CN111385485A - 图像采集设备与电子装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种图像采集设备与电子装置，该图像采集设备包括：包括驱动单元，驱动单元包括光源驱动电路，光源驱动电路用于直接驱动外部光源，外部光源与图像采集设备电连接且用于为图像采集设备提供辅助照明，通过在图像采集设备的电路上设置光源驱动电路，光源驱动电路用于直接驱动外部光源，相对于现有技术中的图像采集设备对外部光源的接口，只能控制而不能直接驱动光源，本申请的图像采集设备，无需添加外部电源驱动外部光源，就实现了图像采集设备对外部光源的驱动。

Description

图像采集设备与电子装置

技术领域

本申请涉及机器视觉领域，具体而言，涉及一种图像采集设备与电子装置。

背景技术

目前的工业相机对外部光源的接口，只能控制而不能直接驱动光源，光源需要外部电源驱动，这样在实际使用中，需要额外准备一个电源来驱动光源。另外工业相机控制光源时只能控制亮与灭，不能控制调节光源的光照强度，光源的光照强度需要额外的光源控制器来调节。

在背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种图像采集设备与电子装置，以解决现有技术中图像采集设备不能直接驱动外部光源的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种图像采集设备，包括驱动单元，所述驱动单元包括光源驱动电路，所述光源驱动电路用于直接驱动外部光源，所述外部光源与所述图像采集设备电连接且用于为所述图像采集设备提供辅助照明。

进一步地，所述图像采集设备还包括控制单元，所述控制单元包括光源调节模块，所述光源调节模块输出亮度调节信号以调节所述外部光源的光照强度。

进一步地，所述光源调节模块输出PWM波以调节所述外部光源的光照强度。

进一步地，所述图像采集设备包括两个接口，分别为第一接口和第二接口，所述第一接口用于连接外部电源，所述外部电源用于为所述图像采集设备供电，所述第二接口用于连接所述外部光源，所述第二接口传输驱动电源信号和所述亮度调节信号，所述驱动电源信号用于直接驱动所述外部光源。

进一步地，所述光源驱动电路包括开关单元，所述开关单元的一端与所述外部电源连接，所述开关单元的另一端与所述外部光源连接，通过控制所述开关单元闭合或断开以控制所述外部光源的打开或者关闭。

进一步地，所述开关单元包括MOS管和/或BJT。

进一步地，所述光源驱动电路还包括保护单元、限流单元和滤波单元，所述保护单元的一端分别与所述控制单元的预定引脚以及所述限流单元的第一端相连，所述预定引脚为所述光源调节模块的输出信号对应的引脚，所述保护单元的另一端与所述外部电源相连，所述限流单元的第二端与所述开关单元相连，所述限流单元的第三端与所述外部电源相连，所述滤波单元分别与所述开关单元、所述外部电源以及所述外部光源相连。

进一步地，所述开关单元包括N沟道型MOS管，所述MOS管的栅极与所述限流单元的第二端电连接，所述MOS管的源极与所述外部电源的负极相连，所述MOS管的漏极与所述滤波单元的一端相连，所述光源驱动电路还包括一个二极管，所述二极管的正极与所述MOS管的源极相连，所述二极管的负极与所述MOS管的漏极相连，所述滤波单元包括电容和第三电阻，所述第三电阻与所述电容并联，所述第三电阻的两端与所述外部光源相连，所述电容的一端与所述MOS管的漏极相连，所述电容的另一端与所述外部电源的正极相连。

进一步地，所述保护单元包括一TVS管，所述限流单元包括第一电阻和第二电阻，所述TVS管的一端分别与所述控制单元的所述预定引脚以及所述限流单元的第一端相连，所述TVS管的另一端与所述外部电源的负极以及所述限流单元的第三端相连，所述第一电阻与所述TVS管并联，所述第二电阻的一端与所述限流单元的第一端相连，所述第二电阻的另一端所述MOS管的栅极相连。

根据本申请的另一个方面，提供了一种电子装置，包括图像采集设备，所述图像采集设备为任意一种所述的图像采集设备。

应用本申请的技术方案，通过在图像采集设备的电路上设置光源驱动电路，光源驱动电路用于直接驱动外部光源，相对于现有技术中的图像采集设备对外部光源的接口，只能控制而不能直接驱动光源，本申请的图像采集设备，无需添加外部电源驱动外部光源，就实现了图像采集设备对外部光源的驱动。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例的图像采集设备与外部光源组成的系统示意图；

图2示出了根据本申请的实施例的图像采集设备与外部光源组成的系统的部分结构示意图；以及

图3示出了根据本申请的实施例的光源调节模块控制外部光源亮度的流程图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、图像采集设备；11、光源驱动电路；110、开关单元；111、保护单元；112、限流单元；113、滤波单元；12、图像采集设备驱动电路；13、控制单元；14、光源调节模块；20、外部光源；30、上位机；40、外部电源。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中的图像采集设备不能直接驱动外部光源，为解决如上图像采集设备不能直接驱动外部光源的问题，本申请的实施例提供了一种图像采集设备与电子装置。

根据本申请的实施例，提供了一种图像采集设备。图1是根据本申请实施例的图像采集设备与外部光源组成的系统示意图。如图1和图2所示，该图像采集设备10包括驱动单元，上述驱动单元包括光源驱动电路11，上述光源驱动电路11用于直接驱动外部光源20，上述外部光源20与上述图像采集设备10电连接且用于为上述图像采集设备10提供辅助照明。

上述方案中，通过在图像采集设备的电路上设置光源驱动电路，光源驱动电路用于直接驱动外部光源，相对于现有技术中的图像采集设备对外部光源的接口，只能控制而不能直接驱动光源，本申请的图像采集设备，无需添加外部电源驱动外部光源，就实现了图像采集设备对外部光源的驱动。

需要说明的是，上述图像采集设备包括但不限于工业相机。

本申请的一种实施例，如图1所示，上述驱动单元还包括图像采集设备驱动电路12，图像采集设备驱动电路12用于驱动上述图像采集设备10正常工作。

本申请的一种实施例，如图1和图2所示，上述图像采集设备10还包括控制单元13，上述控制单元13包括光源调节模块14，上述光源调节模块14输出亮度调节信号以调节上述外部光源20的光照强度，即实现了图像采集设备10对外部光源20的光照强度的调节。

本申请的一种实施例，如图1和图2所示，上述光源调节模块14输出PWM波以调节上述外部光源20的光照强度，上述控制信号包括PWM信号，通过控制PWM信号的高电平与低电平的占空比以控制上述光源驱动电路11的开通时间和关闭时间的比值，以控制上述外部光源20的上述光照强度，上述比值越大上述光照强度越强，上述比值越小上述光照强度越弱。

本申请的又一种实施例，如图1和图2所示，上述图像采集设备10包括两个接口，分别为第一接口和第二接口，上述第一接口用于连接外部电源40，上述第二接口用于连接上述外部光源20，上述外部电源40用于为上述图像采集设备10供电，上述第二接口传输驱动电源信号和上述亮度调节信号，上述驱动电源信号用于直接驱动上述外部光源20，光源驱动电路11将外部电源40转化为驱动电源信号，进而驱动电源信号直接驱动上述外部光源20，亮度调节信号用于调节上述外部光源20的光照强度，即实现了直接驱动外部光源20和调节外部光源20的光照强度的功能。

本申请的另一种实施例，如图1和图2所示，上述光源驱动电路11包括开关单元110，上述开关单元110的一端与上述外部电源40连接，上述开关单元110的另一端与上述外部光源20连接，通过控制上述开关单元110闭合或断开以控制上述外部光源20的打开或者关闭，即通过在光源驱动电路11中设置一个起到开关作用的开关单元110，进而通过控制开关单元110的闭合或断开以控制光源驱动电路11是否将上述外部电源40的电源转化为驱动电源信号，进而控制上述外部光源20的打开或者关闭，实现了图像采集设备10对外部光源20的直接驱动。

本申请的再一种实施例，上述开关单元包括MOS管和/或BJT，当然开关单元也可以为其他起到开关作用的元器件，或者元器件的组合电路。

本申请的另一种实施例，如图1和图2所示，上述光源驱动电路11还包括保护单元111、限流单元112和滤波单元113，上述保护单元111的一端分别与上述控制单元13的预定引脚以及上述限流单元112的第一端相连，上述预定引脚为上述光源调节模块14的输出信号对应的引脚，上述保护单元111的另一端与上述外部电源40相连，上述限流单元112的第二端与上述开关单元110相连，上述限流单元112的第三端与上述外部电源40相连，上述滤波单元113分别与上述开关单元110、上述外部电源40以及上述外部光源20相连，上述保护单元111、限流单元112和滤波单元113的设置保证了图像采集设备10对外部光源20的直接驱动和对外部光源20的光照强度的调节，具体地，保护单元111起到保护控制单元13上的引脚的作用，限流单元112通过对控制单元13上的引脚电流的分流，降低了电路的功耗，滤波单元113用于滤除高频信号，进一步地保证了图像采集设备10对外部光源20的直接驱动和对外部光源20的光照强度的调节。

本申请的再一种实施例，如图1和图2所示，上述开关单元110包括N沟道型MOS管，上述MOS管的栅极与上述限流单元112的第二端电连接，上述MOS管的源极与上述外部电源40的负极相连，上述MOS管的漏极与上述滤波单元113的一端相连，上述光源驱动电路11还包括一个二极管D，上述二极管D的正极与上述MOS管的源极相连，上述二极管D的负极与上述MOS管的漏极相连，上述滤波单元113包括电容C和第三电阻R3，上述第三电阻R3与上述电容C并联，上述第三电阻R3的两端与上述外部光源20相连，上述电容C的一端与上述MOS管的漏极相连，上述电容C的另一端与上述外部电源40的正极相连，滤波单元113用于滤除高频信号，以确保对外部光源20的正确驱动，二极管D起到保护MOS管引脚上电流的作用，以防止MOS管被击穿，通过控制上述光源调节模块14的输出端的电平为高电平以控制光源调节模块14的输出端对应的上述控制单元13上的预定引脚为高电平，以控制上述MOS管的导通以控制上述外部光源20的打开，通过控制上述光源调节模块14的输出端的电平为低电平以控制光源调节模块14的输出端对应的上述控制单元13上的预定引脚为低电平以控制上述MOS管的截止以控制上述外部光源20的关闭，实现了图像采集设备10对外部光源20的直接驱动。

本申请的另一种实施例，如图1和图2所示，上述保护单元111包括一TVS管，上述限流单元112包括第一电阻R1和第二电阻R2，上述TVS管的一端分别与上述控制单元13的上述预定引脚以及上述限流单元112的第一端相连，上述TVS管的另一端与上述外部电源40的负极以及上述限流单元112的第三端相连，上述第一电阻R1与上述TVS管并联，上述第二电阻R2的一端与上述限流单元112的第一端相连，上述第二电阻R2的另一端上述MOS管的栅极相连，上述TVS管、限流单元112和滤波单元113的设置保证了图像采集设备10对外部光源20的直接驱动和对外部光源20的光照强度的调节，具体地，TVS管起到保护控制单元13上的引脚的作用，限流单元112通过对控制单元13上的引脚电流的分流，降低了电路的功耗，实现了图像采集设备10对外部光源20的直接驱动。

本申请的一种实施例，上述MOS管为P沟道型MOS管，上述MOS管的栅极与上述限流单元的第二端电连接，上述MOS管的源极与上述外部电源的正极相连，上述MOS管的漏极与上述滤波单元的一端相连，通过控制上述光源调节模块的输出端的电平为低电平以控制光源调节模块的输出端对应的上述控制单元上的引脚为低电平，以控制上述MOS管的导通以控制上述外部光源的打开，通过控制上述光源调节模块的输出端的电平为高电平以控制光源调节模块的输出端对应的上述控制单元上的引脚为高电平以控制上述MOS管的截止以控制上述外部光源的关闭。

本申请的另一种实施例，如图1和图2所示，光源调节模块14通过控制光源驱动电路11的开通时间和关闭时间的比值，以控制外部光源20的光照强度，比值越大光照强度越强，比值越小光照强度越弱。

本申请的另一种实施例，如图1和图2所示，光源调节模块14输出一个TTL电平开关信号，通过控制上述TTL电平开关信号的高电平与低电平的占空比以控制上述光源驱动电路11的开通时间和关闭时间的比值，以控制上述外部光源20的上述光照强度，上述比值越大上述光照强度越强，上述比值越小上述光照强度越弱。

本申请的一种实施例，如图1和图2所示，上述光源调节模块14为在上述控制单元13上运行的软件程序模块，上述控制单元13包括FPGA芯片、ARM芯片和单片机中的至少一个，当然，上述控制单元13并不限于FPGA芯片、ARM芯片和单片机。

本申请的另一种实施例，提供了一种电子装置，包括图像采集设备，上述图像采集设备为任意一种上述的图像采集设备，上述电子装置通过在图像采集设备的电路上设置光源驱动电路，光源驱动电路用于直接驱动外部光源，相对于现有技术中的图像采集设备对外部光源的接口，只能控制而不能直接驱动光源，本申请的图像采集设备，无需添加外部电源驱动外部光源，就实现了图像采集设备对外部光源的驱动。

实施例

本实施例涉及一种图像采集设备与外部光源组成的系统，该图像采集设备为工业相机，如图1和图2所示，该系统包括：图像采集设备10、光源驱动电路11、外部电源40、控制单元13、光源调节模块14、图像采集设备10驱动电路、外部光源20、和上位机30，控制单元13为FPGA芯片，图像采集设备10驱动电路用于驱动工业相机，工业相机与上位机30之间通信，通信协议为RJ45，如图2所示，光源驱动电路11包括开关单元110、保护单元111、限流单元112和滤波单元113，光源驱动电路11用于将外部电源40的电源转化为驱动电源，驱动电源用于直接驱动外部光源20，运行在控制单元13上的光源调节模块14用于控制外部光源20的光照强度，光源调节模块14与光源驱动电路11电连接，即通过在控制单元13上设置光源调节模块14，进而控制外部光源20的光照强度，相对于现有技术中的工业相机控制外部光源20时只能控制外部光源20的亮与灭，不能控制调节外部光源20的光照强度，外部光源20的光照强度需要额外的光源控制器来调节，本申请的工业相机在不添加额外的光源控制器的情况下，实现了对外部光源20的光照强度的调节；

如图1和图2所示，开关单元110包括N沟道型MOS管，MOS管的栅极与限流单元112的第二端电连接，MOS管的源极与外部电源40的负极相连，MOS管的漏极与滤波单元113的一端相连，通过控制上述光源调节模块14的输出端的电平为高电平以控制光源调节模块14的输出端对应的上述控制单元13上的引脚为高电平，以控制上述MOS管的导通以控制上述外部光源20的打开，通过控制上述光源调节模块14的输出端的电平为低电平以控制光源调节模块14的输出端对应的上述控制单元13上的引脚为低电平以控制上述MOS管的截止以控制上述外部光源20的关闭。

如图1和图2所示，保护单元111包括一TVS管，限流单元112包括第一电阻R1和第二电阻R2，TVS管的一端分别与光源调节模块14的输出端对应的控制单元13上的引脚以及限流单元112的第一端相连，TVS管的另一端与外部电源40的负极以及限流单元112的第三端相连，第一电阻R1与TVS管并联，第二电阻R2的一端与限流单元112的第一端相连，第二电阻R2的另一端MOS管的栅极相连，TVS管、限流单元112和滤波单元113的设置保证了工业相机对外部光源20的直接驱动和对外部光源20的光照强度的调节，具体地，TVS管起到保护控制单元13上的引脚的作用，限流单元112通过对控制单元13上的引脚电流的分流，降低了电路的功耗。

如图1和图2所示，光源驱动电路11还包括一个二极管D，二极管D的正极与MOS管的源极相连，二极管D的负极与MOS管的漏极相连，二极管D起到保护MOS管引脚上电流的作用，以防止MOS管被击穿。

如图1和图2所示，控制信号包括PWM信号，通过控制PWM信号的高电平与低电平的占空比以控制上述光源驱动电路11的开通时间和关闭时间的比值，以控制上述外部光源20的上述光照强度，上述比值越大上述光照强度越强，上述比值越小上述光照强度越弱。

如图3所示为光源调节模块控制外部光源亮度的流程图，首先，开启系统，再判断是否打开光源，在确定不打开光源的情况下，控制信号输出为0；在确定打开光源的情况下，读取用户设置的亮度值，并将用户设置的亮度值转换成周期时间，进而在75KHz的频率周期内，按照亮度时间，控制信号输出为1，在75KHz的频率周期内的其余时间，控制信号输出为0，控制信号输出为0表示控制光源驱动电路断开，即外部光源熄灭；控制信号输出为1表示控制光源驱动电路接通，即光源亮起；通过快速高频(75KHz)地控制输出1和输出0的时间比例，达到控制光源的亮灭时间及频率，即实现调节光源的发光强度。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的图像采集设备，通过在图像采集设备的电路上设置光源驱动电路，光源驱动电路用于直接驱动外部光源，相对于现有技术中的图像采集设备对外部光源的接口，只能控制而不能直接驱动光源，本申请的图像采集设备，无需添加外部电源驱动外部光源，就实现了图像采集设备对外部光源的驱动。

2)、本申请的电子装置，通过在图像采集设备的电路上设置光源驱动电路，光源驱动电路用于直接驱动外部光源，相对于现有技术中的图像采集设备对外部光源的接口，只能控制而不能直接驱动光源，本申请的图像采集设备，无需添加外部电源驱动外部光源，就实现了图像采集设备对外部光源的驱动。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种图像采集设备，其特征在于，包括驱动单元，所述驱动单元包括光源驱动电路，所述光源驱动电路用于直接驱动外部光源，所述外部光源与所述图像采集设备电连接且用于为所述图像采集设备提供辅助照明。

2.根据权利要求1所述的图像采集设备，其特征在于，所述图像采集设备还包括控制单元，所述控制单元包括光源调节模块，所述光源调节模块输出亮度调节信号以调节所述外部光源的光照强度。

3.根据权利要求2所述的图像采集设备，其特征在于，所述光源调节模块输出PWM波以调节所述外部光源的光照强度。

4.根据权利要求2所述的图像采集设备，其特征在于，所述图像采集设备包括两个接口，分别为第一接口和第二接口，所述第一接口用于连接外部电源，所述外部电源用于为所述图像采集设备供电，所述第二接口用于连接所述外部光源，所述第二接口传输驱动电源信号和所述亮度调节信号，所述驱动电源信号用于直接驱动所述外部光源。

5.根据权利要求4所述的图像采集设备，其特征在于，所述光源驱动电路包括开关单元，所述开关单元的一端与所述外部电源连接，所述开关单元的另一端与所述外部光源连接，通过控制所述开关单元闭合或断开以控制所述外部光源的打开或者关闭。

6.根据权利要求5所述的图像采集设备，其特征在于，所述开关单元包括MOS管和/或BJT。

7.根据权利要求5所述的图像采集设备，其特征在于，所述光源驱动电路还包括保护单元、限流单元和滤波单元，所述保护单元的一端分别与所述控制单元的预定引脚以及所述限流单元的第一端相连，所述预定引脚为所述光源调节模块的输出信号对应的引脚，所述保护单元的另一端与所述外部电源相连，所述限流单元的第二端与所述开关单元相连，所述限流单元的第三端与所述外部电源相连，所述滤波单元分别与所述开关单元、所述外部电源以及所述外部光源相连。

8.根据权利要求7所述的图像采集设备，其特征在于，所述开关单元包括N沟道型MOS管，所述MOS管的栅极与所述限流单元的第二端电连接，所述MOS管的源极与所述外部电源的负极相连，所述MOS管的漏极与所述滤波单元的一端相连，所述光源驱动电路还包括一个二极管，所述二极管的正极与所述MOS管的源极相连，所述二极管的负极与所述MOS管的漏极相连，所述滤波单元包括电容和第三电阻，所述第三电阻与所述电容并联，所述第三电阻的两端与所述外部光源相连，所述电容的一端与所述MOS管的漏极相连，所述电容的另一端与所述外部电源的正极相连。

9.根据权利要求8所述的图像采集设备，其特征在于，所述保护单元包括一TVS管，所述限流单元包括第一电阻和第二电阻，所述TVS管的一端分别与所述控制单元的所述预定引脚以及所述限流单元的第一端相连，所述TVS管的另一端与所述外部电源的负极以及所述限流单元的第三端相连，所述第一电阻与所述TVS管并联，所述第二电阻的一端与所述限流单元的第一端相连，所述第二电阻的另一端所述MOS管的栅极相连。

10.一种电子装置，包括图像采集设备，其特征在于，所述图像采集设备为权利要求1至9中任一项所述的图像采集设备。

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