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使用華菱光電CIS傳感器設(shè)計(jì)的高速圖像采集設(shè)備
  來源：g871l.cn

通過使用線性圖像傳感器CIS采集的圖像判斷產(chǎn)線上的鋁箔是否有污點(diǎn)、裂痕、氣孔、褶皺等等問題，傳統(tǒng)是通過人眼觀察或者工業(yè)相機(jī)檢查，人眼觀察主要由于抽檢，無法做到實(shí)時(shí)監(jiān)測，工業(yè)相機(jī)的問題是為了獲得足夠?qū)挼呐臄z角度，相機(jī)距離被測物體較遠(yuǎn)，設(shè)備產(chǎn)生的震動、粉塵、照明光線等都會影響采集效果，而且無法做到高速檢測，鏡頭的畸變也會影響檢測效果。

選用的華菱光電CIS傳感器，分辨率為300DPI時(shí)，一行像素有3672個(gè)，采樣圖像寬度在30cm左右，這個(gè)分辨率可以采集出的圖片達(dá)到4K級別，這個(gè)是一般工業(yè)相機(jī)很難達(dá)到的。

FPGA將采集的信號通過千兆網(wǎng)輸出到計(jì)算機(jī)，千兆網(wǎng)芯片選用的是RTL8211，由于開始設(shè)計(jì)的框圖想用高速USB接口，結(jié)果由于驅(qū)動問題太麻煩，改成了千兆網(wǎng)進(jìn)行傳輸。

其中麻煩的地方在于數(shù)據(jù)采集的時(shí)序和圖像校正，先看一下傳感器時(shí)序圖。


CLK：2MHz時(shí)鐘

SI：開始采集信號

LEDg/r/b：傳感器自帶RGB三色補(bǔ)光燈 

SIG：傳感器輸出的模擬信號，分為三段，相當(dāng)于一根傳感器是三個(gè)傳感器組成的

ADC采集芯片選用的是AD9822，這個(gè)芯片主要由于CCD/CIS的圖像采集，性能優(yōu)秀，下面是時(shí)序圖，芯片也是分3通道采集，可以對應(yīng)RGB通道。


CDSCLK2：采樣點(diǎn)

ADCCLK：ADC數(shù)據(jù)輸出時(shí)鐘（由CPLD提供，同時(shí)采樣3通道，即頻率為采樣點(diǎn)的3倍）

OUTPUTDATA：并行輸出數(shù)據(jù)

我們用來采集傳感器的3個(gè)部分，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換后在進(jìn)行數(shù)據(jù)重新排序和拼接。

在3通道SHA模式下，AD9822同時(shí)采樣SIG1，SIG2和SIG3輸入電壓。采樣點(diǎn)由CDSCLK2控制。 CDSCLK2的下降沿對每個(gè)通道上的輸入波形進(jìn)行采樣[A1] 。來自三個(gè)SHA的輸出電壓由DAC修改，然后由三個(gè)PGA縮放。然后PGA的輸出通過14位ADC多路復(fù)用。 ADC在ADCCLK的下降沿順序采樣PGA輸出。

OFFSET引腳可以用作粗偏置調(diào)整引腳。在AD9822的一級放大器中，從施加到SIG1，SIG2和SIG3輸入的電壓中減去施加到該引腳的電壓。在這種模式下，輸入鉗位被禁用。有關(guān)更多信息，請參見電路操作部分。

CDSCLK1應(yīng)在該模式下接地。盡管不是必需的，但建議CDSCLK2的下降沿與ADCCLK的上升沿同時(shí)發(fā)生或在ADCCLK的上升沿之前發(fā)生。如tADC2所示，CDSCLK2的上升沿不應(yīng)出現(xiàn)在先前的ADCCLK下降沿之前。輸出數(shù)據(jù)等待時(shí)間為三個(gè)ADCCLK周期。

SIG1，SIG2和SIG3通道的偏移和增益值是使用串行接口編程的。通過對MUX寄存器進(jìn)行編程，可以選擇通過多路復(fù)用器切換通道的順序。

PGA，offset參數(shù)需要根據(jù)測試結(jié)果調(diào)節(jié)，可以先設(shè)置為最小，逐漸增加。

采樣效果如下：

由于被測物體時(shí)灰色，一般工業(yè)攝像機(jī)都很難看清細(xì)節(jié)，比如微小的劃痕和裂縫，但是華菱光電的CIS傳感器就可以很好的捕捉到各種細(xì)節(jié)。
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