[发明专利]一种基于隔列转移型CCD的工业相机

说明书

本发明公开了一种基于隔列转移型CCD的工业相机，所述工业相机包括隔列转移型CCD、模数转换模块、行缓冲模块、CCD时序发生模块、外部接口模块，所述隔列转移型CCD包括像敏区域、行移位寄存器、列移位寄存器，本发明的工业相机只需要具有能够满足CCD两行像素存储的行缓冲模块，就可以实现了低成本工业相机在数据传输发生阻塞时，不借助外部存储器直接进行数据缓冲存储，就可以避免由于瞬时传输带宽下降造成的图像数据丢失。相比传统的帧缓冲器方式，本发明的工业相机由于发现了隔列转移型CCD的自身特有性质，通过时序控制完成由于瞬时有效带宽下降造成的数据阻塞问题，节约了电路硬件成本，电路设计的复杂程度，节约产品的电路板空间。

技术领域

本发明涉及一种图像采集领域，具体涉及一种利用CCD(Charge-coupled Device)自身结构特性，实现在数据传输发生阻塞时，不借助外部存储器直接进行数据缓冲存储，就可以避免由于瞬时传输带宽下降造成的图像数据丢失的低成本工业相机。

背景技术

在工业相机的传输系统中，由于主机操作系统的时间分配、外设驱动的性能以及多台工业相机共用接口带宽等问题，会导致数据传输瞬时带宽下降，造成瞬时阻塞，阻塞时间一般不超过1ms。为了保证在发生传输阻塞时图像数据不丢失，工业相机内部需要对图像数据进行缓冲处理。

现有工业相机进行图像缓冲的方法主要是利用外部帧缓冲器来实现，外部缓冲器可以存储大量的图像数据。外部缓冲器一般由控制器和存储器组成，控制器一般由FPGA(Field－Programmable Gate Array)通过编程来实现；常见的存储器分为静态随机存储器(SRAM，Static Random Access Memory)和动态随机存储器(DRM，Dynamic Random AccessMemory)，SRAM价格高，速度慢，但控制器逻辑简单，易于实现；DRAM价格低，速度快，但控制逻辑相对较为复杂，需要占用较多的FPGA资源。

使用外部缓冲器不但会导致硬件成本和焊接费用的增加，提高系统设计的复杂度，而且还会占用PCB(Printed Circuit Board)的空间资源，不利于低成本工业相机的小型化设计。

发明内容

本发明针对现有工业相机需要设计单独的外部缓冲器的问题，提出了一种使用隔列转移型CCD(Interline CCD)的低成本工业相机。

发明原理

本申请的发明人注意到，现有的CCD工业相机中大部分采用的是隔列转移型CCD。现有技术中对于工业相机中避免阻塞的方式都是采用外部缓冲器，CCD先将整幅的图像传输给外部缓冲器，再由外部缓冲器对外输出，以保证图像采集过程的完整，避免图像数据丢失。

本领域技术人员在使用CCD时，从未考虑过要对CCD本身的读出过程进行干预，这是因为，CCD相机在读出过程中，若突然停止，会打断CCD的工作过程，导致采集数据丢失。但是，申请人在对隔列转移型CCD相机进行研究时却发现，并不是任何时刻对CCD相机进行打断都会造成数据的丢失，若是能够在两行数据读取的间隙对CCD相机进行中断并不会造成数据的丢失。

具体而言，隔列转移型CCD的数据读出并非像本领域技术人员通常理解的那样是一帧图像、一帧图像的读出，而是分成三步。隔列转型性CCD在图像完成曝光后，通过以下步骤从CCD中读出图像数据：第一步，像敏区到垂直移位寄存器的转移，图像的转移一次完成，实现CCD的整帧曝光，即每一行像素单元将其所采集到的像素的RGB值传输给垂直移位寄存器；第二步，垂直移位寄存器到水平移位寄存器的转移，每次转移一行，发生在行正程期间，即垂直移位寄存器逐行将各行像素的RGB值传输给水平寄存器；第三步，水平移位寄存器的读出。每次转移一个像素，发生在行正程期间，即，水平寄存器将各行像素的RGB值逐个对外输出，直到完成一帧输出。