CN104270568A - 一种相机同步拍摄控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种相机同步拍摄控制装置，包括可编程逻辑器件CPLD芯片（1）、时钟电路（2）、通信接口电路（3）、CPLD编程电路（4）、多路相机接口电路（5）、电源电路（6）和工作状态显示电路（7）。其中:时钟电路（2）与可编程逻辑器件CPLD芯片（1）的时钟输入接口连接，为CPLD提供工作时钟。通信接口电路（3），包括RS232通信接口电路（8）、RS485通信接口电路（9）和USB接口（10）。本发明的有益效果在于：1、CPLD可现场编程，系统使用方便灵活；2、相机的同步控制通过硬件实现，相机拍摄时间严格一致；3、通信接口齐全、可靠性好，可满足多数实际应用需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用机器视觉技术进行工件测量过程中辅助计算机控制多台相机同步进行拍摄的控制装置，属于机器视觉领域。
背景技术
在利用机器视觉技术进行工件测量时，若工件尺寸较大，单个相机的有效视场不能完全覆盖工件时，往往需要利用多个相机构成复合测量场，完成对大尺寸工件的视觉测量。当工件处于运动状态时，特别是在工件的运动参数未知的情况下，要求每个参与测量的相机必须同时拍照，再经过图像拼接等技术才能获得某个时刻工件的完整原始图像，进而通过特征提取和视觉解算等步骤完成测量任务。若相机拍摄不同步，每个相机拍摄到的图像是工件运动到不同位置时的部分图像，将给后续计算过程造成困难。
当前的工业相机大多具有千兆以太口、1394口等高速接口，可以与计算机直接进行通信，将数字图像数据传输到计算机，一般不再需要图像采集卡等辅助设备，计算机也可以通过这些接口直接控制相机的拍摄动作，但这种控制方式一般只能通过软件方式进行，而当前计算机的操作系统一般都是多任务的操作系统，程序中某条指令的实际执行时间由操作系统任务调度控制，受计算机中同时运行的其他进程影响，因此相机拍照的时间不能由计算机上运行的软件准确控制，容易造成多台相机的拍摄时间产生差异，虽然它们之间的时间差较小，但也会造成最终测量结果的误差，不适合对测量精度要求较高或工件运动速度较快的场合。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述缺陷，设计了一种辅助计算机控制多台相机同时拍摄的装置，该装置采用可编程逻辑器件CPLD作为核心器件；通过通信接口电路与计算机通信，接收计算机发来的控制指令；对控制指令解析后，再产生相应时序信号，输出到相机的I/O端口，为多台相机提供拍摄触发信号，控制相机同步拍摄。
采用的技术方案是：
一种相机同步拍摄控制装置，包括可编程逻辑器件CPLD芯片、多路相机接口电路、通信接口电路、时钟电路、电源电路、CPLD编程电路和工作状态显示电路。
其中通信接口电路包括RS232通信接口电路、RS485通信接口电路和USB接口电路。可编程逻辑器件CPLD芯片可通过RS232接口电路与近距离设置的计算机实现异步串行通信，通过RS485通信接口电路与远距离设置的计算机实现通信，通过USB接口电路实现与计算机的USB通信。可编程逻辑器件CPLD芯片的相机控制指令输出接口与多路相机接口电路的控制指令输入接口连接，通过多路相机接口电路分别与多台相机的I/O接口连接，为多台相机提供拍摄触发信号，实现同步拍摄。电源电路包括滤波、稳压电路，为装置提供＋5V和＋3.3V直流电源。时钟电路为CPLD芯片提供工作时钟。
本发明的相机同步拍摄控制装置，在接收到计算机发来的控制指令后，首先对指令进行解析，然后根据指令生成相应的相机控制信号，并通过相机接口电路输出到相机，完成动作后向计算机发送反馈信息。
本发明的有益效果在于：
1、CPLD可现场编程，系统使用方便灵活；
2、相机的同步控制通过硬件实现，相机拍摄时间严格一致；
3、通信接口齐全、可靠性好，可满足多数实际应用需求；
4、功能的可扩展性好，可根据实际需求设计控制指令，实现复杂控制功能。
附图说明：
图1是本发明的电路结构图。
图2是本发明的CPLD工作状态转移图。
具体实施方式：
一种相机同步拍摄控制装置，包括可编程逻辑器件CPLD芯片（1）、时钟电路（2）、通信接口电路（3）、CPLD编程电路（4）、多路相机接口电路（5）、电源电路（6）和工作状态显示电路（7）。CPLD芯片选用Altera 公司的EPM570T100，其中：
电源电路（6）为滤波、稳压电路，为系统提供＋5V和＋3.3V直流电源。电源电路（6）的电压输出端与CPLD芯片（1）及其他功能电路的电压输入接口连接。
时钟电路（2）与可编程逻辑器件CPLD芯片（1）的时钟输入接口连接，为CPLD提供工作时钟。
通信接口电路（3），包括RS232通信接口电路（8）、RS485通信接口电路（9）和USB接口（10），可供用户根据实际需要选择。
其中：RS232通信接口电路（8）能实现TTL电平RS-232电平转换，供CPLD芯片（1）与距离本装置较近的计算机进行通信，其指令信号输入输出端口分别与计算机的异步串行通信接口和CPLD芯片的I/O引脚连接。RS458通信接口电路（9）供CPLD芯片（1）与距离本装置较远的计算机进行通信，其指令信号输入输出端口分别与计算机的485通信接口和CPLD芯片的I/O引脚连接。USB接口电路（10）选用FT245BL芯片，实现CPLD芯片（1）与计算机的USB通信，其指令信号输入输出端口分别与计算机的USB接口和CPLD芯片的I/O引脚连接。CPLD芯片的触发信号输出端与多路相机接口电路（5）的对应接口连接，多路相机接口电路（5）的输出端口分别与多台相机的I/O接口连接。相机接口电路（5），可接多台相机，如相机接口电路（11）、相机接口电路（12）、相机接口电路n（13） 。CPLD芯片（1）与CPLD编程电路（4）对应接口连接，用户可通过CPLD编程电路（4）向CPLD芯片（1）下载程序。CPLD芯片（1）工作状态信息输出端与工作状态显示电路（7）的对应接口连接，用于显示装置的工作状态。
CPLD一般处于等待接收控制字状态；当检测到相应信号时，开始接收控制字；接收结束后，对命令字进行解析；若命令字合法则执行相应控制动作，向相应相机发出拍摄控制信号，该过程执行结束后向计算机发送执行成功的反馈信息；若命令字不合法则向计算机发送接收失败的反馈信息；发送反馈信息结束后，本次通信过程结束，回到等待接收控制字状态。
Claims (1)
1.一种相机同步拍摄控制装置，包括可编程逻辑器件CPLD芯片（1）、时钟电路（2）、通信接口电路（3）、CPLD编程电路（4）、多路相机接口电路（5）、电源电路（6）和工作状态显示电路（7）；其特征在于：
电源电路（6）为系统提供＋5V和＋3.3V直流电源；电源电路（6）的电压输出端子与CPLD芯片（1）和其他功能电路的电压输入接口连接；
时钟电路（2）与可编程逻辑器件CPLD芯片（1）的时钟输入接口连接，为CPLD提供工作时钟；
通信接口电路（3），包括RS232通信接口电路（8）、RS485通信接口电路（9）和USB接口（10），可供用户根据实际需要选择；
RS232通信接口电路（8）能实现TTL电平RS-232电平转换，供CPLD芯片（1）与距离本装置较近的计算机进行通信，其指令信号输入输出端口分别与计算机的异步串行通信接口和CPLD芯片的I/O引脚连接，RS458通信接口电路（9）供CPLD芯片（1）与距离本装置较远的计算机进行通信，其指令信号输入输出端口分别与计算机的485通信接口和CPLD芯片的I/O引脚连接，USB接口电路（10）选用FT245BL芯片，实现CPLD芯片（1）与计算机的USB通信，其指令信号输入输出端口分别与计算机的USB接口和CPLD芯片的I/O引脚连接；
CPLD芯片的触发信号输出端与多路相机接口电路（5）的对应接口连接，多路相机接口电路（5）分别与多台相机的I/O接口连接；相机接口电路（5），可接多台相机，如相机接口电路（11）、相机接口电路（12）、相机接口电路n（13）；
CPLD芯片（1）与CPLD编程电路（4）对应接口连接，用户可通过CPLD编程电路（4）向CPLD芯片（1）下载程序；
CPLD芯片（1）工作状态信息输出端与工作状态显示电路（7）的对应接口连接。
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