一种贴片机设备的图像数据接收系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种贴片机设备的图像数据接收系统及方法，该方法包括如下步骤：初始化监听图像数据的网络套接字，申请图像缓冲区并为缓冲区注册数据流，注册图像帧到达和图像帧丢失事件的回调函数，使用临时缓冲区接收并解析图像数据包用以判断图像帧完成或丢失，丢失一定数据包的反馈及重传的数据包接收、图像帧完成后数据拷贝至该数据流对应的图像缓冲区。本发明专利技术应用于贴片机视觉系统千兆以太网网络环境中，在保证连续图像数据完整接收的同时，极大幅度降低CPU占用率且不影响后续对图像的转发及处理的效率。转发及处理的效率。转发及处理的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种贴片机设备的图像数据接收系统及方法


[0001]本专利技术涉及网络传输
，特别涉及一种贴片机设备中连续图像数据接收系统和方法。

技术介绍

[0002]贴片机作为实现高速、高精度地全自动地贴放元器件的设备，在现代工业生产中的应用已越来越广泛。而其中的视觉系统通过对元件的识别和特征分析可以校准元器件的贴装位置，其性能直接影响贴片机的贴装速度和精度。一般而言，一台贴片机的视觉系统由多个工业相机及其对应的光源系统和图像控制集成电路板组成。工业相机的集成电路板上有光敏元件阵列，相机将感知到的光强分布转化成模拟信号，再转换成离散的数字信号，即得到了图像的像素值。通过对采集到的元件的图像进行识别和特征分析判断待贴装元件是否符合要求并计算实际贴装位置的偏移量。
[0003]由于使用环境、图像采集对象、图像处理要求等因素的不同，机器视觉系统传输图像的方式也不尽相同。考虑到图像数据量大，为了满足传输效率，在贴片机机器视觉可以采用CameraLink协议作为图像传输方式，虽然采用CameraLink保证了传输效率，但在实际应用中，贴片机设备的接线往往需要使用坦克链捆扎、束缚，需要保证机器运行中不会出现拉拽情况。CameraLink线缆直径大且笨重，不利于在紧凑的贴片机中布线及走线，造成结构上需要更大的空间布局线缆，且CameraLink线缆不支持热插拔，所以在贴片机系统中使用的局限性较大。
[0004]为了解决CameraLink协议传输图像的不足，另一种方式是采用千兆以太网协议传输图像，通过网线连接相机、图像控制板及上位机设备，传输距离更长，且无需像CameraLink协议那样使用专用的图像采集卡，线路设计更加灵活自由。千兆以太网网络通信传输层主要使用的协议有TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)，TCP是一种面向连接的、可靠的，基于字节流传输的通讯协议，TCP数据传输具有确认数据、失败重发的功能，但是数据吞吐量相比较UDP而言较低且占用资源较多。
[0005]UDP是一种无需连接就能发送封装ip数据包的传输层协议，优点是传输效率高，占用系统资源少。缺点是没有握手、数据确认、纠错、重发的机制，传输数据不可靠，可能出现网络包丢失或者错乱的情况。
[0006]千兆以太网网络通信传输层主要使用的协议有TCP(传输控制协议)和UDP(用户数据报协议)，UDP是一种无需连接就能发送封装ip数据包的传输层协议，优点是传输效率高，占用系统资源少。缺点是没有握手、数据确认、纠错、重发的机制，传输数据不可靠，可能出现网络包丢失或者错乱的情况。

技术实现思路

[0007]本专利技术为克服现有技术中存在的技术问题，提出一种贴片机设备的图像数据接收系统及方法，以期既能保证高效传输，又能提升传输可靠性，同时具有很低的计算机CPU占
用率。
[0008]本专利技术为达到上述专利技术目的，采用如下技术方案：
[0009]本专利技术一种贴片机设备的连续图像数据接收系统的特点包括：套接字管理模块、事件监视模块、图像缓冲区管理模块、图像数据流模块；
[0010]所述图像数据流模块包括：临时缓冲区、网络包解析单元、缓冲区操作单元；
[0011]所述套接字管理模块用于管理图像数据接收系统中所有需要使用的网络套接字，包括：套接字的初始化、读写操作；其中，读操作是用于接收相机端或图像控制板发来的图像数据，写操作是用于向相机端或图像控制板发送控制包；
[0012]所述事件监视模块用于监视图像传输中帧完成和帧丢失情况，采用基于事件驱动的方式等待帧完成或帧丢失事件发生，并为所述帧完成和帧丢失事件分别注册回调函数，当接收到帧完成事件时，表示所述图像缓冲区管理模块获取一帧图像，当接收到帧丢失事件时，利用帧丢失事件发生时所注册的回调函数来释放图像传输丢帧的信息；
[0013]所述图像缓冲区管理模块用于存储获取到的图像并供用户使用，所述图像数据接收系统中有多个图像缓冲区管理模块，每个图像缓冲区管理模块除自身所存储的图像外，还存储当前图像对应的图像尺寸、数据来源、图像类型信息，从而构成完整的图像数据；
[0014]所述图像缓冲区管理模块的功能包括：图像缓冲区的空间分配和释放，完整图像或部分图像数据的写入和读取，图像尺寸、数据来源、图像类型信息的获取和写入，图像缓冲区的状态的获取和设置；
[0015]令所述图像缓冲区的状态包括：空，即表示无图像或缓冲区的图像已被获取、半满，即写入部分图像、满，即写入完整图像、溢出，即未取走图像时又有新的图像写入；
[0016]贴片机设备中的每个图像源对应唯一的图像数据流模块，所述图像数据流模块用于接收图像数据、解析并将图像写入临时缓冲区；每个图像数据流模块采用异步传输的方式写入多个临时缓冲区；
[0017]所述网络包解析单元每收到一个网络包，将其中的图像和关联的信息解析出来，所述关联的信息包括：图像尺寸、包类型、帧索引、包索引；其中，图像尺寸用于分配临时缓冲区和图像缓冲区；包类型、帧索引、包索引用于判断帧完成和帧丢失的情况；包类型表示图像数据包的类型，包括：起始数据包、中间数据包、末尾数据包；帧索引表示图像帧的编号，每一帧图像拥有唯一的帧索引；包索引表示数据包的编号，一帧图像的每个图像数据包拥有唯一的包索引；
[0018]所述临时缓冲区将每个网络包中的图像按照包索引写入临时缓冲区相应的偏移位置，通过超时机制判断在接收图像的过程中是否有丢包现象发生，若无丢包现象发生，则表示帧完成情况；若有丢包现象发生，则执行重传操作，并在重传操作后判断是否有丢包现象发生，若有，则表示帧丢失情况；否则，表示帧完成情况；
[0019]所述缓冲区操作单元在帧完成情况下将临时缓冲区中的图像写入图像缓冲区，并设置所述图像缓冲区模块的缓冲区状态；若图像缓冲区当前状态为空时，则写入完整一帧图像数据后，将状态设置为满；若图像缓冲区状态不为空时，则写入完整一帧图像后，将状态设置为溢出；
[0020]所述缓冲区操作单元在帧丢失情况或新帧到达时，重置临时缓冲区的所有信息。
[0021]本专利技术所述的贴片机设备的连续图像数据接收系统的特点也在于，所述超时机制
为：
[0022]以一帧的起始数据包作为超时判断的起点，在一帧图像数据传输完成前记录每个数据包的时间戳，并按照完整的一帧图像数据来计算标准时间，当耗时超过所述标准时间的一定倍数或一帧图像数据未完成传输时就有新帧到达，则表示帧丢失情况；
[0023]若新帧到达时上一帧图像数据中所有数据包已接收完毕或者完整的一帧图像数据传输的耗时时间在所述标准时间的一定倍数范围内，则表示帧完成情况；
[0024]其中，一帧图像数据的接收完毕是指已接收的包个数等于理论包个数且获取到末尾数据包。
[0025]本专利技术一种贴片机设备的连续图像数据接收方法的特点是按照如下步骤进行：
[0026]步骤1、初始化网络套接字：
[0027]初始化与每个工业相机的图像控制板通讯的网络套接字；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种贴片机设备的连续图像数据接收系统，其特征包括：套接字管理模块、事件监视模块、图像缓冲区管理模块、图像数据流模块；所述图像数据流模块包括：临时缓冲区、网络包解析单元、缓冲区操作单元；所述套接字管理模块用于管理图像数据接收系统中所有需要使用的网络套接字，包括：套接字的初始化、读写操作；其中，读操作是用于接收相机端或图像控制板发来的图像数据，写操作是用于向相机端或图像控制板发送控制包；所述事件监视模块用于监视图像传输中帧完成和帧丢失情况，采用基于事件驱动的方式等待帧完成或帧丢失事件发生，并为所述帧完成和帧丢失事件分别注册回调函数，当接收到帧完成事件时，表示所述图像缓冲区管理模块获取一帧图像，当接收到帧丢失事件时，利用帧丢失事件发生时所注册的回调函数来释放图像传输丢帧的信息；所述图像缓冲区管理模块用于存储获取到的图像并供用户使用，所述图像数据接收系统中有多个图像缓冲区管理模块，每个图像缓冲区管理模块除自身所存储的图像外，还存储当前图像对应的图像尺寸、数据来源、图像类型信息，从而构成完整的图像数据；所述图像缓冲区管理模块的功能包括：图像缓冲区的空间分配和释放，完整图像或部分图像数据的写入和读取，图像尺寸、数据来源、图像类型信息的获取和写入，图像缓冲区的状态的获取和设置；令所述图像缓冲区的状态包括：空，即表示无图像或缓冲区的图像已被获取、半满，即写入部分图像、满，即写入完整图像、溢出，即未取走图像时又有新的图像写入；贴片机设备中的每个图像源对应唯一的图像数据流模块，所述图像数据流模块用于接收图像数据、解析并将图像写入临时缓冲区；每个图像数据流模块采用异步传输的方式写入多个临时缓冲区；所述网络包解析单元每收到一个网络包，将其中的图像和关联的信息解析出来，所述关联的信息包括：图像尺寸、包类型、帧索引、包索引；其中，图像尺寸用于分配临时缓冲区和图像缓冲区；包类型、帧索引、包索引用于判断帧完成和帧丢失的情况；包类型表示图像数据包的类型，包括：起始数据包、中间数据包、末尾数据包；帧索引表示图像帧的编号，每一帧图像拥有唯一的帧索引；包索引表示数据包的编号，一帧图像的每个图像数据包拥有唯一的包索引；所述临时缓冲区将每个网络包中的图像按照包索引写入临时缓冲区相应的偏移位置，通过超时机制判断在接收图像的过程中是否有丢包现象发生，若无丢包现象发生，则表示帧完成情况；若有丢包现象发生，则执行重传操作，并在重传操作后判断是否有丢包现象发生，若有，则表示帧丢失情况；否则，表示帧完成情况；所述缓冲区操作单元在帧完成情况下将临时缓冲区中的图像写入图像缓冲区，并设置所述图像缓冲区模块的缓冲区状态；若图像缓冲区当前状态为空时，则写入完整一帧图像数据后，将状态设置为满；若图像缓冲区状态不为空时，则写入完整一帧图像后，将状态设置为溢出；所述缓冲区操作单元在帧丢失情况或新帧到达时，重置临时缓冲区的所有信息。2.根据权利要求1所述的贴片机设备的连续图像数据接收系统，其特征是，所述超时机制为：以一帧的起始数据包作为超时判断的起点，在一帧图像数据传输完成前记录每个数据
包...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博川，邵云峰，唐学峰，周凯，
申请(专利权)人：合肥安迅精密技术有限公司，
类型：发明
国别省市：