工业相机接多少伏
1394 工业相机悉银操作电压为8 到30VDC,USB 工业相机工作电压是5VDC。从供电范围角度看,1394接口符合工业领域单独设备的直流供电睁饥宴要求,比如12VDC 或24VDC;而USB 接口采用电子线路TTL 标准电压供电,一般做设备内部供电使用。
CCD 相机与CMOS 相机的区别:
CCD 与CMOS 图像传感器光电转换的原理相同,他们最主要的差别在于信号的读出过程不同;由于CCD仅有一个(或少数几个)输出节点统一读出,其信号输出的一致性非常好;而CMOS 芯片中,每个像素都有各自的信号放大器,各自进行电荷-电压的转换,其信号输出的一致性较差。
但是CCD 为了读出整幅图像信号,要求输出放大器的信号带宽较宽,而在CMOS 芯片中,每个像元中的放大器的带宽要求较低,大大降低了芯片的功耗,这就是CMOS芯片功耗比CCD 要低的主要原因。尽管降低了功耗,但是数以百肢袜万的放大器的不一致性却带来了更高的固定噪声,这又是CMOS 相对CCD 的固有劣势。
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随着CMOS集成电路工艺的不断发展和完善,CMOS图像传感器发展非常迅速。CMOS图像传感器具有低成本、简单的数字接口、运行简易、高速率可以实现智能处理功能等特点而得到广泛应用;又因其具有噪声低、功耗小、动态范围宽、光谱灵敏度高、超微型化、数字化以及易实现商品化等特点,特别是他将图像传感器阵列、时序控制电路、信号处理电路、A/D转换器以及接口电路等集成于一体,真正实现了单芯片成像,LUP好相标A4000是一款典型360问答的大面阵宇航级的CMO要试助岩方苗查岁报S图像传感器,本文主要描述在本设计中所做的两项主要的工作:在软件上利用VHDL语言描述图像传感器LUPA4000的驱动时序的思想以及在硬件上群树设计其外围电路的方法。
1 LU物航之介参肉PA4000图像传模选原何沉业未音功迫感器
LUPA4000是Cypress公司生产的一款400万像素的CMOS面阵图像传感器,凭借着其在读出技雨酸守走章速度快(66 M/s)、功耗低(不高于200 mW)、空间应用的可靠性好(能够在强辐射环境中工作)等方袁慢技班及极美粒面的优势,LUPA4000主要用于天文观测等领域中发挥着其绝对的优势;此外,他还广泛应用于机器视觉以及医疗影像中。在不开窗口的情况下速度可以达到15 f/s;片上集成了表振复亚错事防2块A/D转换器用清盾距苦少来提高像素的读出速度是其又一显著特点;同时,LUPA4000又提供了开窗口模式用以提高读出的速度,所谓开窗口模式是指LUPA4000可以通过对SPI(SPI下文有介绍)可编程特性任意改变他的读出阵列大小。在特定情况下LUPA4000的慢满黄专另一个优越性体现在他可以进行双斜率积分实现对第一次积分的补偿;美中不足的是LUPA4000是一款单色的传感器芯片。这里用图1来说明他的工作原理:
从图1上可压同影快够施仅满副以看到,LUPA4000主要有以下几个部分组成:一个像素阵列单元、X方向寻址寄存器以及2个Y方向的寻址寄存器(图上画了1个)、SPI(Serial-Parallel-Interface)由染乱台措紧该油革盐列信号放大器等。采用同步快门工作模式,其具体的工作流程主要分为3个步鱼族鸡加有裂境营型言骤:
(1)在图像传感器工作之前,首先应上载SPI;SPI俗称内部寄存器,他决定了图像传感器的读出方向以及是否进行决目末资解判开窗口读出等;上载结束之后,会输出一个eos_的接感spi信号意味着寄存器上载完成。
(2)上载结束之后,图像传感器就可以正常工作。当图像传感器夫均卫吧直接受到外界的光信号之后,光积分区域便由reset,mem_hl,precharge,sample四个信号控制,实现光电转换,然后把电信号储存到每个像素单元里;
(3)积分结束之后,就进行信号的处理与读出,这是工作最重要的部分,这些环节由sync_y,clock_y,no-rowsel,pre_co,sh_co,sync_x,clock_x控制。
sync_y信号高电平的到来意味着1帧图像开始读出;clock_y信号为高电平时则意味着1行像素开始读出。当1行像素读出时,会有1个行开头时间(ROT),由no-rowsel,pre_co,sh_co三个信号来控制,这个时间时为了确保输出数据的稳定性,原则上说,ROT越短越好;然后sync_x为高电平的时候,开始行读出,行读出由信号clock_x控制,clock_x时一个66 MHz的周期信号,每个周期读出2个像素;如此反复,当读完最后一行的时候,会输出一个eos_y信号,意味着1帧读出的结束。这就构成了一个循环。
2 时序的设计
根据上面的叙述,就可以清楚LUPA4000的基本工作原理。在具体的时序设计过程中,采用自顶向下(top-down)的设计方法,产生这些数字信号。所谓自顶向下的设计是从系统级开始,把系统划分为若干个基本单元,然后再把每个基本单元划分为下一层次的基本单元,直到可以直接用基本元件实现为止。自顶向下的设计方法方便从系统级划分和管理整个项目,使得复杂数字电路的设计成为可能,并且可以减少设计人员,避免不必要的重复设计。
为了能让其正常工作,需用1块CPLD或者FPGA,通过VHDL语言产生出上述所需要的信号,然后将其送给LUPA4000。可以根据上述所分析的LUPA4000工作的3个阶段,通过有限状态机(state machine)产生具体的信号。状态机是由状态寄存器和组合逻辑电路构成,能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移,是协调相关信号动作、完成特定操作的控制中心,属于一种时序逻辑电路。通常状态机由3部分组成:当前状态寄存器、下一状态组合逻辑、输出组合逻辑。LUPA4000的具体状态转换如图2所示。
由于LUPA4000所需要的资源不大,故本设计采用1块Altera公司的MAXⅡ系列EPM1270T144C5。本设计使用VHDL语言编写程序代码,利用Altera公司的配套软件QuartusⅡ进行仿真,其具体的仿真结果如图3所示。
其中clk为输入信号,由有源晶振提供;mem_hl,precharge,reset,sample为CPLD输出给LUPA4000的积分信号;sync_y,clock_y,norowsel,re_co,h_co,sync_x,clock_x为读出控制信号。从图3上可以看出,利用状态机来描述时序最显著的特点是:可以避免产生一些毛刺现象。根据手册以及对相关重要信号进行测试分析可以得到,仿真的结果能够满足LUPA4000的信号特性。
3 pcb的设计以及硬件的实现
在系统电路设计中,考虑到小型化,功耗以及升级性和兼容性方面的要求,采用2块电路板通过统一标准接口对接,控制传输板用USB接口与主机连接,采用LDO以及JTAG接口+FPGA作为主要的控制单元的方案。
整个系统按功能和组成分成2个部分,分别制备成2块4层的PCB板。第一部分是前端成像部分,CMOS图像传感器和LDO电源组成,以CMOS图像传感器为核心,加上外围的电阻和电容,以及2个PC104接口,构成前端的电路板;第二部分是后端的时序控制和USB数据采集部分,包括CPLD,JTAG接口和LDO电源和USB传输芯片,构成后端的电路板。这一部分通过PC104接口和与前端相连,输出CMOS图像传感器的控制时序以及USB芯片数据采集的同步时序,进行数据的传输;2个电路板用Protel平台来搭建电路。
按上述方案设计的系统具有以下性能特点:
(1)图像传感器与电源等器件隔离,受干扰较小,保证了成像质量;
(2)采用前后分离的2块PCB设计,在不改变前端成像部分的情况下可以适当调整控制电路的设计,具有很大的灵活性;
(3)采用低成本,高性能的CPLD作为控制部分的核心,降低了设计的成本;
(4)选择低压差稳压器(Low DropOUT Regulator,LDO)作为供电模块,保证了系统工作的稳定性。其具体的硬件连接图如图4所示。
4 结 语
本设计将传统设计方法和基于芯片的设计方法相结合,采用集成电路及复杂可编程逻辑器件(CPLD)共同实现系统功能,使系统具有集成度高、可靠性好、灵活性强、设计调试方便等特点。本系统用2块电路板完成整体系统的构建,一块用于驱动和控制CMOS图像传感器,以采集连续视频图像;另一块相当于一块USB数据采集卡,将前者采集的图像数据,传输入PC机。这样的设计使得整个系统便于调试,并且接口部分的设计充分考虑了可扩展可更换的要求,便于连接新的模块。
总的来说,该设计包括软件和硬件能够很好的满足LUPA4000的成像需要,实现了对LUPA4000成像系统的一定的开发。从图5可以看到,图像清晰稳定、噪点小,CMOS图像传感器很好的满足了成像的需要。 可以吧~~~~用我的
CMOS器件的基本原理及结构
CMOS器件:就是CMOS传感器 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor),中文学名为互补金属氧化物半导体,它本是计算机系统内一种重要的芯片,保存了系统引导最基本的资料。其原理是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体,使其在CMOS上共存着带N(带-电) 和 P(带+电)级的半导体,这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。
CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(Passive Pixel Sensor CMOS)与主动式像素传感器(Active Pixel Sensor CMOS)。
CMOS传感器按为像素结构分被动式与主动式两种。
被动式 :又叫无源式。它由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结,它可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时,光敏二极管与垂直的列线(Column bus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Charge integrating amplifier)保持列线电压为一常数,当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时,其电压被复位到列线电压水平,与此同时,与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。
主动式: 主动式像素结构(Active Pixel Sensor.简称APS),又叫有源式,如图2所示. 几乎在CMOS PPS像素结构发明的同时,人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能,在CMOS APS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积,降低了“封装密度”,使40%~50%的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是,如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配,这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOS APS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发,所以CMOS APS的功耗比CCD图像传感器的还小。