CN108271291A - 一种基于can总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统 - Google Patents
一种基于can总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，包括电源、恒流LED电源控制器、红外LED照明灯、微处理器；所述微处理器程序执行，控制模拟量输出电路输出恒定电流对应的模拟量电压值给恒流LED电源控制器，所述恒流LED电源控制器将模拟量电压值对应成自己需要输出的恒定电流输出给红外LED照明灯，红外LED照明灯就会按照给定的恒定电流点亮；所述LED电压检测电路可以检测红外LED照明灯各组串联的LED灯珠电压，并输出给微处理器；所述微处理器将得到的电压值和自己内存中保存的门限电压值相比较，如果大于或小于门限电压，所述微处理器会对恒流LED电源控制器进行控制，关闭恒流LED电源控制器，进行保护。
Description
技术领域
本发明涉及机器人定位领域，尤其涉及一种基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统。
背景技术
随着机器人行业发展，如何定位准确一直是机器人行业的主攻方向，现在最普遍的就是相机的二维码定位。为了能够给相机一个好的拍照环境，最简单的就是外部提供简单的照明设施。中国发明专利:CN201420084734.8高分辨率户外LED自诊断装置，其公开的装置虽然拥有LED自诊断方式，但是缺少对LED的保护，无法做到恒定亮度，无法应用于机器人相机照明灯上面的应用。中国发明专利:CN200910021296.4路面检测频闪照明装置，虽然也应用了频闪电路的方式，但是它应用的领域不同，而且没有对LED保护功能，也没有做恒流电路。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，可自动诊断LED的状态，保持LED的恒定亮度；在个别LED灯珠发生短路或断路故障时，可以对整个LED照明灯做保护性关断；可以解决LED照明灯常开过热影响寿命问题，并支持工控机对LED照明灯进行远程访问。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供定位相机的LED照明灯的自动诊断、恒定亮度、过热保护及工控机的远程访问。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，包括电源、微处理器、恒流LED电源控制器和红外LED照明灯；
所述微处理器程序执行，控制模拟量输出电路输出恒定电流对应的模拟量电压值给恒流LED电源控制器，所述恒流LED电源控制器将模拟量电压值对应成自己需要输出的恒定电流输出给红外LED照明灯，红外LED照明灯按照给定的恒定电流点亮；
所述LED电压检测电路可以检测红外LED照明灯各组串联的红外LED灯珠电压，并输出给微处理器；
所述微处理器将得到的电压值和自己内存中保存的门限电压值相比较，如果大于或小于门限电压，所述微处理器会对恒流LED电源控制器进行控制，关闭恒流LED电源控制器，进行保护。
进一步的，所述红外LED照明灯包括多路LED灯组，每一路所述LED灯组包括多个串联的LED灯珠，由恒流LED电源控制器单独供电；所述LED灯组的两端还并联有分压电路；所述分压电路的分压电阻和电压检测电阻串联在一起，分压电路的分压电阻的另一端和LED灯组的正极连接，电压检测电阻的另一端和LED灯组的负极连接，分压电阻和电压检测电阻之间的节点连接到LED电压检测电路。
进一步的，所述基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统还包括相机；所述微处理器控制所述相机触发端可以控制所述相机进行拍照。
进一步的，所述基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统可工作在频闪灯模式：微处理器控制相机工作时序以相机工作周期每个周期进行一次拍照，并控制LED工作时序在拍照之前开启红外LED照明灯，并在大于相机曝光时间之后关闭红外LED照明灯；LED工作时间大于并包含相机曝光时间。
进一步的，所述相机工作周期优选为50毫秒；LED工作时序在拍照之前开启红外LED指示灯的提前量，优选为3毫秒。
进一步的，所述基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统还包括和工控机通讯的通信接口模块，工控机(6)可以通过访问总线，并通过通信接口模块直接访问读取和更改微处理器内存中的系统参数。
进一步的，所述通信接口模块可以是但不限于隔离CAN收发器，所述总线可以是但不局限于CAN总线。
进一步的，所述微处理器可以但不限于ARM架构。
进一步的，所述红外LED照明灯的LED灯盘为圆形，中心的同心圆孔和相机的镜头相匹配。
进一步的，所述红外LED照明灯也可以是LED照明灯，所述红外LED灯珠也可以是LED灯珠。
本发明采用LED恒流电路，解决由于温度过高使得LED内阻增大，电流减小，光亮衰败的问题；增加LED阵列的电压检测电路，配合LED恒流电路，设置门限电压，可以很简单检测出是哪部分的LED损坏，而且可以及时关闭LED，保护其它未损坏的LED；采用频闪灯的模式去控制LED和相机，让LED发光时间只需大于相机的曝光时间，可自主的控制相机开关从而控制LED的开关。无需让LED持续点亮，即保护了LED寿命，又做到了低功耗。使用红外LED，使得肉眼看不见LED的频闪，不影响定位相机的识别，既保护了眼睛，又增强美感；工控机(上位机)通过CAN总线直接访问读取控制微处理器，控制和访问LED照明灯，保存各个参数。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1为本发明的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统的电路工作原理图；
图2为本发明的红外LED照明灯的LED灯盘排布情况；
图3为本发明的恒流自诊断红外频闪照明灯系统恒流和自检测原理图；
图4为实施例2，基于CAN总线定位相机恒流自诊断频闪照明灯系统电路工作原理图；
图5为实施例2，LED照明灯的LED灯盘排布情况；
图6为实施例2，恒流自诊断频闪照明灯系统恒流和自检测原理图；
图7为实施例1和2，定位相机恒流自诊断(红外)频闪照明灯系统的频闪原理图；
其中，1、电源；2、恒流LED电源控制器；3、红外LED照明灯；4、相机；5、CAN总线；6、工控机；7、隔离CAN收发器；8、ARM微处理器；9、模拟量输出；10、LED电压检测；11、红外LED灯珠；12、铝基板；14、分压电阻；15、电压检测电阻；16、LED照明灯；17、LED灯珠；18、LED点亮时间；19、相机曝光时间；20、相机工作时序；21、LED工作时序；22、相机工作周期。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例一：
如图1所示，本发明的基于CAN总线的定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统的电路部分，主要有电源1、恒流LED电源控制器2、红外LED照明灯3、相机4、CAN总线5、工控机6、隔离CAN收发器7、ARM微处理器8、模拟量输出9和LED电压检测10组成。
如图1到图3所示，本发明的基于CAN总线的定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统的恒流和故障检测以及保护具体实施方式。如图1所示，电源1输入宽电平(24V到48V)，将电平转化供给ARM微处理器8、隔离CAN收发器7和恒流LED电源控制器2使用。ARM微处理器8上电程序开始运行控制模拟量输出9输出代表特定电流的模拟量电压。恒流LED电源控制器2得到模拟量输出9的模拟电压，对照模拟量和输出电流的关系输出恒定的电流给到如图2所示的LED灯盘，LED红外灯灯珠11按六组串联的方式连接焊在铝基板12上面供给相机4作为照明灯。
如图3所示，每组串联的红外LED灯珠都会被恒流LED电源控制器2单独供电。每一个红外LED灯珠11，都会流入ARM微处理器8设定的电流值。分压电阻14和电压检测电阻15串联在一起然后并联在一组灯珠中，分压电阻14和电压检测电阻15的阻值远大于每组串联的红外LED灯珠的串联正向电阻，当一组中任何一个红外LED灯珠出现故障，由于流经串联的红外LED灯珠的电流恒定，恒流LED电源控制器2驱动该组串联的LED灯珠的电压，电压检测电阻15电压会出现明显变化，如断连电压增大，短接电压减小。LED电压检测10会实时的将检测的电压反馈给ARM微处理器8。ARM微处理器8检测这每一路LED灯组的电压情况，如果任何一组检测出的电压超出和低于内存中的门限电压值都会立即控制恒流LED电源控制器2使能端关闭红外LED照明灯3，起到保护作用。
如图1和图7所示，本发明的基于CAN总线的定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统的频闪模式的具体实施方式。如图1所示，ARM微处理器8通过控制恒流LED电源控制器的使能端2，可以直接控制红外LED照明灯3的开关。ARM微处理器8控制相机4触发端可以控制相机4进行拍照。
如图7所示，现在技术的相机扫码拍照技术基本都是锁定在20帧每秒。控制相机的工作时序20相机工作周期22为50毫秒进行一次拍照，并控制LED工作时序21在拍照之前3毫秒开启红外LED照明灯，并在大于相机曝光时间19之后关闭红外LED照明灯。要求LED工作时间18大于并包含相机曝光时间19。这样就可以在相机拍照这个时间内给足相机充足的照明效果。并实现频闪效果。
如图1所示，本发明的基于CAN总线的定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统的工控机6和红外LED照明灯3数据交互具体实施方式。ARM微处理器8自己内存中可以保存需要控制红外LED照明灯3的恒定电流值，也保存了红外LED照明灯3实时电压值，还保存了相机4和红外LED照明灯3的开关。这些数值工控机6可以通过访问CAN总线5，并通过隔离CAN收发器7可以直接访问读取和更改。由于LED属于电流型电子元器件，工控机6通过修改恒定电流值可以直接控制红外LED照明灯3亮度。工控机6通过控制相机4和恒流LED电源控制器2开关，也可以直接控制他们的开关。而且工控机6通过访问红外LED照明灯3各组的电压，可以直接了解LED是否损坏且损坏位置在哪。
实施例二：
如图4所示，一种机器人定位相机恒流自诊断频闪照明灯系统电路部分，主要有电源1、恒流LED电源控制器2、LED照明灯16、相机4、CAN总线5、工控机6、隔离CAN收发器7、ARM微处理器8、模拟量输出9和LED电压检测10组成。
如图4到图7所示，本发明的基于CAN总线的定位相机恒流自诊断频闪照明灯系统的恒流和故障检测以及保护具体实施方式。图4电源1输入宽电平(24V到48V)，将电平转化供给ARM微处理器8、隔离CAN收发器7和恒流LED电源控制器2使用。ARM微处理器8上电程序开始运行控制模拟量输出9输出代表特定电流的模拟量电压。恒流LED电源控制器2得到模拟量输出9的模拟电压，对照模拟量和输出电流的关系输出恒定的电流给到图5的LED灯盘，LED灯灯珠17按六组串联的方式连接焊在铝基板12上面供给相机4作为照明灯。图6每组串联的LED灯珠17都会被恒流LED电源控制器2单独供电。每一个LED灯珠17，都会流入ARM微处理器8设定的电流值。分压电阻14和电压检测电阻15串联在一起然后并联在一组灯珠中，当一组中任何一个LED灯珠17出现故障，由于电源恒定，电压检测电阻15电压会出现明显变化，如断连电压增大，短接电压减小。LED电压检测10会实时的将检测的电压反馈给ARM微处理器8。ARM微处理器8检测这每一路LED灯组的电压情况，如果任何一组检测出的电压超出和低于内存中的门限电压值都会立即控制恒流LED电源控制器2使能端关闭LED照明灯16，起到保护作用。
如图4和图7所示，本发明的基于CAN总线的定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统的频闪模式的具体实施方式。如图4所示，ARM微处理器8通过控制恒流LED电源控制器的使能端2，可以直接控制红外LED照明灯16的开关。ARM微处理器8控制相机4触发端可以控制相机4进行拍照。如图7所示，现在技术的相机扫码拍照技术基本都是锁定在20帧每秒。控制相机的工作时序20相机工作周期22为50毫秒进行一次拍照，并控制LED工作时序21在拍照之前3毫秒开启LED照明灯，并在大于相机曝光时间19之后关闭红外LED照明灯。要求LED工作时间18大于并包含相机曝光时间19。这样就可以在相机拍照这个时间内给足相机充足的照明效果。并实现频闪效果。
如图4所示，本发明的基于CAN总线的定位相机恒流自诊断频闪照明灯系统的工控机6和红外LED照明灯16数据交互具体实施方式。如图4所示，ARM微处理器8自己内存中可以保存需要控制红外LED照明灯16的恒定电流值，也保存了红外LED照明灯16实时电压值，还保存了相机4和红外LED照明灯16的开关。这些数值工控机6可以通过访问CAN总线5，并通过隔离CAN收发器7可以直接访问读取和更改。由于LED属于电流型电子元器件，工控机6通过修改恒定电流值可以直接控制红外LED照明灯16亮度。工控机6通过控制相机4和恒流LED电源控制器2开关，也可以直接控制他们的开关。而且工控机6通过访问红外LED照明灯16各各组的电压，可以直接了解LED是否损坏且损坏位置在哪。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，包括电源(1)、恒流LED电源控制器(2)、红外LED照明灯(3)和微处理器(8)；
所述微处理器(8)用于控制模拟量输出电路(9)输出恒定电流对应的模拟量电压值给恒流LED电源控制器(2)，所述恒流LED电源控制器(2)将模拟量电压值对应成自己需要输出的恒定电流输出给红外LED照明灯(3)，红外LED照明灯(3)按照给定的恒定电流点亮；
所述LED电压检测电路(10)用于检测红外LED照明灯各组串联的红外LED灯珠电压，并输出给所述微处理器(8)；
所述微处理器(8)将得到的电压值和自己内存中保存的门限电压值相比较，如果大于或小于门限电压，所述微处理器会关闭恒流LED电源控制器(2)。
2.如权利要求1所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述红外LED照明灯(3)包括多路LED灯组，所述LED灯组包括串联的LED灯珠(11)，由恒流LED电源控制器(2)单独供电；所述LED灯组的两端还并联有分压电路，所述分压电路的分压电阻(14)和电压检测电阻(15)串联在一起，分压电路的分压电阻(14)的另一端和LED灯组的正极连接，电压检测电阻(15)的另一端和LED灯组的负极连接，分压电阻(14)和电压检测电阻(15)之间的节点连接到LED电压检测电路(10)。
3.如权利要求1所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统还包括相机(4)，所述微处理器(8)控制所述相机(4)的触发端进行拍照。
4.如权利要求3所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述微处理器(8)控制相机工作时序(20)以相机工作周期(22)每个周期进行一次拍照，并控制LED工作时序(21)在拍照之前开启所述红外LED照明灯(3)，并在大于相机曝光时间(19)之后关闭所述红外LED照明灯(3)；LED工作时间(18)大于并包含相机曝光时间(19)。
5.如权利要求4所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述相机工作周期(22)优选为50毫秒；所述LED工作时序(21)在拍照之前开启红外LED指示灯(3)的提前量，优选为3毫秒。
6.如权利要求1所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统还包括和工控机(6)通讯的通信接口模块，工控机(6)通过通信接口模块直接访问读取和更改微处理器(8)内存中的系统参数。
7.如权利要求5所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述通信接口模块是隔离CAN收发器(7)，所述总线是CAN总线(5)。
8.如权利要求1所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述微处理器(8)是ARM架构。
9.如权利要求1所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述红外LED照明灯(3)的LED灯盘为圆形，中心的同心圆孔和相机(4)的镜头相匹配。
10.如权利要求1-9任意一项权利要求所述的基于CAN总线定位相机恒流自诊断红外频闪照明灯系统，其特征在于，所述红外LED照明灯(3)是LED照明灯(16)，所述红外LED灯珠(11)是LED灯珠(17)。
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