CN104219846B - 一种嵌入式机器视觉led光源控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种嵌入式机器视觉LED光源控制器，包括：嵌入式控制模块、数据通信模块、外部控制信号触发模块和LED光源驱动输出模块，所述嵌入式控制模块用于接收所述数据通信模块传来的上位机控制信号或所述外部控制信号触发模块传来的下位机控制信号，通过控制使得所述LED光源驱动输出模块输出LED光源所需的驱动电压，另外还包括供电电源模块，用于向所述嵌入式控制模块和所述LED光源驱动输出模块提供工作电压。本发明应用于工业现场的机器视觉系统，可以选择上位机控制和外部触发控制两种方式控制LED光源的通断及亮度，以满足不同的实际需求。本发明具有可实时、快速、按需控制多路光源通道的通断及亮度，以及控制方法多元化的优点。

Description

一种嵌入式机器视觉LED光源控制器
技术领域
本发明属于LED光源控制器领域，具体是一种应用于工业现场的机器视觉系统上的嵌入式LED光源控制器。
背景技术
机器视觉是应用计算机来模拟人的视觉功能，从客观事物的图像中提取信息，进行处理分析并加以理解，最终应用于实际对象的检测、识别、测量和控制的系统。
一个典型的机器视觉系统一般包括光源、光源控制器、镜头、相机、图像采集卡、图像处理与决策模块，以上各部分的性能与各部分间协同工作的质量都会对最终采集到的图像及图像处理结果产生影响，但其中光源控制器性能的优劣是影响机器视觉系统中图像处理结果好坏的最重要因素，其不但可以直接影响到所采集图像的质量，更会进一步影响图像处理结果以及整个机器视觉系统的运行质量。
现有技术中的光源控制器存在着无法实时快速按需控制光源以及控制方法单一的问题，无法满足机器对视觉系统性能高速高精度的要求。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种可实时、快速、按需控制多路光源通道的通断及亮度，以及控制方法多元化的嵌入式LED光源控制器。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种嵌入式机器视觉LED光源控制器，包括嵌入式控制模块、数据通信模块、外部控制信号触发模块、外部控制信号输入端口、功率器件模块、供电电源模块、输出信号隔离模块，电源输入端口和光源驱动电压输出端口；
所述数据通信模块与所述嵌入式控制模块连接，用于实现所述嵌入式控制模块和上位机之间的双向通信，按上位机指令控制光源驱动电压输出信号的状态或将光源控制器的工作状态反馈到上位机；
所述功率器件模块与所述光源驱动电压输出端口连接，用于作为等效受控开关实现光源驱动电压输出信号的通断；
所述外部控制信号触发模块与所述嵌入式控制模块连接，用于将外部控制信号处理后发送至所述嵌入式控制模块，处理外部控制触发信号后所述嵌入式控制模块输出相应的控制信号，同时所述外部控制信号触发模块对所述嵌入式控制模块进行隔离保护；
所述外部控制信号触发模块与所述外部控制信号输入端口连接；
所述输出信号隔离模块与所述功率器件模块和所述嵌入式控制模块连接，用于将所述嵌入式控制模块输出的控制信号放大后控制所述功率器件模块的工作状态，同时对所述嵌入式控制模块进行隔离保护；
所述供电电源模块与电源输入端口连接，用于向所述嵌入式控制模块、所述数据通信模块、所述外部控制信号触发模块、所述功率器件模块和输出信号隔离模块提供工作电压。
所述嵌入式机器视觉LED光源控制器还包括光源控制器散热器，所述功率器件模块固定在所述光源控制器散热器的机壳壁上。
所述功率器件模块通过螺钉固定在所述光源控制器散热器的机壳壁上。
所述功率器件模块与光源控制器散热器机壳之间安装有绝缘胶片，功率器件模块与螺钉之间安装有绝缘垫圈。
所述电源输入端口的输入电压为直流24V。
所述光源驱动电压输出端口的输出电压最大为24V。
所述数据通信模块包括RS232串行通信接口电路、两路RS232串行通信接口、CAN总线接口电路和一路CAN总线通信接口，所述嵌入式控制模块通过所述RS232串行通信接口或CAN总线通信接口连接上位机以实现上位机与所述嵌入式机器视觉LED光源控制器之间的数据通信。
由于采用上述技术方案，本嵌入式机器视觉LED光源控制器可以选择外部触发控制或经由上位机指令控制两种不同的控制方法，实时、快速、按需控制多路光源通道的通断及亮度，可应用于工业现场的机器视觉系统。
本发明的有益效果是：具有可实时、快速、按需控制多路光源通道的通断及亮度，以及控制方法多元化的优点。
附图说明
下面通过参考附图并结合实例具体地描述本发明，本发明的优点和实现方式将会更加明显，其中附图所示内容仅用于对本发明的解释说明，而不构成对本发明的任何意义上的限制，在附图中：
图1是本发明嵌入式机器视觉LED光源控制器的原理方框图
图2是本发明嵌入式机器视觉LED光源控制器的光源控制器散热器的结构图
图中：
1、嵌入式控制模块 2、光源驱动电压输出端口
3、电源输入端口 4、数据通信模块
5、外部控制信号触发模块 6、外部控制信号输入端口
7、功率器件模块 8、输出信号隔离模块
9、供电电源模块 10、光源控制器散热器
11、绝缘胶片 12、绝缘垫圈
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明一种嵌入式机器视觉LED光源控制器，包括嵌入式控制模块1、数据通信模块4、外部控制信号触发模块5、外部控制信号输入端口6、功率器件模块7、供电电源模块9、输出信号隔离模块8，电源输入端口3和光源驱动电压输出端口2；所述数据通信模块4与所述嵌入式控制模块1连接，用于实现所述嵌入式控制模块1和上位机之间的双向通信，按上位机指令控制光源驱动电压输出信号的状态或将光源控制器的工作状态反馈到上位机；所述功率器件模块7与所述光源驱动电压输出端口2连接，用于作为等效受控开关实现光源驱动电压输出信号的通断；所述外部控制信号触发模块5与所述嵌入式控制模块1连接，用于将外部控制信号处理后发送至所述嵌入式控制模块1，处理外部控制触发信号后所述嵌入式控制模块1输出相应的控制信号，同时所述外部控制信号触发模块5对所述嵌入式控制模块1进行隔离保护；所述外部控制信号触发模块5与所述外部控制信号输入端口6连接；所述输出信号隔离模块8与所述功率器件模块7和所述嵌入式控制模块1连接，用于将所述嵌入式控制模块1输出的控制信号放大后控制所述功率器件模块7的工作状态，同时对所述嵌入式控制模块1进行隔离保护；所述供电电源模块9与电源输入端口3连接，用于向所述嵌入式控制模块1、所述数据通信模块4、所述外部控制信号触发模块5、所述功率器件模块7和输出信号隔离模块8提供工作电压；所述嵌入式机器视觉LED光源控制器还包括光源控制器散热器10，所述功率器件模块7固定在所述光源控制器散热器10的机壳壁上；所述功率器件模块7通过螺钉固定在所述光源控制器散热器10的机壳壁上；所述功率器件模块7与光源控制器散热器机壳之间安装有绝缘胶片11，功率器件模块7与螺钉之间安装有绝缘垫圈12；所述电源输入端口3的输入电压为直流24V；所述光源驱动电压输出端口2的输出电压最大为24V；所述数据通信模块4包括RS232串行通信接口电路、两路RS232串行通信接口、CAN总线接口电路和一路CAN总线通信接口，所述嵌入式控制模块1通过所述RS232串行通信接口或CAN总线通信接口连接上位机以实现上位机与所述嵌入式机器视觉LED光源控制器之间的数据通信。
本实例的工作过程：嵌入式控制模块1包括STM32F103ZE处理器及其基本外设电路，用于实现对LED光源工作状态的调节。LED光源的工作状态包括各路光源通道的导通与否以及导通后LED光源的导通时间及亮度。光源驱动电压输出端口2连接LED光源，共有8路光源通道，可以连接8个独立的24V直流LED光源。
电源输入端口3直接连接外部工业用电的直流24V电源。电源输入端口3连接供电电源模块9。供电电源模块9连接嵌入式控制模块1、数据通信模块4、外部控制信号触发模块5、功率器件模块7和输出信号隔离模块8。
电源输入端口3输入直流24V电，经过供电电源模块中的直流转直流电路转换为5V和3.3V直流电，其与24V直流电一起按供电需求分配各自电气连接方式，从而为整个控制器中各个功能模块供电以保证各个功能模块的正常工作。
数据通信模块4用于实现上位机和光源控制器之间的数据通信，按上位机指令控制光源驱动电压输出信号的状态或将光源控制器的工作状态反馈到上位机。数据通信模块4包括RS232串行通信接口电路、两路RS232串行通信接口、CAN总线接口电路和一路CAN总线通信接口，嵌入式控制模块通过RS232串行通信接口或CAN总线通信接口连接上位机。
本发明还设置有外部控制信号触发模块5，用于通过处理外部触发信号后发送至嵌入式控制模块1，进而控制光源驱动电压的输出状态。外部控制信号输入端口6连接外部控制信号触发模块5。外部控制信号输入端口6可以连接例如下位机等设备配合工业相机拍照。下位机向工业相机发送拍照触发信号的同时会发送一个相应的触发信号到外部控制信号输入端口6，进而使相对应通道的LED光源发光。
光源控制器的下端设置如图2所示光源控制器散热器10。功率器件模块7通过螺钉固定在光源控制器散热器10的机壳壁上，以加快散失功率器件模块7工作产生的热量。为了在电气上隔离功率器件与散热器机壳，功率器件模块与光源控制器散热器机壳之间安装有绝缘胶片11，功率器件模块与螺钉之间安装有绝缘垫圈12。
本发明的嵌入式机器视觉LED光源控制器适用于8通道光源控制器、4通道光源控制器、2通道光源控制器等多通道光源控制器，同样也适用于单通道光源控制器。
本发明可以选择外部触发控制或经由上位机指令控制两种不同的控制方法，控制最多8路光源通道的通断及其连接的LED光源的亮度，拥有较强的实时性和快速性，可以满足各种不同的实际需求。本发明可应用于工业现场的机器视觉系统中。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.一种嵌入式机器视觉LED光源控制器，其特征在于：包括嵌入式控制模块、数据通信模块、外部控制信号触发模块、外部控制信号输入端口、功率器件模块、供电电源模块、输出信号隔离模块，电源输入端口和光源驱动电压输出端口；
所述数据通信模块与所述嵌入式控制模块连接，用于实现所述嵌入式控制模块和上位机之间的双向通信，按上位机指令控制光源驱动电压输出信号的状态或将光源控制器的工作状态反馈到上位机；
所述功率器件模块与所述光源驱动电压输出端口连接，用于作为等效受控开关实现光源驱动电压输出信号的通断；
所述外部控制信号触发模块与所述嵌入式控制模块连接，用于将外部控制信号处理后发送至所述嵌入式控制模块，处理外部控制触发信号后所述嵌入式控制模块输出相应的控制信号，同时所述外部控制信号触发模块对所述嵌入式控制模块进行隔离保护；
所述外部控制信号触发模块与所述外部控制信号输入端口连接；
所述输出信号隔离模块与所述功率器件模块和所述嵌入式控制模块连接，用于将所述嵌入式控制模块输出的控制信号放大后控制所述功率器件模块的工作状态，同时对所述嵌入式控制模块进行隔离保护；
所述供电电源模块与电源输入端口连接，用于向所述嵌入式控制模块、所述数据通信模块、所述外部控制信号触发模块、所述功率器件模块和输出信号隔离模块提供工作电压；
还包括光源控制器散热器，所述功率器件模块固定在所述光源控制器散热器的机壳壁上；
所述功率器件模块通过螺钉固定在所述光源控制器散热器的机壳壁上；
功率器件模块与光源控制器散热器机壳之间安装有绝缘胶片，功率器件模块与螺钉之间安装有绝缘垫圈；
所述电源输入端口的输入电压为直流24V；
所述光源驱动电压输出端口的输出电压最大为24V。
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