CN107911575B - 一种高精度低功耗多相机同步触发系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度低功耗多相机同步触发系统，包括电源模块，所述电源模块的输出端分别与显示模块、控制模块、NXP kinetis L25微控制器、调理电路的输入端电连接，所述NXP kinetis L25微控制器的输出端分别与显示模块、调理电路的输入端电连接，所述控制模块的输出端与NXP kinetis L25微控制器输入端电连接，所述NXP kinetis L25微控制器与SWD调试模块双向连接；所述的电源模块为该装置的电源提供部分，负责为微控制器、显示模块、控制模块、调理电路等提供合适的电压。本发明所采用普通微控制器实现多相机同步触发系统，同步精度高，运行功耗低，成本低廉，易于实现，在复杂环境具有较强抗干扰能力，能够适用于工业现场及野外环境。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种高精度低功耗多相机同步触发系统。
背景技术
双目立体视觉测量模仿人类观察世界的方式，在同一时刻从两点或多点对同一物体进行观测以获取不同视角下的图像，匹配图像间相同像素，进而根据视差(像素间的偏移)和三角测量原理获取被测量物体三维空间信息。相机同步是指让每个相机在同一时刻进行曝光，对于静止物体，多相机曝光不同步不会给测量带来明显误差，但是对于运动物体尤其是高速运动物体，多相机曝光不同步会给测量带来巨大误差，甚至无法匹配相同像素点。
早期采用PCI图像采集卡实现多相机同步，后来单片机、FPGA、GPS授时被用来实现多相机同步。PCI图像采集卡以及FPGA主要为模拟量输出工业相机提供帧时钟同步信号、垂直同步信号，设计复杂、成本较高，GPS授时主要被用来实现异地同步采集，并且成本也较为高昂。普通的单片机多相机同步采集系统成本低廉，易于实现，但是复杂环境下抗干扰能力弱。
针对上述问题，现急需设计一种高精度低功耗多相机同步触发系统来解决现有技术中的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度低功耗多相机同步触发系统，具备10～40帧/秒的高精度、低成本、高可靠性多相机同步触发的优点，解决了普通的单片机多相机同步采集系统在复杂环境下抗干扰能力弱的问题。
根据本发明实施例的一种高精度低功耗多相机同步触发系统，包括电源模块，所述电源模块的输出端分别与显示模块、控制模块、NXP kinetis L25微控制器、调理电路的输入端电连接，所述NXP kinetis L25微控制器的输出端分别与显示模块、调理电路的输入端电连接，所述控制模块的输出端与NXP kinetis L25微控制器输入端电连接，所述NXPkinetis L25微控制器与SWD调试模块双向连接；
所述的电源模块为该系统的电源提供部分，负责为微控制器、显示模块、控制模块、调理电路等提供合适的电压；
所述显示模块为该系统的显示输出设备，负责显示当前同步信号的频率，所述同步信号的频率精确至0.01Hz；
所述控制模块为该系统的控制输入设备，负责设置同步信号的频率，所述控制模块包括4组按键，每组所述按键包括两个按钮分别控制数位的值加减；
所述NXP kinetis L25微控制器为该系统的控制核心，负责产生同步信号，根据控制信号改变同步信号频率以及控制显示设备显示当前同步信号的频率；
所述的SWD调试模块为该系统的调试接口，负责微控制器与主机通信，支持在线编程与在线调试；
所述的调理电路为该系统同步信号调理电路，负责放大原始同步信号，匹配输出阻抗特性，提高信号抗干扰能力。
进一步的，所述电源模块包括两个电路，其中一个为两片1117-3.3V稳压芯片与四个电容所构成的3.3V稳压电路，另一个由一片MAX1771、一个N-MOS、一个电感、一个肖特吉整流二极管、一个电阻及4个电容所构成的DC-DC 12V升压电路。
进一步的，所述显示模块由一片SMA410564八段四位共阳数码管、4个8550PNP三极管以及12个电阻所构成。
进一步的，所述控制模块由4组微动开关以及相应的上拉电阻组成。
进一步的，所述SWD调试模块由一个二极管、一个上拉电阻以及一个5×2排针插槽组成。
进一步的，所述NXP kinetis L25微控制器模块由一片NXP kinetis L25微控制器，一个石英晶体、一个电阻、两个电容组成的时钟电路，十个电容组成的滤波电路，一个上拉电阻、一个复位开关、一个电容组成的复位电路，一个USB接口、两个电感、两个电阻、一个电容组成的USB通信电路组成。
进一步的，所述调理电路共设置有6组，每组所述调理电路由1个8050NPN三极管、1个P-MOS管、4个电阻、1个电容组成。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
1、本发明基于NXP kinetis L系列低功耗微控制器的TPM模块产生6路同步方波信号，经调理电路放大对相机进行同步触发，同步信号频率在10Hz-40Hz可调，通过4位8段共阳数码管显示，显示和调节精度均为0.01Hz，通过独立按键实现；
2、本系统所采用普通微控制器实现多相机同步触发系统，同步精度高，运行功耗低，成本低廉，易于实现，在复杂环境具有较强抗干扰能力，能够适用于工业现场及野外环境。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种高精度低功耗多相机同步触发系统的的硬件结构框图。
图2为本发明提出的一种高精度低功耗多相机同步触发系统的电源模块电路图。
图3为本发明提出的一种高精度低功耗多相机同步触发系统的显示模块电路图。
图4为本发明提出的一种高精度低功耗多相机同步触发系统的控制模块电路图。
图5为本发明提出的一种高精度低功耗多相机同步触发系统的SWD调试模块及NXPkinetis L25微控制器的电路图。
图6为本发明提出的一种高精度低功耗多相机同步触发系统的调理电路模块电路图。
图中：1-电源模块、2-显示模块、3-控制模块、4-SWD调试模块、5-NXP kinetis L25微控制器、6-调理电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1-6，一种高精度低功耗多相机同步触发系统，包括电源模块1，电源模块1的输出端分别与显示模块2、控制模块3、NXP kinetis L25微控制器5、调理电路6的输入端电连接，NXP kinetis L25微控制器5的输出端分别与显示模块2、调理电路6的输入端电连接，控制模块3的输出端与NXP kinetis L25微控制器5输入端电连接，NXP kinetis L25微控制器5与SWD调试模块4双向连接；的电源模块1为该系统的电源提供部分，负责为微控制器5、显示模块2、控制模块3、调理电路6等提供合适的电压；显示模块2为该系统的显示输出设备，负责显示当前同步信号的频率，同步信号的频率精确至0.01Hz；控制模块3为该系统的控制输入设备，负责设置同步信号的频率，控制模块3包括4组按键，每组按键包括两个按钮分别控制数位的值加减；NXP kinetis L25微控制器6为该系统的控制核心，负责产生同步信号，根据控制信号改变同步信号频率以及控制显示设备显示当前同步信号的频率；的SWD调试模块4为该系统的调试接口，负责微控制器与主机通信，支持在线编程与在线调试；的调理电路6为该系统同步信号调理电路，负责放大原始同步信号，匹配输出阻抗特性，提高信号抗干扰能力。
电源模块1包括两个电路，其中一个为两片1117-3.3V稳压芯片U1、U2与四个电容C1、C2、C7、C8所构成的3.3V稳压电路，另一个由一片MAX1771U4、一个N-MOSQ1、一个电感L1、一个肖特吉整流二极管D5、一个电阻R5及4个电容C3、C4、C5、C6所构成的DC-DC 12V升压电路；显示模块2由一片SMA410564八段四位共阳数码管U5、4个8550PNP三极管Q2、Q3、Q4、Q5以及12个电阻R6-R13、R18-R21所构成；控制模块3由4组微动开关S2-S9以及相应的上拉电阻R30-R33、R40-R43组成；SWD调试模块4由一个二极管D6、一个上拉电阻R46以及一个5×2排针插槽组成；NXP kinetis L25微控制器模块6由一片NXP kinetis L25微控制器，一个石英晶体Y1、一个电阻R50、两个电容C23、C24组成的时钟电路，十个电容C9-C14、C21、C22组成的滤波电路，一个上拉电阻R49、一个复位开关S10、一个电容C27组成的复位电路，一个USB接口U6、两个电感L2、L3、两个电阻R34、R35、一个电容C17组成的USB通信电路组成；调理电路6共设置有6组，每组调理电路由1个8050NPN三极管、1个P-MOS管、4个电阻、1个电容组成。
本发明基于NXP kinetis L系列低功耗微控制器的TPM模块产生6路同步方波信号，经调理电路6放大对相机进行同步触发，同步信号频率在10Hz-40Hz可调，通过4位8段共阳数码管显示，显示和调节精度均为0.01Hz，通过独立按键实现，所采用普通微控制器实现多相机同步触发系统，同步精度高，运行功耗低，成本低廉，易于实现，在复杂环境具有较强抗干扰能力，能够适用于工业现场及野外环境。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种高精度低功耗多相机同步触发系统，其特征在于：包括电源模块(1)，所述电源模块(1)的输出端分别与显示模块(2)、控制模块(3)、NXP kinetis L25微控制器(5)、调理电路(6)的输入端电连接，所述NXP kinetis L25微控制器(5)的输出端分别与显示模块(2)、调理电路(6)的输入端电连接，所述控制模块(3)的输出端与NXP kinetis L25微控制器(5)输入端电连接，所述NXPkinetis L25微控制器(5)与SWD调试模块(4)双向连接；
所述的电源模块(1)为该系统的电源提供部分，用于为微控制器(5)、显示模块(2)、控制模块(3)、调理电路(6)等提供合适的电压；
所述显示模块(2)为该系统的显示输出设备，用于显示当前同步信号的频率，所述同步信号的频率精确至0.01Hz；
所述控制模块(3)为该系统的控制输入设备，用于设置同步信号的频率，所述控制模块(3)包括4组按键，每组所述按键包括两个按钮分别控制数位的值加减；
所述NXP kinetis L25微控制器(5)为该系统的控制核心，用于产生同步信号，根据控制信号改变同步信号频率以及控制显示设备显示当前同步信号的频率；
所述的SWD调试模块(4)为该系统的调试接口，用于微控制器与主机通信，支持在线编程与在线调试；
所述的调理电路(6)为该系统同步信号调理电路，用于放大原始同步信号，匹配输出阻抗特性，提高信号抗干扰能力。
2.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗多相机同步触发系统，其特征在于：所述电源模块(1)包括两个电路，其中一个为两片1117-3.3V稳压芯片(U1、U2)与四个电容(C1、C2、C7、C8)所构成的3.3V稳压电路，另一个由一片MAX1771(U4)、一个N-MOS(Q1)、一个电感(L1)、一个肖特吉整流二极管(D5)、一个电阻(R5)及4个电容(C3、C4、C5、C6)所构成的DC-DC12V升压电路。
3.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗多相机同步触发系统，其特征在于：所述显示模块(2)由一片SMA410564八段四位共阳数码管(U5)、4个8550PNP三极管(Q2、Q3、Q4、Q5)以及12个电阻(R6-R13、R18-R21)所构成。
4.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗多相机同步触发系统，其特征在于：所述控制模块(3)由4组微动开关(S2-S9)以及相应的上拉电阻(R30-R33、R40-R43)组成。
5.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗多相机同步触发系统，其特征在于：所述SWD调试模块(4)由一个二极管(D6)、一个上拉电阻(R46)以及一个5×2排针插槽组成。
6.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗多相机同步触发系统，其特征在于：所述NXP kinetis L25微控制器模块(6)由一片NXP kinetis L25微控制器，一个石英晶体(Y1)、一个电阻(R50)、两个电容(C23、C24)组成的时钟电路，十个电容(C9-C14、C21、C22)组成的滤波电路，一个上拉电阻(R49)、一个复位开关(S10)、一个电容(C27)组成的复位电路，一个USB接口(U6)、两个电感(L2、L3)、两个电阻(R34、R35)、一个电容(C17)组成的USB通信电路组成。
7.根据权利要求1所述的一种高精度低功耗多相机同步触发系统，其特征在于：所述调理电路(6)共设置有6组，每组所述调理电路(6)由1个8050NPN三极管、1个P-MOS管、4个电阻、1个电容组成。
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