機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷。機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)是指通過(guò)機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品（即圖像攝取裝置，分 CMOS 和CCD 兩種）將被攝取目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)；圖像系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，進(jìn)而根據(jù)判別的結(jié)果來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備動(dòng)作。

　食品行業(yè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)

　　概述

　　機(jī)器視覺(jué)（Machine vision）

　　機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)是提高生產(chǎn)的柔性和自動(dòng)化程度。在一些不適合于人工作業(yè)的危險(xiǎn)工作環(huán)境或人工視覺(jué)難以滿足要求的場(chǎng)合，常用機(jī)器視覺(jué)來(lái)替代人工視覺(jué)；同時(shí)在大批量工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，用人工視覺(jué)檢查產(chǎn)品質(zhì)量效率低且精度不高，用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法可以大大提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。而且機(jī)器視覺(jué)易于實(shí)現(xiàn)信息集成，是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造的基礎(chǔ)技術(shù)。正是由于機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)可以快速獲取大量信息，而且易于自動(dòng)處理，也易于同設(shè)計(jì)信息以及加工控制信息集成，因此，在現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，人們將機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)廣泛地用于工況監(jiān)視、成品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

　　基本構(gòu)造

　　一個(gè)典型的工業(yè)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包括：光源、鏡頭、 相機(jī)（包括CCD 相機(jī)和COMS相機(jī)）、圖像處理單元（或圖像捕獲卡）、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊 / 輸入輸出單元等。

　　系統(tǒng)可再分為：主端電腦（Host Computer）、影像擷取卡（Frame Grabber）與影像處理器、影像攝影機(jī)、CCT鏡頭、顯微鏡頭、照明設(shè)備、Halogen光源、LED光源、高周波螢光燈源、閃光燈源、其他特殊光源、影像顯示器、LC機(jī)構(gòu)及控制系統(tǒng)、PLC、PC-Base控制器、精密桌臺(tái)、伺服運(yùn)動(dòng)機(jī)臺(tái)。

　　工作原理

　　機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)采用CCD照相機(jī)將被檢測(cè) 的目標(biāo)轉(zhuǎn)換成圖像信號(hào)，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號(hào)，圖像處理系統(tǒng)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行各種運(yùn)算來(lái)抽取目標(biāo)的特征，如面積、數(shù)量、位置、長(zhǎng)度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個(gè)數(shù)、合格 / 不合格、有 / 無(wú)等，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別功能。

　　工作原理圖

　　機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

　　照明

　　照明是影響機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)輸入的重要因素，它直接影響輸入數(shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒(méi)有通用的機(jī)器視覺(jué)照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。光源可分為可見光和不可見光。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈?？梢姽獾娜秉c(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是實(shí)用化過(guò)程中急需要解決的問(wèn)題。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，所以可采用加防護(hù)屏的方法來(lái)減少環(huán)境光的影響。照明系統(tǒng)按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。其中，背向照明是被測(cè)物放在光源和攝像機(jī)之間，它的優(yōu)點(diǎn)是能獲得高對(duì)比度的圖像。前向照明是光源和攝像機(jī)位于被測(cè)物的同側(cè)，這種方式便于安裝。結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源等投射到被測(cè)物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變，解調(diào)出被測(cè)物的三維信息。頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機(jī)拍攝要求與光源同步。

　　鏡頭

　　FOV（Field Of Vision）=所需分辨率*亞象素*相機(jī)尺寸/PRTM（零件測(cè)量公差比）鏡頭選擇應(yīng)注意：①焦距②目標(biāo)高度 ③影像高度 ④放大倍數(shù) ⑤影像至目標(biāo)的距離 ⑥中心點(diǎn) /節(jié)點(diǎn) ⑦畸變

　　相機(jī)

　　按照不同標(biāo)準(zhǔn)可分為：標(biāo)準(zhǔn)分辨率數(shù)字相機(jī)和模擬相機(jī)等。要根據(jù)不同的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合選不同的相機(jī)和高分辨率相機(jī)：線掃描CCD和面陣CCD；單色相機(jī)和彩色相機(jī)。

　　圖像采集卡

　　圖像采集卡只是完整的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的一個(gè)部件，但是它扮演一個(gè)非常重要的角色。圖像采集卡直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等等。

　　比較典型的是PCI或AGP兼容的捕獲卡，可以將圖像迅速地傳送到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器進(jìn)行處理。有些采集卡有內(nèi)置的多路開關(guān)。例如，可以連接8個(gè)不同的攝像機(jī)，然后告訴采集卡采用那一個(gè)相機(jī)抓拍到的信息。有些采集卡有內(nèi)置的數(shù)字輸入以觸發(fā)采集卡進(jìn)行捕捉，當(dāng)采集卡抓拍圖像時(shí)數(shù)字輸出口就觸發(fā)閘門。

　　視覺(jué)處理器

　　視覺(jué)處理器集采集卡與處理器于一體。以往計(jì)算機(jī)速度較慢時(shí)，采用視覺(jué)處理器加快視覺(jué)處理任務(wù)?，F(xiàn)在由于采集卡可以快速傳輸圖像到存儲(chǔ)器，而且計(jì)算機(jī)也快多了，所以現(xiàn)在視覺(jué)處理器用的較少了。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用主要有檢測(cè)和機(jī)器人視覺(jué)兩個(gè)方面：

　　1. 檢測(cè)：又可分為高精度定量檢測(cè)（例如顯微照片的細(xì)胞分類、機(jī)械零部件的尺寸和位置測(cè)量）和不用量器的定性或半定量檢測(cè)（例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線上的零部件識(shí)別定位、缺陷性檢測(cè)與裝配完全性檢測(cè)）。

　　2. 機(jī)器人視覺(jué)：用于指引機(jī)器人在大范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設(shè)備上（即料斗揀取問(wèn)題）。至于小范圍內(nèi)的操作和行動(dòng)，還需要借助于觸覺(jué)傳感技術(shù)。

　　此外還有：（1）自動(dòng)光學(xué)檢查（2）人臉偵測(cè)（3）無(wú)人駕駛汽車

　　機(jī)器視覺(jué)特點(diǎn)

　　1.攝像機(jī)的拍照速度自動(dòng)與被測(cè)物的速度相匹配，拍攝到理想的圖像；

　　2.零件的尺寸范圍為2.4mm到12mm，厚度可以不同；

　　3.系統(tǒng)根據(jù)操作者選擇不同尺寸的工件，調(diào)用相應(yīng)視覺(jué)程序進(jìn)行尺寸檢測(cè)，并輸出結(jié)果；

　　4.針對(duì)不同尺寸的零件，排序裝置和輸送裝置可以精確調(diào)整料道的寬度，使零件在固定路徑上運(yùn)動(dòng)并進(jìn)行視覺(jué)檢測(cè)；

　　5.機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)分辨率達(dá)到1600×1200，動(dòng)態(tài)檢測(cè)精度可以達(dá)到0.02mm；

　　6.廢品漏檢率為0；

　　7.本系統(tǒng)可通過(guò)顯示圖像監(jiān)視檢測(cè)過(guò)程，也可通過(guò)界面顯示的檢測(cè)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)查看檢測(cè)結(jié)果；

　　8.具有對(duì)錯(cuò)誤工件及時(shí)準(zhǔn)確發(fā)出剔除控制信號(hào)、剔除廢品的功能；

　　9.系統(tǒng)能夠自檢其主要設(shè)備的狀態(tài)是否正常，配有狀態(tài)指示燈；同時(shí)能夠設(shè)置系統(tǒng)維護(hù)人員、使用人員不同的操作權(quán)限；

　　10.實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)畫面，中文界面，可以瀏覽最近幾次不合格品的圖像，具有能夠存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)察看錯(cuò)誤工件圖像的功能；

　　11.能生成錯(cuò)誤結(jié)果信息文件，包含對(duì)應(yīng)的錯(cuò)誤圖像，并能打印輸出。

　　應(yīng)用實(shí)例

　　1. 基于機(jī)器視覺(jué)的儀表板總成智能集成測(cè)試系統(tǒng)

　　EQ140-II汽車儀表板總成是我國(guó)某汽車公司生產(chǎn)的儀表產(chǎn)品，儀表板上安裝有速度里程表、水溫表、汽油表、電流表、信號(hào)報(bào)警燈等，其生產(chǎn)批量大，出廠前需要進(jìn)行一次質(zhì)量終檢。檢測(cè)項(xiàng)目包括：檢測(cè)速度表等五個(gè)儀表指針的指示誤差；檢測(cè)24個(gè)信號(hào)報(bào)警燈和若干照明9燈是否損壞或漏裝。一般采用人工目測(cè)方法檢查，誤差大，可靠性差，不能滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。基于機(jī)器視覺(jué)的智能集成測(cè)試系統(tǒng)，改變了這種現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)了對(duì)儀表板總成智能化、全自動(dòng)、高精度、快速質(zhì)量檢測(cè)，克服了人工檢測(cè)所造成的各種誤差，大大提高了檢測(cè)效率。

　　整個(gè)系統(tǒng)分為四個(gè)部分：為儀表板提供模擬信號(hào)源的集成化多路標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源、具有圖像信息反饋定位的雙坐標(biāo)CNC系統(tǒng)、攝像機(jī)圖像獲取系統(tǒng)和主從機(jī)平行處理系統(tǒng)。

　　2. 金屬板表面自動(dòng)控傷系統(tǒng)

　　金屬板如大型電力變壓器線圈扁平線收音機(jī)朦朧皮等的表面質(zhì)量都有很高的要求，但原始的采用人工目視或用百分表加控針的檢測(cè)方法不僅易受主觀因素的影響，而且可能會(huì)繪被測(cè)表面帶來(lái)新的劃傷。金屬板表面自動(dòng)探傷系統(tǒng)利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)對(duì)金屬表面缺陷進(jìn)行自動(dòng)檢查，在生產(chǎn)過(guò)程中高速、準(zhǔn)確地進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)由于采用非接角式測(cè)量，避免了產(chǎn)生新劃傷的可能。其工作原理圖如圖8-6所示；在此系統(tǒng)中，采用激光器作為光源，通過(guò)針孔濾波器濾除激光束周圍的雜散光，擴(kuò)束鏡和準(zhǔn)直鏡使激光束變?yōu)槠叫泄獠⒁?5度的入射角均勻照明被檢查的金屬板表面。金屬板放在檢驗(yàn)臺(tái)上。檢驗(yàn)臺(tái)可在X、Y、Z三個(gè)方向上移動(dòng)，攝像機(jī)采用TCD142D型2048線陳CCD，鏡頭采用普通照相機(jī)鏡頭。CCD接口電路采用單片機(jī)系統(tǒng)。主機(jī)PC機(jī)主要完成圖像預(yù)處理及缺陷的分類或劃痕的深度運(yùn)算等，并可將檢測(cè)到的缺陷或劃痕圖像在顯示器上顯示。CCD接口電路和PC機(jī)之間通過(guò)RS-232口進(jìn)行雙向通訊，結(jié)合異步A/D轉(zhuǎn)換方式，構(gòu)成人機(jī)交互式的數(shù)據(jù)采集與處理。

　　該系統(tǒng)主要利用線陣CCD的自掃描特性與被檢查鋼板X方向的移動(dòng)相結(jié)合，取得金屬板表面的三維圖像信息。

　　3. 汽車車身檢測(cè)系統(tǒng)

　　英國(guó)ROVER汽車公司800系列汽車車身輪廓尺寸精度的100%在線檢測(cè)，是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)用于工業(yè)檢測(cè)中的一個(gè)較為典型的例子，該系統(tǒng)由62個(gè)測(cè)量單元組成，每個(gè)測(cè)量單元包括一臺(tái)激光器和一個(gè)CCD攝像機(jī)，用以檢測(cè)車身外殼上288個(gè)測(cè)量點(diǎn)。汽車車身置于測(cè)量框架下，通過(guò)軟件校準(zhǔn)車身的精確位置。

　　測(cè)量單元的校準(zhǔn)將會(huì)影響檢測(cè)精度，因而受到特別重視。每個(gè)激光器/攝像機(jī)單元均在離線狀態(tài)下經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)。同時(shí)還有一個(gè)在離線狀態(tài)下用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)校準(zhǔn)過(guò)的校準(zhǔn)裝置，可對(duì)攝像頂進(jìn)行在線校準(zhǔn)。

　　檢測(cè)系統(tǒng)以每40秒檢測(cè)一個(gè)車身的速度，檢測(cè)三種類型的車身。系統(tǒng)將檢測(cè)結(jié)果與人、從CAD模型中撮出來(lái)的合格尺寸相比較，測(cè)量精度為±0.1mm?！OVER的質(zhì)量檢測(cè)人員用該系統(tǒng)來(lái)判別關(guān)鍵部分的尺寸一致性，如車身整體外型、門、玻璃窗口等。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)是成功的，并將用于ROVER公司其它系統(tǒng)列汽車的車身檢測(cè)。

　　4. 紙幣印刷質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)：該系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，通過(guò)對(duì)紙幣生產(chǎn)流水線上的紙幣20多項(xiàng)特征（號(hào)碼、盲文、顏色、圖案等）進(jìn)行比較分析，檢測(cè)紙幣的質(zhì)量，替代傳統(tǒng)的人眼辨別的方法。

　　5. 智能交通管理系統(tǒng)：通過(guò)在交通要道放置攝像頭，當(dāng)有違章車輛（如闖紅燈）時(shí)，攝像頭將車輛的牌照拍攝下來(lái)，傳輸給中央管理系統(tǒng)，系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)，對(duì)拍攝的圖片進(jìn)行分析，提取出車牌號(hào)，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，可以供管理人員進(jìn)行檢索。

　　6.金相分析：金相圖象分析系統(tǒng)能對(duì)金屬或其它材料的基體組織、雜質(zhì)含量、組織成分等進(jìn)行精確、客觀地分析，為產(chǎn)品質(zhì)量提供可靠的依據(jù)。

　　7. 醫(yī)療圖像分析：血液細(xì)胞自動(dòng)分類計(jì)數(shù)、染色體分析、癌癥細(xì)胞識(shí)別等。

　　8. 瓶裝啤酒生產(chǎn)流水線檢測(cè)系統(tǒng)：可以檢測(cè)啤酒是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的容量、啤酒標(biāo)簽是否完整

　　9. 大型工件平行度、垂直度測(cè)量?jī)x：采用激光掃描與CCD探測(cè)系統(tǒng)的大型工件平行度、垂直度測(cè)量?jī)x，它以穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束為測(cè)量基線，配以回轉(zhuǎn)軸系，旋轉(zhuǎn)五角標(biāo)棱鏡掃出互相平行或垂直的基準(zhǔn)平面，將其與被測(cè)大型工件的各面進(jìn)行比較。在加工或安裝大型工件時(shí)，可用該認(rèn)錯(cuò)器測(cè)量面間的平行度及垂直度。

　　10. 螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測(cè)器件：以頻閃光作為照明光源，利用面陳和線陳CCD作為螺紋鋼外形輪廓尺寸的探測(cè)器件，實(shí)現(xiàn)熱軋螺紋鋼幾何參數(shù)在線測(cè)量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。

　　11.軸承實(shí)時(shí)監(jiān)控：視覺(jué)技術(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)控軸承的負(fù)載和溫度變化，消除過(guò)載和過(guò)熱的危險(xiǎn)。將傳統(tǒng)上通過(guò)測(cè)量滾珠表面保證加工質(zhì)量和安全操作的被動(dòng)式測(cè)量變?yōu)橹鲃?dòng)式監(jiān)控。

　　12. 金屬表面的裂紋測(cè)量：用微波作為信號(hào)源，根據(jù)微波發(fā)生器發(fā)出不同波濤率的方波，測(cè)量金屬表面的裂紋，微波的波的頻率越高，可測(cè)的裂紋越狹小。

　　總之，類似的實(shí)用系統(tǒng)還有許多，這里就不一一敘述了。

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　　機(jī)器視覺(jué)技術(shù)資料集錦——讓機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)練就慧眼神通！

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德州儀器（TI）3D機(jī)器視覺(jué)參考設(shè)計(jì)#e#

德州儀器（TI）3D機(jī)器視覺(jué)參考設(shè)計(jì)

　　3D機(jī)器視覺(jué)參考設(shè)計(jì)包含德州儀器的DLP結(jié)構(gòu)光軟件開發(fā)工具套件。這種設(shè)計(jì)將結(jié)構(gòu)光解決方案中的TI數(shù)字微鏡器件與攝像機(jī)、傳感器、電機(jī)或其他外設(shè)集成，為開發(fā)人員提供了一個(gè)構(gòu)建運(yùn)點(diǎn)的系統(tǒng)框架。

　　系統(tǒng)框圖：

　　主要特性和優(yōu)點(diǎn)：

　　1.快速、可編程的圖像模式速率

　?。?）實(shí)時(shí)獲取運(yùn)動(dòng)物體的3D掃描數(shù)據(jù)

　?。?）使用自適應(yīng)模式集，優(yōu)化多個(gè)對(duì)象和環(huán)境的掃描速度和精度

　　2.使用可靠的MEMS反射微鏡進(jìn)行數(shù)字切換

　　有效抑制系統(tǒng)對(duì)色彩、距離、運(yùn)動(dòng)和環(huán)境的敏感度，從而不受時(shí)間和溫度的影響，提升系統(tǒng)性能

　　主要參考器件;

　　1.DLP4500NIR：數(shù)字微鏡器件 （DMD）

　 　DLP4500NIR 數(shù)字微鏡器件 （DMD） 可當(dāng)作一個(gè)空間光調(diào)制器 （SLM） 來(lái)快速、準(zhǔn)確、高效地操控近紅外 （NIR）光，產(chǎn)生所需圖案。 由于其在緊湊封裝尺寸內(nèi)所特有的高分辨率，DLP4500NIR DMD 經(jīng)常與一個(gè)單元件檢測(cè)器組合在一起，以取代昂貴的 InGaA 陣列檢測(cè)器設(shè)計(jì)，從而獲得高性能、經(jīng)濟(jì)高效的便攜式解決方案。

DLP0.45 WXGA 芯片組結(jié)構(gòu)

　　詳細(xì)資料：DLP4500NIR 0.45 WXGA 近紅外數(shù)字微鏡器件

　　2.TMS320DM8168：達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器

　 　DM816x DaVinci? 視頻處理器是高度集成的、可編程平臺(tái)，它利用 TI 的DaVinci?技術(shù)來(lái)滿足下列應(yīng)用的處理需求： 視頻編碼、解碼、轉(zhuǎn)碼和速率轉(zhuǎn)換、視頻安全、視頻會(huì)議、視頻基礎(chǔ)設(shè)施、媒體服務(wù)器、和數(shù)字標(biāo)牌。憑借全集成化混合處理器解決方案所具有的極大靈活性，該器 件使得 OEM 和 ODM 制造商能夠?qū)碛蟹€(wěn)健的操作系統(tǒng)支持、豐富的用戶界面以及高處理性能的設(shè)備迅速投放市場(chǎng)。 此器件將可編程視頻及音頻處理與1 個(gè)高度集成的外設(shè)集組合在一起。

　　TMS320DM8168達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器功能框圖

　 　該器件的關(guān)鍵之處在于多達(dá) 3 個(gè)高分辨率視頻和成像協(xié)處理器 （HDVICP2）。 每個(gè)協(xié)處理器能夠執(zhí)行一個(gè)單個(gè) 1080p60 H.264 編碼或解碼、或者多個(gè)較低分辨率或幀速率的編碼和解碼。 另外，也可完成多通道 HD 至 HD 或 HD 至 SD 代碼轉(zhuǎn)換以及多重編碼。 憑借可同時(shí)處理 1080p60 數(shù)據(jù)流的能力，TMS320DM816x 器件成為了一款適合當(dāng)今苛刻的 HD 視頻應(yīng)用要求的強(qiáng)大解決方案。

　　詳細(xì)資料：TMS320DM816x 達(dá)芬奇數(shù)字媒體處理器

　　3.DLPC300：0.3 WVGA 數(shù)字控制器

　 　DLPC300 數(shù)字控制器， DLP 0.3 WVGA 芯片組部件，支持 DLP3000 DMD 的可靠運(yùn)行。 DLPC300 控制器還在用戶電子器件和 DMD 間提供一個(gè)便捷的、多功能接口，此接口可實(shí)現(xiàn)高速模式速率（高達(dá) 4kHz 二進(jìn)制數(shù)）并提供 LED 控制和用于多重輸入分辨率的數(shù)據(jù)格式。 DLP300 還輸出一個(gè)觸發(fā)信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)與一個(gè)相機(jī)、傳感器，或者其它外設(shè)的顯示模式同步。

　　DLPC300 0.3 WVGA 數(shù)字控制器功能框圖

　 　DLPC300 控制器可將 DLP 0.3 WVGA 芯片組集成至小尺寸封裝以及低成本光定向應(yīng)用。 0.3 WVGA 芯片組的實(shí)例末端設(shè)備包括 3D 掃描或者計(jì)量系統(tǒng)，此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)化燈光、交互式顯示、化學(xué)分析儀、醫(yī)療器械，和其它要求空間光調(diào)制（或者光定向和光構(gòu)圖）的末端設(shè)備。

　　詳細(xì)資料：DLP用于DLP3000數(shù)字微鏡器件的數(shù)字控制器

Xilinx用于工業(yè)自動(dòng)化的機(jī)器視覺(jué)解決方案

　　當(dāng)前工業(yè)工廠自動(dòng)化需要機(jī)器視覺(jué)來(lái)快速準(zhǔn)確檢測(cè)檢查生產(chǎn)線，確保高質(zhì)量控制。這些穩(wěn)定可靠的系統(tǒng)需要從簡(jiǎn)單線路到 10 兆像素傳感器的各種圖像及輸出協(xié)議。Xilinx All Programmable 解決方案與 Zynq?-7000 All Programmable SoC 平臺(tái)支持各種機(jī)器視覺(jué)接口，如 GigEVision、基于 LVDS 的 CameraLink 以及新興 USB3 技術(shù)等。單芯片處理技術(shù)可提供高度靈活的 IO 結(jié)構(gòu)，而雙核 Cortex A9 處理器則支持分析與系統(tǒng)軟件。

　　 Xilinx 智能解決方案不僅包括 All Programmable FPGA 和 SoC，而且還含有一系列可定制的 SmartCORE 和 LogiCORE IP 核，能夠充分滿足您獨(dú)特的市場(chǎng)需求。Xilinx Vivado? Design Suite配合高度集成的開發(fā)工具流程，并采用 OpenCV 庫(kù)、Vivado 高層次綜合和 IP Integrator，與 AISC 和 ASSP 解決方案相比，可更加快速靈活地向市場(chǎng)推出最具差異化的產(chǎn)品，同時(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)和擁有成本。

　　下圖主要演示圖像處理、分析、定制 IP 以及高靈活機(jī)器視覺(jué)接口在單芯片上的集成實(shí)例， 其可大幅降低材料清單成本，顯著提高系統(tǒng)性能。

　　主要特性：

　　高分辨率 VGA 至500 萬(wàn)像素傳感器

　　改變分辨率支持 5-120 fps

　　圖像信號(hào)處理

　　寬動(dòng)態(tài)范圍

　　智能視頻分析

　　低資源占用 H.264 編碼

　　靈活的視頻輸出接口

Xilinx多協(xié)議機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)

　　可利用 Artix-7 FPGA 和 Xilinx 機(jī)器視覺(jué)合作伙伴 Sensor to Image 的 IP 實(shí)現(xiàn)多標(biāo)準(zhǔn)的可擴(kuò)展攝像機(jī)平臺(tái)，與之前的工業(yè)攝像機(jī)設(shè)計(jì)相比，其具有最佳的功率性能、最低的功耗和更低的總體 BOM 成本。

　　1.解決方案概述與優(yōu)勢(shì)

　　MicroBlaze? 32 位處理器作為機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)軟件和通信棧的主機(jī)，可充分支持 GenICam 標(biāo)準(zhǔn)

　　高速串行收發(fā)器支持 Coaxpress 要求的 6.25G 以上的速度

　　面向任意機(jī)器視覺(jué)接口標(biāo)準(zhǔn)的可重編程平臺(tái)，借助合作伙伴 Sensor to Image 使用解決方案支持所有協(xié)議

　　最高性能的低端 FPGA 架構(gòu)

　　低功耗 28nm 技術(shù)有助于滿足攝像機(jī)功耗預(yù)算和熱約束

　　提供 10 x 10mm 的小型創(chuàng)新封裝選項(xiàng)，滿足小尺寸攝像機(jī)要求，無(wú)需 PCB 微過(guò)孔即可實(shí)現(xiàn)。

多協(xié)議機(jī)器視覺(jué)攝像機(jī)方案框圖
?

　　2.IP 核

　　機(jī)器視覺(jué)連接 IP （Sensor to Image）

　　色度重采樣 LogiCORE IP

　　色彩校正矩陣 LogiCORE IP

　　色彩濾鏡矩陣 LogiCORE IP

　　色彩空間轉(zhuǎn)換引擎 LogiCORE IP

　　解交錯(cuò)掃描 LogiCORE IP

　　Gamma 校正 LogiCORE IP

　　Xilinx 視頻與圖像處理包

　　3.參考設(shè)計(jì)、開發(fā)板和套件

　　Xilinx Zynq 視頻與圖像套件

　 　Xilinx Zynq?-7000 All Programmable SoC 視頻和影像套件建立在 ZC702 評(píng)估套件的基礎(chǔ)之上，包含開發(fā)定制視頻應(yīng)用所必須的硬件、軟件以及 IP 核。 視頻 I/O FMC 卡（支持 HDMI 和圖像傳感器輸入）和視頻目標(biāo)參考設(shè)計(jì)使開發(fā)人員可以立即啟動(dòng)軟件、固件和硬件開發(fā)工作。

　　主要性能和優(yōu)勢(shì)

　　使用 Zynq-7000 SoC 對(duì)嵌入式應(yīng)用進(jìn)行快速原型設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化

　　硬件、設(shè)計(jì)工具、 IP、以及預(yù)驗(yàn)證參考設(shè)計(jì)

　　演示嵌入式設(shè)計(jì)，面向視頻通道

　　與 1GB DDR3 元件存儲(chǔ)連接的高級(jí)存儲(chǔ)接口

　　實(shí)現(xiàn) USB OTG、 UART、 IIC、 和 CAN 總線的串行連接

　　支持包含 Dual ARM Cortex-A9 核處理器的嵌入式處理

　　使用 10-100-1000 Mbps Ethernet （GMII、 RGMII 和 SGMII?） 的開發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

　　使用 HDMI 輸出實(shí)現(xiàn)視頻顯示應(yīng)用

　　擴(kuò)展 I/O， 包含 FPGA Mezzanine Card （FMC） 接口

Zynq-7000 AP SoC 智能驅(qū)動(dòng)平臺(tái)

　　詳細(xì)資料：Zynq-7000 AP SoC 智能驅(qū)動(dòng)平臺(tái)

Lattice USB 3.0 視頻橋接解決方案

　　Lattice USB 3.0視頻橋接開發(fā)套件是由Mikroprojekt設(shè)計(jì)，采用了Lattice ECP3TMFPGA系列，是一款可立即投產(chǎn)的高清視頻捕捉和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。結(jié)合Lattice的“視頻-USB3”橋接參考設(shè)計(jì)以及 Mikroprojekt的USB 3.0 UVC視頻類固件，該套件開箱即用，可方便地在帶有USB 3.0的Windows、MacOS或Linux操作系統(tǒng)上進(jìn)行演示。開發(fā)板可作為標(biāo)準(zhǔn)的視頻捕捉設(shè)備與任何商業(yè)或開源的軟件一起使用。

　 　該解決方案基于Lattice ECP3，支持高速接收視頻與音頻數(shù)據(jù)，并打包成USB 3.0 UVC和UAC數(shù)據(jù)幀，無(wú)需使用外部存儲(chǔ)器緩存。Cypress EZ-USB FX3 USB 3.0接口提供5GB的視頻流連接至主機(jī)USB端口。Analog Devices ADV7611提供HDMI 1.4a捕捉功能（帶有可選的HDCP解碼），Lattice三速SDI PHY可通過(guò)LatticeECP3 SERDES接口接收專業(yè)音頻和視頻信號(hào)。擴(kuò)展連接器允許攝像機(jī)或傳感器通過(guò)MIPI CSI-2或SubLVDS差分線路互連，迅速將開發(fā)板轉(zhuǎn)換成適用于工業(yè)視覺(jué)應(yīng)用的USB 3.0高清攝像機(jī)。

　　該套件向?qū)I(yè)視頻設(shè)備制造商提供了可立即投產(chǎn)的USB 3.0視頻捕捉和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)解決方案，可快速進(jìn)行評(píng)估和樣機(jī)開發(fā)。套件內(nèi)包含用戶可用的原理圖和布局文件，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的定制。

　　重要特性和優(yōu)勢(shì)

　　1.可立即投產(chǎn)的USB 3.0視頻橋接參考設(shè)計(jì)

　　2.通過(guò)USB 3.0傳送1080p 60 fps視頻流

　　3.HDMI 1.4a音頻和視頻捕捉

　　4.SD-、HD-、3G-SDI音頻和視頻捕捉

　　5.支持通過(guò)外部MIPI CSI-2、SubLVDS或并行傳感器捕捉視頻

　　6.參考設(shè)計(jì)提供快速的USB 3.0 UVC和UAC數(shù)據(jù)打包可在多種標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)（Windows、MacOS、Linux）上即

　　7.插即用的視頻捕捉設(shè)備可用的完整參考設(shè)計(jì)、原理圖和相關(guān)文檔

　　硬件特性如下圖：

　　Lattice ECP3的FPGA解決方案框圖：

　　目標(biāo)應(yīng)用

　　圖像采集卡

　　DVR、轉(zhuǎn)碼系統(tǒng)

　　視頻編輯系統(tǒng)

　　監(jiān)控

　　工業(yè)視頻系統(tǒng)

　　機(jī)器視覺(jué)

　　USB 3.0攝像機(jī)

飛思卡爾機(jī)器視覺(jué)與智能攝像頭解決方案

　　高分辨率數(shù)字?jǐn)z像頭在許多現(xiàn)代工業(yè)和商業(yè)領(lǐng)域中正變得越來(lái)越普及。裝配生產(chǎn)線可以使用攝像頭來(lái)控制機(jī)械手和機(jī)械，檢驗(yàn)半導(dǎo)體芯片、汽車和藥材等復(fù)雜產(chǎn)品；零售業(yè)可??以使用攝像頭來(lái)監(jiān)控入口及收集智能數(shù)據(jù)。

　　隨著攝像頭生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品復(fù)雜性和分辨率的提高，這些應(yīng)用的要求也不斷增長(zhǎng)。機(jī)器視覺(jué)解決方案需要針對(duì)日益龐大的數(shù)據(jù)上運(yùn)行復(fù)雜的圖像處理算法，同時(shí)滿足嚴(yán)格的實(shí)時(shí)處理限制。

　　飛思卡爾高性能多核DSP處理器憑借其行業(yè)領(lǐng)先的DSP內(nèi)核、高帶寬I/O選項(xiàng)和可擴(kuò)展解決方案選項(xiàng)，解決了機(jī)器視覺(jué)和智能攝像頭圖像處理的難題。

機(jī)器視覺(jué)與智能攝像頭發(fā)方案框圖

　　推薦解決方案

　　1.數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）

　　MSC8256： 高性能六核DSP

　 　MSC8256采用業(yè)內(nèi)性能最高、基于StarCore技術(shù)的DSP內(nèi)核，旨在支持當(dāng)今醫(yī)療成像、航空國(guó)防和高級(jí)測(cè)試與測(cè)量市場(chǎng)中高性能行業(yè)應(yīng)用的高級(jí) 處理要求和功能。它提供了行業(yè)領(lǐng)先的性能和節(jié)能，在高度集成式片上系統(tǒng)（SoC）中采用45 nm工藝技術(shù)，達(dá)到與6 GHz單核器件同等的性能。MSC8256可幫助設(shè)備制造商創(chuàng)造出在更小尺寸的硬件內(nèi)集成更多功能的最終產(chǎn)品和服務(wù)。

　　MSC8256 DSP具有較高的性能和集成度，整合了6個(gè)完全可編程的增強(qiáng)型SC3850內(nèi)核，每個(gè)內(nèi)核的運(yùn)行頻率高達(dá)1 GHz。根據(jù)獨(dú)立評(píng)估，SC3850 DSP內(nèi)核每MHz的處理能力比最接近的DSP競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品高40%?；诟咝阅軆?nèi)部RISC的QUICC Engine子系統(tǒng)支持多種聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，從而保證在分組網(wǎng)絡(luò)上可靠地傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)大幅減輕DSP內(nèi)核的處理負(fù)載。

　　MSC8256結(jié)構(gòu)框圖

　　2.處理器（MPU）

　　P1010： 帶有可信架構(gòu)的QorIQ P1010/14低功耗通信處理器

　 　P1010和P1014通信處理器讓成本和功耗敏感的應(yīng)用也獲得QorIQ的性能。這款處理器采用45納米低功耗技術(shù)，運(yùn)行頻率高達(dá)800 MHz，功耗低至1.1W，具有強(qiáng)大的集成能力并配有豐富的接口，適用于對(duì)成本敏感的端點(diǎn)應(yīng)用，如NAS、DVR、SOHO路由器和聯(lián)網(wǎng)工廠自動(dòng)化等。

　　P1010處理器采用可信架構(gòu)平臺(tái)，具有先進(jìn)的端到端代碼簽名和入侵防御功能，有助于防止軟件入侵和軟件克隆攻擊。P1010處理器還集成多個(gè)FlexCAN控制器，可在各種工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中配置工業(yè)協(xié)議。

　　QorIQ P1010/14低功耗通信處理器結(jié)構(gòu)框圖

　　詳細(xì)資料：P1010： 帶有可信架構(gòu)的QorIQ P1010/14低功耗通信處理器

　　3.電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

　　4.電源管理

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