CN103442184A - 一种图像采集外触发信号消抖装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种图像采集外触发信号消抖装置，涉及工业控制技术，为了减少因为抖动造成图像拼接型设备使用的障碍提出本发明。本发明采用的技术方案包括：第一输入噪声抑制电路、第二输入噪声抑制电路均与输入相位检测电路连接，输入相位检测电路、输入脉冲计算电路以及图像采集触发电路顺序连接等。

Description

一种图像采集外触发信号消抖装置
技术领域
本发明涉及工业控制技术，尤其是一种工业生产线中CIS工业相机的图像采集外触发信号消抖装置。
背景技术
近几年，我国各个行业整体加工水平的不断提高，高品质加工和精密仪器加工在加工行业占有的比例越来越大，对光学检测设备的要求也在不断提高。生产线上的光学检测设备通过高感光度图像传感器对产品表面进行成像，得到产品的原始表面信息，通过对原始表面信息的分析处理，从而达到检测产品是否合格的目的。目前，蟒蛇系列超宽幅CIS工业相机在纺织印染行业的推广使用，使生产效率得到了很大的提高。
 就目前而言，纺织印染行业要求的检测宽度通常要求在2米以上，蟒蛇系列CIS工业相机能够很好的满足使用。CIS工业相机架设在生产线上拍摄织布，每拍摄依次，传动装置将CIS工业相机沿直线推送一定距离后再次拍摄织布，如此类推，可以得到若干拍摄照片，最后将照片顺序拼接，便能得到整幅织布的原始表面信息。为了将若干次拍摄的照片进行拼接得到完整的织布原始表面信息，就需要在生产线上固定间距的点分别进行拍照。也就是说将CIS工业照相机沿直线推送并在固定点准确定位并触发拍照十分关键。现有技术中通过运动编码器或光栅尺检测传动装置推送CIS工业相机的位置，输出非均匀脉冲信号，利用运动编码器或光栅尺输出的非均匀脉冲信号对图像采集装置进行触发。CIS工业相机根据触发信号进行图像采集，将若干拍摄的记过拼接成一幅完整的图像。
一般本领域技术人员都采用伺服电机实现对CIS工业相机的传动，而大多伺服电机都存在PID算法来实现精确定位，在保证精度的同时，会存在一下几方面问题：
一、由于大型运动机构中使用了大量交流伺服电机系统、大功率开关电源等设备，这些设备在工作时会产生较大电磁干扰，而CIS工业相机中的图像采集装置中信号多数采用3.3 V数字信号，大功率设备产生的电磁干扰对图像采集装置容易产生误触发信号。
二、PID算法的基本原理利用测量——比较——执行的方法，如此反复循环接近目标位置，最终达到目标位置。在这个过程中，CIS工业相机每向前被推送后静止时，触发装置会误以为CIS工业相机被已经定位便输出触发脉冲对图像采集装置进行触发，从而在伺服电机的进行“测量——比较——执行”定位的过程中会反复触发图像采集装置，在伺服电机停止的瞬间，图像出现多条白色或黑色的线，造成图像拼接无法进行。
发明内容
为了减少因为抖动造成图像拼接型设备使用的障碍，设计图像采集装置的外触发信号消抖装置在纺织印染等需要对大幅面产品进行图像采集的行业中显得尤为重要。
本发明采用的技术方案如下：包括：
第一输入噪声抑制电路、第二输入噪声抑制电路、输入相位检测电路、输入脉冲计算电路以及图像采集触发电路；
所述第一输入噪声抑制电路的输入端接收编码器或光栅尺的第一相信号，用于滤除编码器或光栅尺的第一相信号中的噪声；第二输入噪声抑制电路的输入端接收编码器或光栅尺的第二相信号，用于滤除编码器或光栅尺的第二相信号中的噪声；
第一输入噪声抑制电路的输出端与输入相位检测电路的第一输入端连接，第二输入噪声抑制电路的输出端与输入相位检测电路的第二输入端连接；所述输入相位检测电路用于比较第一相信号与第二相信号的相位先后：如果第一相信号的相位超前于第二相信号的相位，输入相位检测电路的第一输出端输出一个脉冲波，第二输出端无输出；如果第二相信号的相位超前于第一相信号的相位，输入相位检测电路的第二输出端输出一个脉冲波，第一输出端无输出；
输入相位检测电路的第一输出端与所述输入脉冲计算电路的第一输入端连接，输入相位检测电路的第二输出端与所述输入脉冲计算电路的第二输入端连接；输入脉冲计算电路用于在其第一输入端出现一个脉冲波时计数加1，在其第二输入端出现一个脉冲波时计数减1，并判断计数结果是否等于预设值，若等于预设值，输入脉冲计算电路的输出端输出脉冲触发信号；
输入脉冲计算电路的输出端与图像采集触发电路的输入端连接，图像采集触发电路用于对所述脉冲触发信号进行调理以驱动后续的图像采集装置进行图像采集。
优选地，每个所述的输入噪声抑制电路包括共模电感、光耦隔离器、电平转换电路及数字滤波器；所述共模电感、光耦隔离器、电平转换电路及数字滤波器顺序连接，共模电感的信号输入端为输入噪声抑制电路的输入端，数字滤波器的输出端为输入噪声抑制电路的输出端。
优选地，所述电平转换电路为D 型锁存器。
优选地，图像采集触发电路包括光耦隔离器及驱动电路；光耦隔离电路的信号输入端为图像采集触发电路的输入端，光耦隔离器的输出端与驱动电路连接，驱动电路的输出端为图像采集触发电路的输出端，所述驱动电路用于将光耦隔离器输出的信号进行转换以输出与后续图像采集装置匹配的触发信号。
优选地，所述驱动电路为RS422串口电路。
优选地，所述输入脉冲计算电路包括一计数器，所述计数器的加计数端为输入脉冲计算电路的第一输入端，计数器的减计数端为输入脉冲计算电路的第二输入端；计算器的进位端为输入脉冲计算电路的输出端；当计数器计数值等于预设值时，进位端有脉冲触发信号输出。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
有效去除了图像采集装置触发信号中的干扰，有效克服了因伺服电机的PID算法引起的图像采集装置误触发。
本发明中的输入噪声抑制电路及图像采集触发电路中均设置有光耦隔离器，防止外部脉冲中的干扰对本装置及后续的图像采集装置产生击穿、烧毁，有效保护了本装置及后续电路。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明电路原理框图；
图2为本发明中输入噪声抑制电路的电路原理图；
图3为本发明中图像采集触发电路的电路原理图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本领域技术人员均知晓编码器或光栅尺是一种位移传感器，用于把角位移或直线位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。本发明采用的编码器或光栅尺具有两路计数脉冲输出，两路计数脉冲除了相位不同外，其余都一样，两路脉冲的相位先后反应位移的方向，通过对计数脉冲计数可以得知位移值，通过对比两路技术脉冲相位先后可以确定位移方向。
如图1，本发明包括第一输入噪声抑制电路、第二输入噪声抑制电路、输入相位检测电路、输入脉冲计算电路以及图像采集触发电路。
本发明采用两路完全相同的输入噪声抑制电路分别处理编码器或光栅尺输出的第一相信号及第二相信号。所述第一输入噪声抑制电路的输入端接收编码器或光栅尺的第一相信号，用于滤除编码器或光栅尺的第一相信号中的噪声；第二输入噪声抑制电路的输入端接收编码器或光栅尺的第二相信号，用于滤除编码器或光栅尺的第二相信号中的噪声。
第一输入噪声抑制电路的输出端与输入相位检测电路的第一输入端连接，第二输入噪声抑制电路的输出端与输入相位检测电路的第二输入端连接；所述输入相位检测电路用于比较第一相信号与第二相信号的相位先后：如果第一相信号的相位超前于第二相信号的相位，输入相位检测电路的第一输出端输出一个脉冲波，第二输出端无输出；如果第二相信号的相位超前于第一相信号的相位，输入相位检测电路的第二输出端输出一个脉冲波，第一输出端无输出。
输入相位检测电路的第一输出端与所述输入脉冲计算电路的第一输入端连接，输入相位检测电路的第二输出端与所述输入脉冲计算电路的第二输入端连接；输入脉冲计算电路用于在其第一输入端出现一个脉冲波时计数加1，在其第二输入端出现一个脉冲波时计数减1，并判断计数结果是否等于预设值，若等于预设值，输入脉冲计算电路的输出端输出脉冲触发信号。
输入脉冲计算电路的输出端与图像采集触发电路的输入端连接，图像采集触发电路用于对所述脉冲触发信号进行调理以驱动后续的图像采集装置进行图像采集。
如图2，在本发明一个实施例中，所述的输入噪声抑制电路包括共模电感T、光耦隔离器U1、电平转换电路及数字滤波器；所述共模电感T、光耦隔离器U1、电平转换电路及数字滤波器顺序连接，共模电感T的信号输入端为输入噪声抑制电路的输入端，数字滤波器的输出端为输入噪声抑制电路的输出端。
其中，共模电感T去除第一相信号或第二相信号传输过程中引入的共模噪声，光耦隔离器U1避免外部脉冲对本装置可能产生的击穿、烧毁，通过光耦隔离器后的的信号经过电平转换，最后数字滤波器对不符合触发规则的脉冲进行滤除。经过此电路，得到输入相位检测电路需要的信号。
更具体的，本发明一个实施例中采用D 型锁存器74HC573作为电平转换电路，采用3.3V供电，光电隔离器输出的可能不到3.3V或者高于3.3V的脉冲信号高电平经过D型锁存器后输出标准3.3V电平的信号。
本发明一个实施例中，所述数字滤波器可由FPGA实现。
本发明中的输入相位检测电路可以有软件实现也可以由FPGA或数字逻辑门电路来实现。用于比较第一相信号及第二相信号的相位先后，并输出比较结果。例如，由于输入信号为A/B相信号，通常只差90度的相位差。当检测到A相信号为高点平时，此时，如果B相信号为低电平，则A比B相位超前，反之，则B比A相位超前。
在本发明另一个实施例中，所述输入脉冲计算电路具体包括一计数器，所述计数器的加计数端为输入脉冲计算电路的第一输入端，计数器的减计数端为输入脉冲计算电路的第二输入端；计算器的进位端为输入脉冲计算电路的输出端；当计数器计数值等于预设值时，进位端有脉冲触发信号输出。
如图3，图像采集触发电路包括光耦隔离器U2及驱动电路；光耦隔离电路U2的信号输入端为图像采集触发电路的输入端，光耦隔离器U2的输出端与驱动电路连接，驱动电路的输出端为图像采集触发电路的输出端，所述驱动电路用于将光耦隔离器U2输出的信号进行转换以输出与后续图像采集装置匹配的触发信号。
更具体的，本发明的一个实施例中采用RS422串口芯片作为驱动电路，这是因为CIS工业相机中的图像采集装置接收符合RS422协议的差分驱动信号。当然根据实际需要，驱动电路也可以直接使用TTL电平标准进行输出。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种图像采集外触发信号消抖装置，其特征在于，包括：
第一输入噪声抑制电路、第二输入噪声抑制电路、输入相位检测电路、输入脉冲计算电路以及图像采集触发电路；
所述第一输入噪声抑制电路的输入端接收编码器或光栅尺的第一相信号，用于滤除编码器或光栅尺的第一相信号中的噪声；第二输入噪声抑制电路的输入端接收编码器或光栅尺的第二相信号，用于滤除编码器或光栅尺的第二相信号中的噪声；
第一输入噪声抑制电路的输出端与输入相位检测电路的第一输入端连接，第二输入噪声抑制电路的输出端与输入相位检测电路的第二输入端连接；所述输入相位检测电路用于比较第一相信号与第二相信号的相位先后：如果第一相信号的相位超前于第二相信号的相位，输入相位检测电路的第一输出端输出一个脉冲波，第二输出端无输出；如果第二相信号的相位超前于第一相信号的相位，输入相位检测电路的第二输出端输出一个脉冲波，第一输出端无输出；
输入相位检测电路的第一输出端与所述输入脉冲计算电路的第一输入端连接，输入相位检测电路的第二输出端与所述输入脉冲计算电路的第二输入端连接；输入脉冲计算电路用于在其第一输入端出现一个脉冲波时计数加1，在其第二输入端出现一个脉冲波时计数减1，并判断计数结果是否等于预设值，若等于预设值，输入脉冲计算电路的输出端输出脉冲触发信号；
输入脉冲计算电路的输出端与图像采集触发电路的输入端连接，图像采集触发电路用于对所述脉冲触发信号进行调理以驱动后续的图像采集装置进行图像采集。
2.根据权利要求1所述的一种图像采集外触发信号消抖装置，其特征在于，每个所述的输入噪声抑制电路包括共模电感、光耦隔离器、电平转换电路及数字滤波器；所述共模电感、光耦隔离器、电平转换电路及数字滤波器顺序连接，共模电感的信号输入端为输入噪声抑制电路的输入端，数字滤波器的输出端为输入噪声抑制电路的输出端。
3.根据权利要求2所述的一种图像采集外触发信号消抖装置，其特征在于，所述电平转换电路为D 型锁存器。
4.根据权利要求1所述的一种图像采集外触发信号消抖装置，其特征在于，图像采集触发电路包括光耦隔离器及驱动电路；光耦隔离电路的信号输入端为图像采集触发电路的输入端，光耦隔离器的输出端与驱动电路连接，驱动电路的输出端为图像采集触发电路的输出端，所述驱动电路用于将光耦隔离器输出的信号进行转换以输出与后续图像采集装置匹配的触发信号。
5.根据权利要求3所述的一种图像采集外触发信号消抖装置，其特征在于，所述驱动电路为RS422串口电路。
6.根据权利要求1所述的一种图像采集外触发信号消抖装置，其特征在于，所述输入脉冲计算电路包括一计数器，所述计数器的加计数端为输入脉冲计算电路的第一输入端，计数器的减计数端为输入脉冲计算电路的第二输入端；计算器的进位端为输入脉冲计算电路的输出端；当计数器计数值等于预设值时，进位端有脉冲触发信号输出。
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