自主设计,为对系统进行二次开发和扩充留有很大空间。同时,由于技术的自主性,使成本有很大幅度的降低。更重要的是本系统达到了高速、实时、准确的图像采集要求,进而可以大大提高自动光学检测仪检测的准确性和有效性,对解决长期困扰PCB产品的品质检测的系列问题有很大的帮助。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 引言  9-15
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 AOI 与其它PCB 检测方法的比较  10-11
  1.3 国内外现状和发展趋势  11-13
  1.4 论文解决的问题和本人完成的工作  13-14
  1.5 全文结构安排  14-15
第二章 工作原理及总体设计  15-27
  2.1 系统总体结构  15-16
  2.2 系统硬件概述  16-17
  2.3 PCI Express 总线概述  17-23
    2.3.1 PCI Express 的系统构架  18-19
    2.3.2 PCI Express 的体系结构  19-21
    2.3.3 PCI Express 的配置机制及系统枚举  21-23
  2.4 PCIE 接口的实现  23-27
    2.4.1 PCI Express 总线设计可选择方案  23-24
    2.4.2 本次设计PCIE 接口的设计  24-27
第三章 WDM 设备驱动程序开发技术  27-34
  3.1 Windows 2000 操作系统的总体结构概述  27-30
    3.1.1 Windows 2000 中的硬件特权层  27-28
    3.1.2 Windows 2000 的内核模式环境  28-30
  3.2 WDM 驱动程序的层次结构  30-31
  3.3 驱动程序中两个重要数据结构  31-32
    3.3.1 I/O 请求包(IRP)  31-32
    3.3.2 DEVICE_EXTENSION(设备扩展)  32
  3.4 WDM 驱动程序开发环境的构建  32-34
第四章 图像采集卡的驱动程序设计与实现  34-50
  4.1 图像采集卡驱动程序的功能设计  34-35
  4.2 图像采集卡驱动程序的开发  35-43
    4.2.1 图像采集卡的初始化  35-36
    4.2.2 配置空间访问模块  36-37
    4.2.3 图像采集卡的中断处理  37-39
    4.2.4 DMA 传输实现  39
    4.2.5 图像采集卡读取图像的实现  39-41
    4.2.6 PnP 模块  41-42
    4.2.7 驱动程序的卸载  42-43
    4.2.8 其它相关问题  43
  4.3 图像采集卡驱动程序的调试与测试  43-48
    4.3.1 图像采集卡驱动程序的调试  44-47
    4.3.2 图像采集卡驱动程序的测试  47-48
  4.4 驱动程序的编译和安装  48-50
第五章 总控应用程序开发  50-69
  5.1 应用软件开发关键技术  50-51
  5.2 应用程序的开发  51-67
    5.2.1 系统主界面  51-53
    5.2.2 应用程序与驱动程序的通信  53-54
    5.2.3 图像处理  54-61
    5.2.4 系统维护  61-62
    5.2.5 系统标定  62-63
    5.2.6 各工作模式下的测量实现  63-65
    5.2.7 图像显示  65-67
  5.3 测量结果及误差分析  67-69
    5.3.1 测试结果  67-68
    5.3.2 误差分析  68-69
第六章 结论及展望  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-74
攻读硕士期间发表论文  74-75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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