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基于SOPC技术的工业相机设计

作　者: 孙文中
导　师: 张宝峰；朱均超
学　校: 天津理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 工业相机 SOPC NiosⅡ USB
分类号: TB852.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 74次
引　用: 1次
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内容摘要


工业相机是机器视觉系统关键部分,其性能决定着图像的采集速度与分辨精度。目前工业相机主要以MCU+CPLD的形式构成,结构复杂,且灵活性较差。因此研制一部简单可靠的新型工业相机具有重要的意义。SOPC是一种基于FPGA硬件的设计技术,设计方式灵活,开发周期短。利用SOPC技术设计出一款新型工业相机,从系统角度分析了工业相机的结构组成与工作原理,研究了工业相机设计中所需的技术条件,提出了基于SOPC技术工业相机的设计方案,设计、制作了工业相机的硬件电路,编写、调试了工业相机的软件程序,进行了工业相机局部和整体功能测试,验证了设计的正确性,探讨了下一步工作方向。主要内容包括：1 SOPC工业相机设计方案的研究。首先介绍了工业相机的研究背景和发展现状,得出了工业相机小型化、多功能化的发展趋势；其次提出了基于SOPC技术工业相机的设计方案,对方案内容进行了详细的阐述；最后研究了工业相机涉及的各种技术内容,分析了利用这些技术设计工业相机的可行性。2工业相机硬件电路的设计。首先分析了工业相机硬件电路的框架结构；其次介绍了SOPC工业相机硬件电路的设计,包括设计需求分析、元器件选型、原理图设计、PCB布局布线和信号完整性分析等；最后给出了设计结果。3工业相机软件程序的设计。首先研究了工业相机软件程序的功能需求；其次设计了相关的软件程序,包括SOPC运行平台、NiosⅡ软件程序和USB固件程序。介绍了程序设计方法,编写、调试过程中遇到的困难及解决办法；最后给出了部分程序代码和实验结果。4工业相机局部和整体的功能测试。使用设计出的工业相机硬件电路和软件程序搭建起测试平台。利用该平台对工业相机局部和整体功能进行了测试。在验证了设计正确性的同时,分析了现有设计的不足之处,为下一步的优化和改进提供了依据。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-17
  1.1 引言  10
  1.2 工业相机的结构和工作原理  10-11
  1.3 工业相机的研究背景和现状  11-14
    1.3.1 工业相机的国内外研究背景  11-13
    1.3.2 工业相机的发展现状  13-14
  1.4 本文主要研究工作  14-15
    1.4.1 工业相机的一般要求  15
    1.4.2 研究的重点和难点  15
  1.5 各章节主要内容  15-17
第二章 工业相机实现的设计方案和相关技术  17-25
  2.1 引言  17
  2.2 SOPC工业相机的设计方案  17-18
  2.3 工业相机实现的相关技术  18-24
    2.3.1 FPGA原理  18-20
    2.3.2 SOPC技术和Nios Ⅱ微处理器  20-23
    2.3.3 CMOS图像传感器  23
    2.3.4 USB2.0协议  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 工业相机硬件电路设计  25-35
  3.1 引言  25
  3.2 工业相机硬件电路设计  25-34
    3.2.1 CMOS图像电路板的设计  25-28
    3.2.2 SOPC控制电路板的设计  28-32
    3.2.3 电源电路板的设计  32-34
  3.3 本章小结  34-35
第四章 工业相机软件设计  35-49
  4.1 引言  35
  4.2 SOPC运行平台设计  35-45
    4.2.1 CMOS图像采集核的设计  36-40
    4.2.2 USB控制器核的设计  40-43
    4.2.3 SOPC运行平台的设计  43-45
  4.3 Nios Ⅱ程序开发  45-46
  4.4 USB固件程序开发  46-48
  4.5 本章小结  48-49
第五章 工业相机系统测试与分析  49-54
  5.1 引言  49
  5.2 实验系统介绍  49-50
  5.3 测试过程  50-51
    5.3.1 局部功能测试  50-51
    5.3.2 整体功能测试  51
  5.4 测试结果与分析  51-53
  5.5 本章小结  53-54
第六章 总结与展望  54-56
  6.1 总结  54
  6.2 展望  54-56
参考文献  56-59
发表论文和科研情况说明  59-60
致谢  60

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 摄影技术 > 摄影机具与设备 > 照相设备与复制设备 > 照相机
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