基于USB的线阵CCD工业相机光电信号传输的设计与实现-光学工程专业论文.docx

DESIGN IMPLEMENTATION OF USB-BASED LINE-ARRAY CCD INDUSTRIAL CAMERA’S PHOTOELECTRIC SIGNAL TRANSMISSION A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Optical Engineering Author: Caihua Luo Advisor: Yutang Ye School : School of Optoelectronic Information 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 要 随着制造业对自动化生产要求的不断提高，作为光电子学行业重要应用的机 器视觉，在微电子、科学研究、自动控制、PCB（Printed Circuit Board，印制电路 板）生产、印刷、工业现场监测以及军事等领域被广泛应用。随着我国劳动力成 本的不断上涨，制造业迫切需要进一步提高生产线的自动化、智能化来降低生产 成本。制造业的需求却给机器视觉的发展带来了机遇。近年来，我国的机器视觉 产业蓬勃发展，越来越多的机器视觉产品实现了国产化。CCD 工业相机分辨率高、 响应快，是机器视觉系统的核心部件，决定了机器视觉产品最终的精度和速度。 光电信号传输与处理是 CCD 工业相机的核心技术，直接影响着产品的性能。 本课题源于大幅面工业设计蓝图的数字化需求。本文研究 USB2.0 接口、FPGA 技术，设计了一种应用于高分辨率大幅面扫描仪的三线阵 CCD 工业相机的光电信 号传输及处理系统。解决了 USB 批量传输实时数据时的失真问题。实现了国产线 阵 CCD 大幅面扫描仪零的突破。 本课题使用 Altera 公司的 CycloneⅣ系列 FPGA、Cypress 公司的 EZ-USB FX2LP 接口芯片、SAMSUNG 公司的高性能 SDRAM 存储器 K4S51000 完成光电 信号传输与处理系统的硬件设计。使用 Python 脚本语言搭建上位机图像采集测试 软件。本文详细介绍基于 USB 的三线阵 CCD 工业相机光电信号传输与处理系统 的设计方法。 关键词：机器视觉，CCD 工业相机，FPGA，USB2.0 接口，Python 脚本语言 I ABSTRACT ABSTRACT With the continuous development of the manufacturing automation, machine vision are widely applied in the field of microelectronics, scientific research, automatic control, PCB (Printed Circuit Board) production, printing, industrial site monitoring and military. With the rising of labor costs in China, automation and intelligence in manufacture are needed to reduce labor costs. The needs in domestic manufacturing industry have brought opportunities for the development of machine vision industry. In recent years, Chinas machine vision industry is booming, more and more machine vision products achieve