一种机器人视觉系统模块的设计

摘要:本文采用现今成熟的CMOS摄像头芯片设计了一种机器人视觉系统模块,并介绍了其系统结构,讨论了设计之中出现的问题,并对系统的每个模块功能进行了详细说明。本模块可以最快每秒采集20帧图像数据,并进行实时处理,通过串口上传图像数据或控制其他设备。

关键字:机器人视觉FPGASH4VHDL

中图分类号:TP393文献标识码:A

一、概述

视觉技术是近几十年来发展的一门新兴技术。机器视觉可以代替人类的视觉从事检验、目标跟踪、机器人导向等方面的工作,特别是在那些需要重复、迅速的从图象中获取精确信息的场合。尽管在目前硬件和软件技术条件下,机器视觉功能还处于初级水平,但其潜在的应用价值引起了世界各国的高度重视,发达国家如美国、日本、德国、法国等都投入了大量的人力物力进行研究,近年来已经在机器视觉的某些方面获得了突破性的进展,机器视觉在车辆安全技术、自动化技术等应用中也越来越显示出其重要价值。本文根据最新的CMOS图像采集芯片设计了一种通用的视觉系统模块,经过编制不同的图像处理、模式识别算法程序本模块可以应用到足球机器人,无人车辆等各种场合。

二、设计原理

系统原理框图如图1所示。

一种机器人视觉系统模块的设计 - 1

系统包含5个主要芯片:图像采集芯片OV7620,高速微处理器SH4,大规模可编程阵列FPGA,和串口通讯控制芯片MAX232。FPGA内部编程设立两个双口RAM,产生图像传感器所需的点频,行场同步等信号,以及控制双口RAM的存储时序。SH4负责对OV7620通过I2C进行配置,读取双口RAM的图像数据,进行处理,并通过串口实现图像资料的上传或控制步进电机等其他设备。

三、图像采集模块

系统模块以CMOS图像传感器OV7620为核心,还包括一个聚光镜头和其他一些辅助元器件比如27MHZ的晶振,电阻电容等。


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