CN110554848A - 采用lcd显示屏产生条纹光的系统、方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用LCD显示屏产生条纹光的系统，包括上位机软件、FPGA核心运算模块、显示驱动模块和LCD显示屏，还提供一种采用LCD显示屏产生条纹光的方法和一种采用LCD显示屏产生条纹光的应用。本发明通过在上位机软件输入自定义的图像数据，使得最后LED显示屏能够直接显示出所需要的条纹光，并按照自定义的图像显示出来，在作为检测光源时，可以根据被检测物体的情况，直接设置相应的图像参数输入到上位机软件上，然后显示，满足特异性的需求，且全程操作简单方便，避免泄密；除此之外，相对于现有技术中采用激光设备，设备成本和操作成本更低，操作更加简单。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种采用LCD显示屏产生条纹光的系统、方法及应用。
背景技术
随着生产产品的质量等级提高，进一步的对产品表面的要求也相对严格。产品表面出现的缺陷足以影响到产品的质量。现有产品表面缺陷的检测技术对于微小的凸点、凹陷、水波纹等轻微缺陷难以检测，因此采用光源检测，而常规的光源体积小做成大面积需要繁琐和难度较高的操作，检测稳定性低，很难做到大面积、大视野的检测，基于此可以采用条纹光进行检测，并研发相应的检测光源。
当然，关于条纹光的应用也不限于作为检测光源技术的应用。
目前，用于产生条纹光的方法有很多种类，例如光栅片、激光发生器等等。用光栅片直接产生条纹的方法最为简单，但精度低，条纹不可变，容易产生盲区。用激光发生器虽然可以产生灵活多变且精密度非常高的条纹，但同时也要求设备的精密度非常高，操作难度大，生成条纹的机制复杂繁琐，需要耗费巨大成本。
在利用条纹光作为检测光源的使用中，在一些情况下，根据被检测物品的特点，需要特异的图像条纹，在采用LCD显示屏，利用数码产生所需的图像条纹的基本设计思路下显示这类图像条纹，可以通过逻辑计算产生，此方法虽然灵活多变，但所有生产的条纹都是基于FPGA平台中已经集成固化后的逻辑运算公式，因此生产条纹的种类有限。若要生产更多自定义编码图形，则需要集成更多的逻辑运算公式，而且越是复杂的图形，对公式的要求就越高。若客户需要自定义一种复杂的特殊的自定义编码图形，必然需要预先将图形的特征告诉制造商，再由制造商设计对应的公式来实现图像，显然此过程非常繁琐，而且不利于客户资料信息保密。
发明内容
有鉴于上述现有普通技术产生条纹光技术精度低，且在应用于检测时操作繁琐，使用不便的问题，以及采用激光装置会造成操作繁琐和成本高的问题，还以及在一些需求下，无法安全保密地产生形状特殊的自定义图像条形光。本发明的目的之一是提供一种用LCD显示屏产生条纹光的系统，包括上位机软件、FPGA核心运算模块、显示驱动模块和LCD显示屏，其中：
所述上位机软件具有数据传输和压缩功能，所述上位机软件利用数据传输和压缩功能将所需显示的图像数据经压缩后发送到所述FPGA核心运算模块；
所述FPGA核心运算模块将从所述上位机软件获得的图像数据经过解压和运算处理后将结果数据输出为可以被所述显示驱动模块识别和匹配的数据，并输出到所述显示驱动模块；
所述显示驱动模块用于接收来自所述FPGA核心运算模块的结果数据，并传到所述LCD显示屏供显示；
所述LCD显示屏用于显示所需要的图像。
进一步，作为优选，所述FPGA核心运算模块包括图像存储模块，所述图像存储模块用来存储来自所述上位机软件的图像数据。
进一步，作为优选，所述FPGA核心运算模块包括图像解压切换模块，所述图像解压切换模块用来将来自所述图像存储模块的图像数据进行解压。
进一步，作为优选，所述FPGA核心运算模块包括颜色管理模块，所述颜色管理模块用来将颜色数据合成到来自所述图像存储模块的图像数据上。
进一步，作为优选，所述FPGA核心运算模块还包括结果转换模块，所述结果转换模块接收来自所述图像解压切换模块并通过颜色数据合成的数据，并将该数据传输到所述显示驱动模块进行识别和匹配。
在上述基础上，本发明的目的之二是提供一种采用LCD显示屏产生条纹光的方法，其采用上述系统，且包括如下步骤：
S100.将所要显示的图像数据传输到所述上位机软件上，所述上位机软件通过自身的传输和压缩功能将获得的图像数据进行压缩，并传输到所述FPGA核心运算模块；
S200.所述FPGA核心运算模块在获得来自所述上位机软件的图像数据后，将该数据进行解压并运算处理，然后将运算后的数据转换为所述显示驱动模块识别和匹配的数据，并传输到所述显示驱动模块；
S300.所述显示驱动模块接收和加载来自所述所述FPGA核心运算模块的数据，并传输到所述LCD显示屏进行显示；
S400.所述LCD显示屏显示所需要的图像。
进一步，作为优选，所述步骤S200包括：
S210.来自所述上位机软件的图像数据通过所述FPGA核心运算模块内的图像存储模块进行储存，然后将其中的颜色数据传输到所述颜色管理模块，图形数据传输到所述解压切换模块；
S220.所述解压切换模块将获得的数据进行解压，然后通过颜色管理模块的颜色数据运算合成形成带有颜色和图形信息的图像数据，并传输到所述结果转换模块；
S230.所述结果转换模块将获得的数据进行格式转换以匹配到所述显示驱动模块；
S240.将上一步中得到的结果数据输出到所述显示驱动模块。
进一步，作为优选，所述步骤S210包括：
S211.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行更新；
S212.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行存储；
S213.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行分流，其中，颜色数据发送到所述颜色管理模块，图形数据发送到所述图像解压切换模块。
在上述基础上，本发明的目的之三为提供一种采用LCD显示屏产生条纹光的应用，采用上述系统和方法产生条纹光，并作为检测光源使用。
有益效果：本发明构思新颖、设计合理，且便于使用，本发明首先利用LCD屏发光，成本低，设置简单和方便，同时利用数码发光的形式，在能产生高精度条纹光的情况下，还能方便对条纹光进行调节，另外通过在上位机软件输入自定义的图像数据，使得最后LED显示屏能够直接显示出所需要的条纹光，并按照自定义的图像显示出来，在作为检测光源时，可以根据被检测物体的情况，直接设置相应的图像参数输入到上位机软件上，然后显示，满足特异性的需求，且全程操作简单方便，避免泄密。
附图说明
图1是本发明中系统的结构示意图。
图2是本发明系统一实施例中FPGA核心运算模块的结构示意图。
图3是本发明方法的流程图。
图4是本发明方法一实施中步骤优化流程图。
图5是本发明方法一实施中步骤优化流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
实施例一
请参考图1和图2，一种采用LCD显示屏产生条纹光的系统，包括上位机软件、FPGA核心运算模块、显示驱动模块和LCD显示屏，其中：
所述上位机软件具有数据传输和压缩功能，所述上位机软件利用数据传输和压缩功能将所需显示的图像数据经压缩后发送到所述FPGA核心运算模块；
所述FPGA核心运算模块将从所述上位机软件获得的图像数据经过解压和运算处理后将结果数据输出为可以被所述显示驱动模块识别和匹配的数据，并输出到所述显示驱动模块；
所述显示驱动模块用于接收来自所述FPGA核心运算模块的结果数据，并传到所述LCD显示屏供显示；
所述LCD显示屏用于显示所需要的图像。
本发明所提出关于系统的基础方案中，上位机软件安装在用作人机交互的计算机上等设备上，操作简单。FPGA核心运算模块是为专用集成电路中的一种半定制电路，是可编程的逻辑列阵，能够有效的解决原有的器件门电路数较少的问题。FPGA的基本结构包括可编程输入输出单元，可配置逻辑块，数字时钟管理模块，嵌入式块RAM，布线资源，内嵌专用硬核，底层内嵌功能单元。由于FPGA具有布线资源丰富，可重复编程和集成度高，投资较低的特点，在数字电路设计领域得到了广泛的应用。FPGA的设计流程包括算法设计、代码仿真以及设计、板机调试，设计者以及实际需求建立算法架构，利用EDA建立设计方案或HD编写设计代码，通过代码仿真保证设计方案符合实际要求，最后进行板级调试，利用配置电路将相关文件下载至FPGA芯片中，验证实际运行效果。FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(LogicCell Array)这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输入输出模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。现场可编程门阵列(FPGA)是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列(如PAL，GAL及CPLD器件)相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表(16×1RAM)来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。显示驱动模块为LCD显示屏的驱动装置。
在具体实施时，作为优选的技术方案，所述FPGA核心运算模块包括图像存储模块，所述图像存储模块用来存储来自所述上位机软件的图像数据。为了满足整个FPGA核心运算模块的运算需要，所接受的数据需要储存，因此设置了图像存储模块。
在具体实施时，作为优选的技术方案，所述FPGA核心运算模块包括图像解压切换模块，所述图像解压切换模块用来将来自所述图像存储模块的图像数据进行解压。由于外部接入的数据通过上位机软件压缩处理过，因此在实际合成处理时，需要先经过解压处理以满足后续的处理需要。
在具体实施时，作为优选的技术方案，所述FPGA核心运算模块包括颜色管理模块，所述颜色管理模块用来将颜色数据合成到来自所述图像存储模块的图像数据上。为了所显示出来的光具有相应的颜色，需要通过颜色管理模块来将颜色数据合成到单纯的图像数据上。
在具体实施时，作为优选的技术方案，所述FPGA核心运算模块还包括结果转换模块，所述结果转换模块接收来自所述图像解压切换模块并通过颜色数据合成的数据，并将该数据传输到所述显示驱动模块进行识别和匹配。为了将带有颜色信息的图像数据最终显示到LCD显示屏上，需要该图像数据满足显示要求，因此需要通过结果转换模块进行数据格式的转换和匹配。
实施例二
请参考图3到图5，一种采用LCD显示屏产生条纹光的方法，采用实施例一中所述的系统，且包括如下步骤：
S100.将所要显示的图像数据传输到所述上位机软件上，所述上位机软件通过自身的传输和压缩功能将获得的图像数据进行压缩，并传输到所述FPGA核心运算模块；
S200.所述FPGA核心运算模块在获得来自所述上位机软件的图像数据后，将该数据进行解压并运算处理，然后将运算后的数据转换为所述显示驱动模块识别和匹配的数据，并传输到所述显示驱动模块；
S300.所述显示驱动模块接收和加载来自所述所述FPGA核心运算模块的数据，并传输到所述LCD显示屏进行显示；
S400.所述LCD显示屏显示所需要的图像。
优选地，所述步骤S200包括：
S210.来自所述上位机软件的图像数据通过所述FPGA核心运算模块内的图像存储模块进行储存，然后将其中的颜色数据传输到所述颜色管理模块，图形数据传输到所述解压切换模块；
S220.所述解压切换模块将获得的数据进行解压，然后通过颜色管理模块的颜色数据运算合成形成带有颜色和图形信息的图像数据，并传输到所述结果转换模块；
S230.所述结果转换模块将获得的数据进行格式转换以匹配到所述显示驱动模块；
S240.将上一步中得到的结果数据输出到所述显示驱动模块。
优选地，所述步骤S210包括：
S211.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行更新；
S212.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行存储；
S213.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行分流，其中，颜色数据发送到所述颜色管理模块，图形数据发送到所述图像解压切换模块。
实施例三
一种采用LCD显示屏产生条纹光的应用，采用实施例一中系统和实施例二中方法产生条纹光，并作为检测光源使用。
目前市面上已有多种的条纹产生方法，但有些方法过于简单，精度低适用面窄，有些方法虽然精度极高，但过于复杂，成本费用也非常高。而本发明这选择了一种折中的方式产生条纹，既能保证设计有较高的精度，又能大幅降低设计成本，并且利用上位机软件设计出简单的人机交互界面，只需调整条纹参数，即可实现灵活多变的条纹，大幅度降低使用难度。同时，上位机软件还具有压缩图片、传输图片和选择显示哪种图片的功能，在使用时图像存储模块储存图像，解压切换模块解压，然后通过上位机软件进行选择。用于检测光源时，更加具有经济性和实用性。在作为检测光源的使用中，采用本发明所产生的条纹光，可以根据设置好的相关数据进行显示，不但能显示成条纹状，也能在平面上形成自定义的图像。显示基于事前确定该好的图像数据。在满足形成高精度和高品质条纹光的基础上，还能使得条纹光在形状上满足特异性。这种技术比起在模块中设置逻辑门模块的灵活性更高，比起激光发生器成本也更低，也更加具有保密性。在具体使用时，比起现有技术中的黑白光和灰色光，在使用时能通过彩色光避免成像后对比度下降的问题，进而保证检测的精度。另外，需要专门说明的是，本发明中所形成的光为条纹光，但是通过参数的设置，该条文光在平面上可以形成自定义的图形。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员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 (9)
1.一种采用LCD显示屏产生条纹光的系统，其特征在于，包括上位机软件、FPGA核心运算模块、显示驱动模块和LCD显示屏，其中：
所述上位机软件具有数据传输和压缩功能，所述上位机软件利用数据传输和压缩功能将所需显示的图像数据经压缩后发送到所述FPGA核心运算模块；
所述FPGA核心运算模块将从所述上位机软件获得的图像数据经过解压和运算处理后将结果数据输出为可以被所述显示驱动模块识别和匹配的数据，并输出到所述显示驱动模块；
所述显示驱动模块用于接收来自所述FPGA核心运算模块的结果数据，并传到所述LCD显示屏供显示；
所述LCD显示屏用于显示所需要的图像。
2.如权利要求1所述的一种采用LCD显示屏产生条纹光的系统，其特征在于，所述FPGA核心运算模块包括图像存储模块，所述图像存储模块用来存储来自所述上位机软件的图像数据。
3.如权利要求2所述的一种采用LCD显示屏产生条纹光的系统，其特征在于，所述FPGA核心运算模块包括图像解压切换模块，所述图像解压切换模块用来将来自所述图像存储模块的图像数据进行解压。
4.如权利要求3所述的一种采用LCD显示屏产生条纹光的系统，其特征在于，所述FPGA核心运算模块包括颜色管理模块，所述颜色管理模块用来将颜色数据合成到所述图像解压切换模块解压后的数据上。
5.如权利要求4所述的一种采用LCD显示屏产生条纹光的系统，其特征在于，所述FPGA核心运算模块还包括结果转换模块，所述结果转换模块接收来自所述图像解压切换模块并通过颜色数据合成的数据，并将该数据传输到所述显示驱动模块进行识别和匹配。
6.一种采用LCD显示屏产生条纹光的方法，其特征在于，采用权利要求5中所述的系统，且包括如下步骤：
S100.将所要显示的图像数据传输到所述上位机软件上，所述上位机软件通过自身的传输和压缩功能将获得的图像数据进行压缩，并传输到所述FPGA核心运算模块；
S200.所述FPGA核心运算模块在获得来自所述上位机软件的图像数据后，将该数据进行解压并运算处理，然后将运算后的数据转换为所述显示驱动模块识别和匹配的数据，并传输到所述显示驱动模块；
S300.所述显示驱动模块接收和加载来自所述所述FPGA核心运算模块的数据，并传输到所述LCD显示屏进行显示；
S400.所述LCD显示屏显示所需要的图像。
7.如权利要求6所述采用LCD显示屏产生条纹光的方法，其特征在于所述步骤S200包括：
S210.来自所述上位机软件的图像数据通过所述FPGA核心运算模块内的图像存储模块进行储存，然后将其中的颜色数据传输到所述颜色管理模块，图形数据传输到所述解压切换模块；
S220.所述解压切换模块将获得的数据进行解压，然后通过颜色管理模块的颜色数据运算合成形成带有颜色和图形信息的图像数据，并传输到所述结果转换模块；
S230.所述结果转换模块将获得的数据进行格式转换以匹配到所述显示驱动模块；
S240.将上一步中得到的结果数据输出到所述显示驱动模块。
8.如权利要求6所述采用LCD显示屏产生条纹光的方法，其特征在于所述步骤S210包括：
S211.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行更新；
S212.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行存储；
S213.所述图像存储模块对来自所述上位机软件的图像数据进行分流，其中，颜色数据发送到所述颜色管理模块，图形数据发送到所述图像解压切换模块。
9.一种采用LCD显示屏产生条纹光的应用，其特征在于，采用如权利要求8所述的系统和方法产生条纹光，并作为检测光源使用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191210 |