作为机器视觉领域的重要组件,工业相机扮演着举足轻重的角色。在选用工业相机时需要从多个不同的角度综合考虑,以满足实际应用的需要。传统的工业相机成本较高,而且数据处理接口技术薄弱、软件开发平台的支持较差。针对以上缺点,本文设计了一款基于FPGA的CMOS工业相机系统,从硬件到软件系统设计均有涵盖,同时从硬件和软件设计角度研究对多个不同型号传感器的兼容性。本文首先详细分析研究了工业相机的基本框架,在综合比较几种不同的主控芯片之后,对图像传感器,FPGA芯片和外部接口芯片进行了拣选。最终,本文选择Sony公司的一款2000万分辨率的CMOS芯片作为系统的前端图像传感器,选择XilinxSpartan-6系列的一款FPGA作为系统底层数据传输的主控核心,选择USB3.0接口作为输出接口,同时搭配 Cypress 的 CY3014 芯片。在相机的硬件设计方面,以FPGA为核心部件,向下连接CMOS图像传感器芯片,向上连接USB3.0芯片,完成了所有电源驱动电路的设计以及外围电路的设计。依靠FPGA本身配置的灵活性,实现数据通道和控制信号通道的稳定传输。在电路板结构的规划上,将图像传感部分的电路从主控电路分离出来,通过接插件与主板相连,使得同一块主板能够兼容不同型号的传感器,在提升通用性的同时,节约了开发成本与开发时间。在软件设计部分,本文所做的主要工作包括:1)利用ISEDesignSuite开发平台完成了 FPGA程序的编写和调试,实现了超高分辨率的图像数据信号的接收、解析和缓存,不同通信协议的连接和转换,电源信号及控制信号的管理,CMOS图像传感器配置信息的存储等多种功能;并且在程序整合和优化方面,针对多个不同型号的传感器提升了其兼容性,使得开发后续某些型号的传感器时,大大缩短了开发周期;2)利用Visual Studio开发平台,设计并开发了集视频流显示和功能测试模块于一体的上位机软件。最后,本文进行了开发硬件的整体展示和实验测试,取得了预期的成果。