專利名稱：適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種圖像采集器，具體地說，是涉及一種適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器。
背景技術(shù)：
高溫狀態(tài)的紅外熱像儀，如鋼鐵行業(yè)中使用的燒結(jié)機尾紅外熱像儀，是一種完全由計算機操作、全部數(shù)字化處理的新型智能化儀器，用于測量和顯示燒結(jié)內(nèi)物料溫度分布。其通過紅外圖像采集器采集的實時測試數(shù)據(jù)反應(yīng)燒結(jié)爐內(nèi)物料溫度或緩或急的變化，不僅能測機尾的終點溫度，而且能清晰地反映出燒結(jié)過程熱狀態(tài)的綜合信息，如斷面最高溫度分布、斷面縱向溫度分布、紅熱帶相對位置、紅熱帶相對寬度、混合料層相對燒透程度等以及它們隨時間的變化趨勢?？捎行У乇Ｗo生產(chǎn)設(shè)備、提高生產(chǎn)效率和成本利用率。
如圖1所示，為適用于高溫狀態(tài)的，如燒結(jié)機尾處的紅外熱像儀的結(jié)構(gòu)示意圖；燒結(jié)機11’內(nèi)物料或焦炭發(fā)出的紅外線通過紅外窗口12’，輻射進入到紅外攝像頭部13’，經(jīng)過光學(xué)鏡頭會聚在紅外焦平面探測器14’上，探測器14’將紅外輻射轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，再經(jīng)放大以及數(shù)據(jù)處理等工作，將物料的溫度分布在彩色顯示器16’上顯示出來。并由微機15’進行信號處理，通過編程可實現(xiàn)各種所需的顯示、操作和控制功能。同時可與上位計算機進行聯(lián)網(wǎng)通訊。還能輸出視頻圖像信號，由上位機處理。被輸出的視頻模擬信號可由視頻錄像機記錄，而數(shù)字圖像信號數(shù)據(jù)則通過高速硬盤存儲。
微機15’內(nèi)，一般都安裝設(shè)有一圖像采集器。探測器14’幀頻一般都選擇為60幀/秒，最高圖像分辨率為320×240像素點；并采用12Bits的A/D轉(zhuǎn)換器，如每個像素點量化后用2Bytes來表示，則紅外熱像儀的數(shù)據(jù)傳輸速率為320×240×60×2Bytes＝9Mbytes。目前來說，和探測器14’電路連接的且安裝在微機15’內(nèi)的圖像采集器，其和探測器14’以及微機15’的數(shù)據(jù)傳輸局部總線一般有工業(yè)標(biāo)準結(jié)構(gòu)((Industry Standard Architecture，ISA)總線、擴展工業(yè)標(biāo)準結(jié)構(gòu)(Extended Industry Standard Architecture，EISA)總線。ISA總線的最高時鐘頻率為8MHz，最大數(shù)據(jù)寬度為16Bits，其最大傳輸速率為16MBytes，如果采用ISA總線傳送實時圖像數(shù)據(jù)需占用大部分的CPU時間，導(dǎo)致其它操作執(zhí)行速度降低；EISA總線最高時鐘頻率為8.3MHz，數(shù)據(jù)寬度可達32Bits，最大傳輸速率為33MBytes/s，但是接口設(shè)計遠比ISA總線復(fù)雜，而且系統(tǒng)的可擴展性不強。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器，其能大幅度地提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，實現(xiàn)高溫狀態(tài)下紅外圖像的實時采集處理和顯示。同時，也不會妨礙計算機內(nèi)其他操作的執(zhí)行速度。
為達到上述目的，本實用新型提出的一種適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器，其包含一電平轉(zhuǎn)換電路單元，一圖像緩存器，特點是，該電平轉(zhuǎn)換電路單元通過一數(shù)字圖像信號及控制信號接口電路，連接紅外熱像儀探測器，且該電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端電路連接一現(xiàn)場可編程門陣列芯片，該現(xiàn)場可編程門陣列芯片電路連接該圖像緩存器，且通過一外圍部件互連(Peripheral Component Interconnect，PCI)總線接口電路連接微機內(nèi)存。
所述的現(xiàn)場可編程門陣列包含電路連接的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，時序控制邏輯單元，外圍部件互連(Peripheral Component Interconnect，PCI)總線協(xié)議控制器，PCI接口時序邏輯單元；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、時序控制邏輯單元輸出端電路連接所述圖像緩存器的輸入端；所述PCI總線協(xié)議控制器和PCI接口時序邏輯單元通過所述的PCI總線接口電路連接微機內(nèi)存。
所述的數(shù)字圖像信號及控制信號接口電路是RS422接口電路。
本實用新型中，紅外圖像采集器采用PCI總線作為微機數(shù)據(jù)傳輸接口，因為PCI總線的系統(tǒng)時鐘為33MHz，數(shù)據(jù)寬度為32Bits，峰值傳輸速率可達132MBytes/s，傳輸速度快，具有很大的冗余空間，并且已經(jīng)有很多技術(shù)成熟的接口控制芯片，從而能為開發(fā)人員節(jié)省大量時間，縮短開發(fā)周期。而且，本實用新型中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、時序控制邏輯單元、PCI總線協(xié)議控制器、PCI接口時序邏輯單元集成在現(xiàn)場可編程門陣列芯片中，使本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，通用性強，穩(wěn)定可靠，維護方便。同時，由于本實用新型的傳輸速度快，使紅外熱像儀能實時通過顯示器反應(yīng)斷面最高溫度分布、斷面縱向溫度分布、紅熱帶相對位置、紅熱帶相對寬度、混合料層相對燒透程度等以及它們隨時間的變化趨勢，為分析研究和判斷燒結(jié)制度的合理性等，提供重要及可靠的基礎(chǔ)信息，從而提高高溫狀態(tài)的生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制。


圖1為為適用于高溫狀態(tài)的，如燒結(jié)機尾處的紅外熱像儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的電路方框原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合圖2，說明本實用新型的一較佳實施方式。
如圖2所示，為本實用新型的電路方框原理圖。本實用新型提出的一種適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器1，包含電平轉(zhuǎn)換電路單元12，圖像緩存器14，該電平轉(zhuǎn)換電路單元12電路連接數(shù)字圖像信號及控制信號接口電路11，連接紅外熱像儀探測器(未在圖中示出)，且該電平轉(zhuǎn)換電路單元11的輸出端電路連接一型號為XCV200E-8PQ240C的現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)芯片13，該現(xiàn)場可編程門陣列芯片13電路連接該圖像緩存器14，且通過一外圍部件互連(PeripheralComponent Interconnect，PCI)總線接口15電路連接微機內(nèi)存(未在圖中示出)。
現(xiàn)場可編程門陣列芯片13包含電路連接的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元131，時序控制邏輯單元132，外圍部件互連(Peripheral Component Interconnect，PCI)總線協(xié)議控制器133，PCI接口時序邏輯單元134；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元131、時序控制邏輯單元132的輸出端電路連接所述圖像緩存器14的輸入端；PCI總線協(xié)議控制器133和PCI接口時序邏輯單元134通過PCI總線接口15電路連接微機內(nèi)存。數(shù)字圖像信號及控制信號接口電路是RS422接口電路。
為了提高數(shù)據(jù)傳輸速率，實現(xiàn)紅外圖像的實時采集處理和顯示，本實用新型中，采用一型號為SN26C31的數(shù)字圖像信號和時序信號是以RS-422差分方式輸出，并采用電平轉(zhuǎn)換電路12(型號為SN90C32)將RS-422接口差分信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后輸入到FPGA芯片13進行16Bits/32Bits轉(zhuǎn)換，再將圖像數(shù)據(jù)存入高速、大容量的圖像緩存器14中，最后通過PCI總線接口15讀入到微機內(nèi)存中進行處理。其中PCI接口時序邏輯134與時序控制邏輯132均由高速FPGA芯片13實現(xiàn)。
本實用新型中，紅外圖像采集器采用PCI總線作為微機數(shù)據(jù)傳輸接口，因為PCI總線的系統(tǒng)時鐘為33MHz，數(shù)據(jù)寬度為32Bits，峰值傳輸速率可達132MBytes/s，傳輸速度快，具有很大的冗余空間，并且已經(jīng)有很多技術(shù)成熟的接口控制芯片，從而能為開發(fā)人員節(jié)省大量時間，縮短開發(fā)周期。而且，本實用新型中，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、時序控制邏輯單元、PCI總線協(xié)議控制器、PCI接口時序邏輯單元集成在一片現(xiàn)場可編程門陣列芯片13中，使本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，通用性強，穩(wěn)定可靠，維護方便。同時，由于本實用新型的傳輸速度快，使紅外熱像儀能實時通過顯示器反應(yīng)斷面最高溫度分布、斷面縱向溫度分布、紅熱帶相對位置、紅熱帶相對寬度、混合料層相對燒透程度等以及它們隨時間的變化趨勢，為分析研究和判斷燒結(jié)制度的合理性等，提供重要及可靠的基礎(chǔ)信息，從而提高高溫狀態(tài)的生產(chǎn)調(diào)節(jié)和控制。
權(quán)利要求1.一種適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器，其包含一電平轉(zhuǎn)換電路單元，一圖像緩存器，其特征在于，該電平轉(zhuǎn)換電路單元，通過一數(shù)字圖像信號及控制信號接口電路，連接紅外熱像儀探測器，且該電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端電路連接一現(xiàn)場可編程門陣列芯片，該現(xiàn)場可編程門陣列芯片電路連接該圖像緩存器，且通過一外圍部件互連總線接口電路連接微機內(nèi)存。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器，其特征在于，所述的現(xiàn)場可編程門陣列芯片包含電路連接的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，時序控制邏輯單元，外圍部件互連總線協(xié)議控制器，外圍部件互連接口時序邏輯單元；所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元、時序控制邏輯單元輸出端電路連接所述圖像緩存器的輸入端；所述外圍部件互連總線協(xié)議控制器和外圍部件互連接口時序邏輯單元通過所述的外圍部件互連總線接口電路連接微機內(nèi)存。
3.如權(quán)利要求1或2所述的適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器，其特征在于，所述的數(shù)字圖像信號及控制信號接口電路是RS422接口電路。
專利摘要本實用新型涉及一種適用于高溫狀態(tài)的紅外熱像儀的圖像采集器，其包含一電平轉(zhuǎn)換電路單元，一圖像緩存器；該電平轉(zhuǎn)換電路單元，通過一數(shù)字圖像信號及控制信號接口電路，連接紅外熱像儀探測器，且該電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端電路連接一現(xiàn)場可編程門陣列芯片，該現(xiàn)場可編程門陣列芯片電路連接該圖像緩存器，且通過一外圍部件互連(Peripheral Component Interconnect，PCI)總線接口電路連接微機內(nèi)存。其能大幅度地提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，實現(xiàn)高溫狀態(tài)下紅外圖像的實時采集處理和顯示。同時，也不會妨礙計算機內(nèi)其它操作的執(zhí)行速度。
文檔編號G06F3/00GK2671031SQ20032012280
公開日2005年1月12日 申請日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者馬洛文, 葛軍 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司, 上海茵弗萊科技有限公司