[发明专利]基于高速图像传感器和并行处理的视觉检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及可编程视觉芯片及机器视觉技术领域，尤其涉及一种基于高速图像传感器和并行处理的视觉检测系统，具有高速度、高集成、低功耗、低成本的优势，可应用于多种工农业自动化检测系统。

背景技术

在传统的工农业生产中，产品检测一般由工人通过千分表、游标卡尺等工具人工测量，但随着工农业自动化的发展，传统的检测技术已经无法满足现有的工农业大生产的需要。同时，视觉系统通过对待检测物的图像进行分析，可快速、准确且无污染的实现对目标的检测而广泛应用于工农业自动化生产中。而在自动化生产线上，既要完成高速高复杂度的检测，给检测设备留下的安装空间又往往受限，因此又对检测设备的尺寸提出要求。

现在工农业自动化中常用的视觉检测系统包括两类：一种是基于PC或工控机的的视觉系统，由光源、镜头、CMOS或CCD相机、图像采集卡、PC或工控机以及处理软件构成，其开发灵活性较大，但系统尺寸大，速度慢且成本较高；另一类是基于嵌入式系统的智能相机，可通过编程以应对不同应用，但应用复杂度受限且速度仍然较慢。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对以上问题，本发明提供了一种高集成度、高性能、具有人机交互能力、低成本、低功耗的基于高速图像传感器和并行处理的视觉检测系统。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种基于高速图像传感器和并行处理的视觉检测系统，该系统包括：产品传动装置，用于将待检测物运送至视觉检测处并将检测后合格品运出；光源装置，用于发光并照射至视觉检测处；图像采集和视觉处理装置，用于实现图像的采集和视觉检测；相机运动装置，用于实现图像采集和视觉处理装置在X方向、Y方向和Z方向三个方向的运动；剔除装置，用于实现次品的剔除；显示装置，用于动态显示检测状况；以及检测平台，用于安装光源装置、图像采集和视觉处理装置、相机运动装置、剔除装置和显示装置。

上述方案中，所述产品传输装置包括流水传送带及其驱动电机。

上述方案中，所述光源装置采用LED照明装置。

上述方案中，所述图像采集和视觉处理装置包括光学镜头、图像采集部分和视觉处理部分，图像采集部分和视觉处理部分集成在同一芯片上，其中图像采集部分包括一个M×M的像素阵列、一个M×1的模拟预处理阵列、一个M×1的模数转换阵列和图像采集控制模块；视觉处理部分包括一个N×N的并行处理单元阵列、一个N×1的行并行处理阵列，以及一个多核精简指令处理器子系统。

上述方案中，所述M×M的像素阵列高速采集图像，并将图像并行输送到所述M×1的模拟预处理阵列，所述M×1的模拟预处理阵列接收所述M×M的像素阵列传递的原始图像后，对图像信号进行去噪、放大操作，处理后的图像传输到所述M×1的模数转换阵列，所述M×1的模数转换阵列将来自所述M×1的模拟预处理阵列的模拟图像信号转换为高精度的数字图像，所述图像采集控制模块对所述M×M的像素阵列、所述M×1的模拟预处理阵列和所述M×1的模数转换阵列进行控制，保证其正常工作。

上述方案中，所述N×N的并行处理单元阵列由数字处理单元排列成二维阵列，每一数字处理单元对应图像的一个和多个像素，所述N×N的并行处理单元阵列能够存储一幅或多幅图像，并对来自所述图像采集部分的图像数据进行像素级并行处理；所述N×1的行并行处理阵列由N个行处理单元排列成一维阵列，每个行处理单元对一行图像数据进行低中级图像处理，所述N×1的行并行处理阵列以行并行方式对图像数据进行非线性和广域处理；所述多核精简指令处理器子系统由多个精简指令处理器组成，用于实现线程级并行处理，用于高级图像处理和对系统的控制。

上述方案中，所述多核精简指令处理器子系统中内嵌一个运动控制模块，用于对视觉检测系统中各伺服电机进行控制，具体包括产品传动装置、相机运动装置和剔除装置中的各伺服电机。

上述方案中，所述相机运动装置包括X向运动装置、Y向运动装置和Z向运动装置，相机运动装置的运动由所述图像采集和视觉处理装置中的所述运动控制模块控制，相机运动装置中各伺服电机的旋转编码器将电机步数反馈至运动控制模块。

上述方案中，所述剔除装置包括机械剔除器、伺服电机和驱动器，当运动控制模块发出剔除指令，伺服电机进行运转并驱动机械剔除器进行往复运动，完成次品剔除动作。

上述方案中，所述显示装置为一个液晶显示器，通过USB端口与图像采集和视觉处理装置相连，用于动态显示检测状况。

(三)有益效果