随着中国智能制造的不断发展,人们对工业机器人的需求也越来越广泛,工业机器人图像系统是实现智能化和人机交互的关键技术。但随着日益增长的图像技术发展,传统的图像处理系统方案已不能满足现在的需求,人们对图像处理的速度和效率都提出了更高的要求。本文以国工信(沧州)机器人有限公司的NII-P10T-1500工业机器人为研究对象,分析现有的图像处理系统方案,从而采用了基于FPGA的图像加速系统,通过设计一款低成本的基于FPGA的图像加速器板卡实现加速图像处理的目的。该硬件板卡以“FPGA+ARM”为基础架构,图像采集选用最高支持500万像素的CMOS相机,FPGA作为图像处理器,通过将图像预处理算法映射到FPGA中,利用FPGA并行性的特点,加速图像预处理,再将处理后的图像通过ARM的100Mbps以太网模块传输给工业机器人控制柜中的控制器CPU。板内的通信采用FSMC协议,实现高速的图像传输。ARM同时作为控制器起到资源的调用作用,同时可以为今后的功能模块的扩展打下基础。由于通过ARM实现以太网通信而非采用FPGA外挂PHY芯片实现以太网通信,从而大大减小了FPGA的运算负担,释放了其内部空间,从而可以将更多的资源用于图像处理运算。软件设计部分对系统的功能模块程序设计进行分析,完成各个模块的代码编写。程序可分为FPGA相关驱动的编写,如I2C读写驱动、SDRAM读写驱动、VGA显示驱动;STM32主程序设计;FSMC通信程序设计;以太网通信程序设计。对各个模块实现功能进行分析,给出具体的设计思路,验证了硬件电路的正确性。最后通过将常用的图像预处理算法映射在FPGA中进行实验,测试了中值滤波算法和Sobel边缘检测算法的性能。再对实现算法的资源占用情况和延时情况进行分析,分析得到:用FPGA处理图像的单帧延迟在12毫秒,基本实现了图像加速的目的,硬件板卡基本达到设计要求。为接下来的工业机器人图像处理系统应用研究,提供了基础条件。