CN113395414A - 波形恢复电路和工业相机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种波形恢复电路和工业相机，属于工业相机领域。所述波形恢复电路包括第一端口、信号再生模块和第二端口；其中，第一端口用于接收来自控制装置的相机触发信号，控制装置为通过相机触发信号来触发工业相机的拍照动作的装置；信号再生模块被配置为基于电源电压和相机触发信号生成第一再生触发信号和第二再生触发信号，第一再生触发信号与相机触发信号具有相同的触发时间间隔，第二再生触发信号为第一再生触发信号的反相信号；第二端口用于将第一和第二再生触发信号提供给工业相机，以使第一和第二再生触发信号代替相机触发信号来触发工业相机的拍照动作。本申请可以帮助解决工业相机在存在信号干扰时触发异常的问题。

Description

波形恢复电路和工业相机

技术领域

本申请涉及工业相机领域，特别涉及一种波形恢复电路和工业相机。

背景技术

工业相机(英文：Industrial Camera)指的是适于工业生产和工业制造等应用场景中使用的成像设备，其相比于民用相机而言一般具有更高的图像稳定性、传输能力和抗干扰能力。在一种典型的应用场景中，例如传送带机台或编码器的控制装置通过向工业相机输出相机触发信号来控制工业相机的拍照动作，使得在指定位置安装好的工业相机可以在控制装置的控制下进行画面的拍摄，并将画面数据依照设置发送给处理装置或存储至指定位置处以待后续处理。然而，由于工业相机所处的应用场景通常比较复杂，相机触发信号很容易在传输过程中受到干扰而发生变形，导致工业相机出现漏触发、误触发、提前触发或延迟触发等问题，严重影响工业相机的正常工作。

发明内容

本申请实施例提供了一种波形恢复电路和工业相机，可以帮助解决工业相机存在信号干扰时触发异常的问题。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种用于工业相机的波形恢复电路，所述波形恢复电路包括第一端口、信号再生模块和第二端口；其中，

所述第一端口用于接收来自控制装置的相机触发信号，所述控制装置为通过所述相机触发信号来触发所述工业相机的拍照动作的装置；

所述信号再生模块连接所述第一端口，所述信号再生模块被配置为基于电源电压和所述相机触发信号生成第一再生触发信号和第二再生触发信号，所述第一再生触发信号与所述相机触发信号具有相同的触发时间间隔，所述第二再生触发信号为所述第一再生触发信号的反相信号；

所述第二端口连接所述信号再生模块，所述第二端口用于将所述第一再生触发信号和所述第二再生触发信号提供给所述工业相机，以使所述第一再生触发信号和所述第二再生触发信号代替所述相机触发信号来触发所述工业相机的拍照动作。

在一种可能的实现方式中，所述第一端口包括用于接收正相触发信号的第一端子以及用于接收反相触发信号的第二端子，所述正相触发信号和反相触发信号均为来自所述控制装置的所述相机触发信号；

所述信号再生模块包括第一比较器和第二比较器，

所述第一比较器的正相输入端连接所述第一端子，所述第一比较器的反相输入端连接所述第二端子，所述第一比较器的输出端连接所述第二端口中用于提供所述第一再生触发信号的端子，

所述第二比较器的正相输入端连接所述第二端子，所述第二比较器的反相输入端连接所述第一端子，所述第二比较器的输出端连接所述第二端口中用于提供所述第二再生触发信号的端子。

在一种可能的实现方式中，所述波形恢复电路还包括第一开关模块和参考电压生成模块，所述参考电压生成模块经过所述第一开关模块连接所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的正相输入端，所述参考电压生成模块被配置为在所述第一开关模块处于开启状态时提供参考电压，以使所述参考电压代替所述反相触发信号输入至所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的正相输入端。

在一种可能的实现方式中，所述波形恢复电路还包括第一滤波器模块，所述第一端子经过所述第一滤波器的输入端和输出端连接至所述第一比较器的正相输入端和所述第二比较器的反相输入端，所述第一滤波器模块被配置为对所述正相触发信号进行低通滤波，以将所述正相触发信号变换为电压值随时间连续变化的波形；

所述波形恢复电路还包括与所述第一滤波器模块镜像设置的第二滤波器模块，所述第二端子经过所述第二滤波器的输入端和输出端连接至所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的正相输入端。

在一种可能的实现方式中，所述第一滤波器模块和所述第二滤波器模块均为以运算放大器为基础的二阶有源低通滤波器。

在一种可能的实现方式中，所述波形恢复电路还包括第二开关模块，所述第二开关模块分别连接所述第一滤波器模块和所述第二滤波器模块，所述第二开关模块被配置为切换所述二阶有源低通滤波器的增益值的大小，所述第二开关模块的不同开关状态分别对应所述二阶有源低通滤波器的不同大小的增益值。

在一种可能的实现方式中，所述第一滤波器模块和所述第二滤波器模块分别包括第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第二开关模块包括连接所述第一滤波器模块的第一开关和连接所述第二滤波器模块的第二开关；其中，

所述第一电容的第一端连接所述运算放大器的正相输入端，所述第一电容的第二端连接公共端；

所述第二电容的第一端分别连接所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端，所述第二电容的第二端连接所述运算放大器的输出端；

所述第一电阻的第一端连接所述第一端子或所述第二端子；

所述第二电阻的第二端连接所述运算放大器的正相输入端；

所述第三电阻的第一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第三电阻的第二端连接所述公共端；

所述第一滤波器模块中的所述第四电阻的第一端分别连接所述运算放大器的反相输入端和所述第一开关的第一端，所述第一滤波器模块所述第四电阻的第二端分别连接所述运算放大器的输出端和所述第一开关的第二端；

所述第二滤波器模块中的所述第四电阻的第一端分别连接所述运算放大器的反相输入端和所述第二开关的第一端，所述第二滤波器模块所述第四电阻的第二端分别连接所述运算放大器的输出端和所述第二开关的第二端。

在一种可能的实现方式中，所述第一开关模块包括第三开关和第四开关，所述第一开关模块的开启状态对应于所述第三开关闭合且所述第四开关断开的状态，所述参考电压生成模块包括可变电阻；其中，

所述第三开关的第一端连接所述运算放大器的正相输入端，所述第三开关的第二端连接所述可变电阻的第一端；

所述运算放大器的正相输入端经过所述第四开关的第一端和第二端分别连接所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第二端；

所述可变电阻的第二端连接所述波形恢复电路的电源电压端。

在一种可能的实现方式中，所述第一比较器和所述第二比较器各自包括第二运算放大器，

所述第二运算放大器的正相输入端作为所述第一比较器或所述第二比较器的正相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端作为所述第一比较器或所述第二比较器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端作为所述第一比较器或所述第二比较器的输出端。

第二方面，提供了一种工业相机，该工业相机包括如上所述的任意一种波形恢复电路。

从上述技术方案中可以看出，在本申请实施例的波形恢复电路中，由于信号再生模块所生成的第一再生信号和第二再生信号可以是严格反相的触发信号，并由于以原始相机触发信号为基础采用有源的方式再生而可以具有足够大的幅值和足够小的噪声，相比于可能存在相位偏移和信号畸变的原始相机触发信号而言，可以大大降低工业相机触发异常的概率，有助于提升工业相机的工作稳定性和抗干扰能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种工业相机的应用场景示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种工业相机的应用场景示意图；

图3是本申请实施例提供的一种工业相机的波形恢复电路的结构框图；

图4是本申请实施例提供的另一种工业相机的波形恢复电路的结构框图；

图5是图4所示波形恢复电路的一种工作状态下的信号时序图；

图6是图4所示波形恢复电路的另一种工作状态下的信号时序图；

图7是本申请实施例提供的一种波形恢复电路的电路结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种工业相机的结构框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1和图2分别是两种工业相机的应用场景示意图。参见图1和图2，所示出的应用场景中，控制装置10与工业相机20相互连接，使得相机触发信号可以在控制装置10与工业相机20之间传输。在图1所示的双端应用场景中，相机触发信号为差分形式的信号，包括P端差分信号和N端差分信号这两个彼此反相的触发信号。在图2所示的单端应用场景中，相机触发信号为单端触发信号这一单独的信号。其中，上述控制装置10指的是通过所述相机触发信号来触发工业相机20的拍照动作的装置(例如传送带机台或编码器)，其在图1的应用场景中具有分别输出P端差分信号和N端差分信号的两个输出端子，并在图2的应用场景中具有输出单端触发信号的一个输出端子。相应的，工业相机20在图1的双端应用场景中具有分别接收P端差分信号和N端差分信号的两个输入端子，并在图2的单端应用场景中具有接收单端触发信号的一个输入端子。此外，图1和图2中的控制装置10和工业相机20的信号地(GND)均彼此相连，以使两者具有相同的参考零电位。需要说明的是，如图1所示的控制装置10和工业相机20可以同时兼容相机触发信号为单端触发信号的单端应用场景。

在对工业相机的应用场景的测试检测中发现，无论是图1所示的双端应用场景，还是图2所示的单端应用场景，环境中的高频干扰源(例如环境中的电磁波、邻近的高频信号线、电源中的高频噪声信号，等等)均可能会对相机触发信号的传输造成显著干扰。图2所示的单端触发信号在受到干扰时，其波形中可能会出现尖峰或毛刺(高频噪声)而导致工业相机的误触发。图1所示的双端触发信号在受到干扰时，其波形中不仅可能会出现高频噪声，还可能会在P端差分信号与N端差分信号之间产生不规则的相位差，这可能导致工业相机20出现误触发、漏触发或触发延迟等各种触发异常。

关于这一问题，本申请实施例提供一种用于工业相机的波形恢复电路。图3是本申请实施例提供的一种工业相机的波形恢复电路的结构框图。参见图3，该波形恢复电路包括第一端口301、信号再生模块302和第二端口303，所述信号再生模块302分别连接所述第一端口301和所述第二端口303。其中，所述第一端口301用于接收来自控制装置10的相机触发信号，所述信号再生模块302被配置为基于电源电压和所述相机触发信号生成第一再生触发信号和第二再生触发信号，所述第二端口303用于将所述第一再生触发信号和所述第二再生触发信号提供给工业相机20，以使所述第一再生触发信号和所述第二再生触发信号代替所述相机触发信号来触发所述工业相机20的拍照动作。需要说明的是，所述第一再生触发信号与所述相机触发信号具有相同的触发时间间隔(例如，在相机触发信号每隔5ms触发一次时，第一再生触发信号的触发间隔也同样为5ms)，所述第二再生触发信号为所述第一再生触发信号的反相信号。

在一个示例中，本申请实施例的波形恢复电路设置在控制装置10与工业相机20之间的连接通路上，即控制装置10经过波形恢复电路的第一端口301和第二端口303连接到工业相机20(控制装置10、波形恢复电路和工业相机20的信号地连接在一起)，由控制装置10输出的相机触发信号经过波形恢复电路的处理转换为第一再生触发信号和第二再生触发信号后提供给工业相机20(为减小第一再生触发信号和第二再生触发信号受到的干扰，波形恢复电路可以设置在连接通路上靠近工业相机20的位置处，比如设置在工业相机20的信号连接线上或工业相机20的信号接口处)。可以看出的是，第一再生触发信号和第二再生触发信号是以有源方式基于相机触发信号生成的信号，其相较于原始的相机触发信号而言可以具有指定波形、幅值、信噪比、周期、相位关系等等(可通过选择所使用的电源和信号生成方式来实现)，还同时保有相机触发信号的触发时间间隔，因此可以代替相机触发信号更好地实现拍照动作的触发。例如，原始的相机触发信号可以在波形恢复电路中经过滤波和整形之后输入至触发器，以基于触发器所连接的电压端提供的电压生成触发时间间隔保持不变的方波信号作为第一再生触发信号，并利用反相器得到第二再生触发信号。如此，提供给工业相机20的第一再生触发信号和第二再生触发信号可以是幅值足够大、噪声足够小并且严格反相的一组差分信号，相比于可能存在相位偏移和信号畸变的原始相机触发信号而言，可以大大降低工业相机出现误触发、漏触发或延迟触发等触发异常的概率，有助于提升工业相机的工作稳定性和抗干扰能力。

应理解的是，本文中的任意一种波形恢复电路在所示结构的基础上都可以还包括其他起到基础功能或附加功能的部件，比如电源、电压转换器、滤波器、模数转换器、数模转换器、放大器和反相器中的一个或多个。例如，波形恢复电路可以是包括电源和电压转换器的电路结构，也可以是包括电源接口而不包括电源或电压转换器的电路结构，还可以是包括电源接口、不包括电源但包括电压转换器的电路结构。

作为一种波形恢复电路的示例性结构，图4是本申请实施例提供的一种工业相机的波形恢复电路的结构框图，该波形恢复电路被配置为能够同时支持仅输入单端触发信号的单端应用场景和同时输入P端差分信号和N端差分信号的双端应用场景，并具有输出信号占空比可调的特性。

参见图4，波形恢复电路中的第一端口301包括用于接收正相触发信号(单端触发信号或P端差分信号)的第一端子301A以及用于接收反相触发信号(无输入或N端差分信号)的第二端子301B，其中正相触发信号和反相触发信号均为来自控制装置10的相机触发信号。

在此基础之上，参见图4，该波形恢复电路中的信号再生模块302具有如下所述的结构和功能：信号再生模块302包括第一比较器302A和第二比较器302B，其中：第一比较器302A的正相输入端经过第一滤波器模块306的两端连接到第一端子301A，第一比较器302A的反相输入端经过第二滤波器模块307的两端连接第二端子301B，第一比较器302A的输出端连接第二端口303中用于提供第一再生触发信号的第三端子303A；第二比较器302B的正相输入端经过第二滤波器模块307的两端连接第二端子301B，第二比较器302B的反相输入端经过第一滤波器模块306的两端连接第一端子301A，第二比较器302B的输出端连接第二端口303中用于提供第二再生触发信号的第四端子303B。可以看出，第一比较器302A与第二比较器302B采用了反接的配置方式(其中一个的正相输入端与另一个的反相输入端相连)。由于比较器的特性是“在正相输入端的电平高于反相输入端的电平时输出为‘1’，否则为‘0’”，因此在两个比较器中一个输出为“1”时另一个的输出必定为“0”，由此可以推知：第一比较器302A输出的第一再生触发信号与第二比较器302B输出的第二再生触发信号在任何情况下都会保持相互反相。而且，由于P端差分信号与N端差分信号互为反相信号，因此两者在输入至比较器后会输出与正相输入端的信号具有相同逻辑状态变化(1/0序列)的方波信号，因而双端应用场景下第一再生触发信号和第二再生触发信号可以保留原始的相机触发信号的触发时间间隔。而在单端应用场景下，单端触发信号与零电压(幅值为正的高电平电压与幅值为负的低电平电压之间的电压)输入至第一比较器302A后会输出与单端触发信号具有相同逻辑状态变化(1/0序列)的方波信号，而第二比较器302B会输出其反相信号，因此单端应用场景下两个再生触发信号也可以保留原始的相机触发信号的触发时间间隔。

可以看出，基于内部两个比较器的反接，信号再生模块302可以利用电源电压和相机触发信号同时生成具有方波形式并且严格反相的第一再生触发信号和第二再生触发信号，同时还可以使第一再生触发信号和第二再生触发信号均具有与原始的相机触发信号相同的触发时间间隔，而且不需要额外的反相器、模/数转换器、相位调制器、波形发生器等等的其他电路结构，因而可以在提高信号质量和简化电路结构之间取得很好的平衡。

需要说明的是，第一滤波器模块306和第二滤波器模块307主要起到减小或滤除第一端口301接收到的相机触发信号中的噪声信号的作用，并可以在相机触发信号噪声水平比较低或传输路径的其他位置处已设置滤波器的应用场景中省去。在图4中，第一端子301A经过第一滤波器306的输入端和输出端连接至第一比较器302A的正相输入端和第二比较器302B的反相输入端，第二端子301B经过第二滤波器307的输入端和输出端连接至第一比较器302A的反相输入端和第二比较器302B的正相输入端。为了避免两个滤波器的滤波效果不同而影响后续比较器的比较，第一滤波器模块306和第二滤波器模块307可以镜像设置，例如两者可以采用尽可能完全相同的元件组成、连接方式和布局方式，使得第一滤波器模块306和第二滤波器模块307具有相同的输入输出特性。

继续参见图4，在上述电路结构的基础之上，所述波形恢复电路还包括第一开关模块304和参考电压生成模块305，其中：参考电压生成模块305经过第一开关模块304连接第一比较器302A的反相输入端和第二比较器302B的正相输入端，参考电压生成模块305被配置为在第一开关模块304处于开启状态时提供参考电压，以使参考电压代替反相触发信号输入至第一比较器302A的反相输入端和第二比较器302B的正相输入端。其中，参考电压的幅值介于高电平电压(逻辑“1”)与低电平电压(逻辑“0”)之间。如此，用户可以通过切换第一开关模块304的状态来改变波形恢复电路的工作状态：当第一端口301输入的是P端差分信号和N端差分信号时，第一开关模块304可以被切换至关闭状态，以避免参考电压影响N端差分信号的输入；当第一端口301输入的是单端触发信号时，第一开关模块304可以被切换至开启状态，以使参考电压代替反相触发信号输入至第一比较器302A的反相输入端和第二比较器302B的正相输入端。

需要说明的是，图4中以参考电压生成模块305向第二端子301B提供参考电压作为示例，此时参考电压生成模块305经过第一开关模块304与两个比较器间接相连。当然，参考电压生成模块305提供参考电压的位置还可以是从第二端子301B到第一比较器302A的反相输入端和第二比较器302B的正相输入端之间的任意电路节点，例如第一比较器302A的反相输入端和第二比较器302B的正相输入端，或者第二滤波器模块307的内部节点。

还需要说明的是，第一开关模块304的状态可以由用户手动改变(例如通过按键、按钮、旋钮、触控开关，等等)，以使波形恢复电路根据第一开关模块304的不同状态工作在不同模式下。以图4所示的波形恢复电路为例，在第一开关模块304被关闭而参考电压生成模块305未提供参考电压时，波形恢复电路工作在双端输入模式(即第一端子301A和第二端子301B同时接收外部信号)，用户可以在相机触发信号为差分形式的两个信号(双端应用场景)时使用该双端输入模式。相对应地，在第一开关模块304被关闭而参考电压生成模块305提供参考电压时，波形恢复电路工作在单端输入模式(即只有第一端子301A接收外部信号)，用户可以在相机触发信号为单端触发信号(单端应用场景)或意图废弃N端差分信号而只使用P端差分信号时使用该单端输入模式。

此外，所述波形恢复电路可以进一步包括与第一端子301A连接的镜像第一开关模块和镜像参考电压生成模块，该镜像第一开关模块和镜像参考电压生成模块可以与第一开关模块304和参考电压生成模块305具有相同、对称或镜像的电路结构。在一个示例中，镜像参考电压生成模块经过镜像第一开关模块连接所述第一比较器的正相输入端和所述第二比较器的反相输入端，该镜像参考电压生成模块被配置为在镜像第一开关模块处于开启状态时提供参考电压，以使参考电压代替所述正相触发信号输入至所述第一比较器的正相输入端和所述第二比较器的反相输入端。如此，可以使得正相触发信号与负相触发信号所经过的电路结构完全相同或对称，进一步提升波形恢复电路输出信号的准确程度。此外，类似第一开关模块304，用户也可以通过手动改变镜像第一开关模块的状态来切换波形恢复电路的工作模式。可以理解的是，此时第一开关模块304控制着第二端子301B是否接收外部信号，而镜像第一开关模块控制着第一端子301A是否接收外部信号。

图5和图6分别是图4所示波形恢复电路在两种工作状态下的信号时序图。

参见图4和图5，在第一端口301输入的是P端差分信号和N端差分信号，第一开关模块304被切换至关闭状态时：连接第一端子301A的第一正相节点P1处的信号为作为正相触发信号的P端差分信号(以带有毛刺的方波作为示例)，连接第二端子301B的第一反相节点Q1处的信号为作为反相触发信号的N端差分信号(同样以带有毛刺的方波作为示例)。在第一滤波器模块306和第二滤波器模块307的低通滤波作用下，连接第一滤波器模块306的输出端的第二正相节点P2处的信号为经过低通滤波而转变为类似正弦波的P端差分信号，连接第二滤波器模块307输出端的第二反相节点Q2信号为经过低通滤波而转变为类似正弦波的N差分信号。两个信号分别输入至第一比较器302A和第二比较器302B进行比较运算，从而在连接第三端子303A的第三正相节点P3处和连接第四端子303B的第三反相节点Q3处分别生成方波形式的第一再生触发信号和第二再生触发信号。可以看出，第三正相节点P3处的高电平时段对应于第二正相节点P2处电平高于第二反相节点Q2处电平的时段，第三正相节点P3处的低电平时段对应于第二正相节点P2处电平低于第二反相节点Q2处电平的时段，且第三反相节点Q3处的第二再生触发信号与第三正相节点P3处的第一再生触发信号互为反相信号。可以推知的是，对于存在变形和高频噪声等严重干扰的差分形式的相机触发信号，本申请实施例的波形恢复电路可以结合低频滤波和反接比较器来实现相机触发信号的波形恢复，可以得到严格反相且信噪比足够高的第一再生触发信号和第二再生触发信号来提供给工业相机20。

参见图4和图6，在第一端口301输入的是单端触发信号，第一开关模块304被切换至开启状态时：第一正相节点P1处的信号为作为正相触发信号的单端触发信号(同样以带有毛刺的方波作为示例)，第一反相节点Q1处的信号为参考电压生成模块305提供的参考电压Vref(以略低于波形中央的零电压的电压作为示例)。在第一滤波器模块306和第二滤波器模块307的低通滤波作用下，第二正相节点P2处的信号为经过低通滤波而转变为类似正弦波的单端触发信号，而第二反相节点Q2信号为经过低通滤波而几乎不变的参考电压Vref。经过滤波的单端触发信号和参考电压分别输入至第一比较器302A和第二比较器302B进行比较运算，从而在连接第三端子303A的第三正相节点P3处和连接第四端子303B的第三反相节点Q3处分别生成方波形式的第一再生触发信号和第二再生触发信号。可以看出，第三正相节点P3处的高电平时段对应于第二正相节点P2处电平高于第二反相节点Q2处电平的时段，第三正相节点P3处的低电平时段对应于第二正相节点P2处电平低于第二反相节点Q2处电平的时段，且第三反相节点Q3处的第二再生触发信号与第三正相节点P3处的第一再生触发信号互为反相信号。可以推知的是，由于第一滤波器模块306将正相触发信号变换为电压值随时间连续变化的波形，而随着参考电压Vref的幅值升高或降低时第一再生触发信号和第二再生触发信号的占空比也会随之变化，因此本申请实施例的波形恢复电路可以通过电路设计、出厂设置和/或用户设置改变参考电压Vref的幅值进而实现输出信号的占空比的调节。

需要说明的是，对于例如方波的不含电压值连续变化时段的波形来说，利用比较器实现占空比调节可能是很困难甚至不可行的，因此本申请实施例中需要配合将正相触发信号变换为电压值随时间连续变化的波形的第一滤波器模块306来实现。其中，随时间连续变化的波形除了如图5和图6中所示的类似正弦波的波形以外，还可以是梯形波、三角波、锯齿波等等。当然，在不需要对输出波形进行占空比调节的应用场景中，可以将参考电压设置为幅值介于高电平电压与低电平电压之间，以起到界定高电平与低电平的作用。

在一个示例中，第一滤波器模块306和第二滤波器模块307可以均为以运算放大器为基础的二阶有源低通滤波器，并且波形恢复电路可以还包括如图4所示的第二开关模块308。该第二开关模块308分别连接第一滤波器模块306和第二滤波器模块307，第二开关模块308被配置为切换二阶有源低通滤波器的增益值的大小，第二开关模块308的不同开关状态分别对应二阶有源低通滤波器的不同大小的增益值(即滤波电路的通带增益)。例如，第二开关模块308可以包括k个独立开关而具备n种不同的开关状态(k和n为大于1的整数，n＝2^k)，n种不同的开关状态分别对应于n种不同的增益值大小，使得用户在使用时可以通过第二开关模块308的开关状态来选择第一滤波器模块306和第二滤波器模块307对经过信号的幅值的放大倍数。

图7是本申请实施例提供的一种波形恢复电路的电路结构示意图。参见图7，比照图4可知，本申请实施例中，第一滤波器模块306和第二滤波器模块307各自包括第一运算放大器OP1、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，第二开关模块308分为第一部分308A和第二部分308B，其分别包括连接第一滤波器模块306的第一开关K1和连接第二滤波器模块307的第二开关K2。其中，第一电容C1的第一端连接运算放大器OP1的正相输入端，第一电容C1的第二端连接公共端(接地)；第二电容C2的第一端分别连接第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端，第二电容C2的第二端连接运算放大器OP1的输出端；第一电阻R1的第一端连接第一端子301A或第二端子301B；第二电阻R2的第二端连接运算放大器OP1的正相输入端；第三电阻R3的第一端连接运算放大器OP1的反相输入端，第三电阻R3的第二端连接公共端；第一滤波器模块306中的第四电阻R4的第一端分别连接运算放大器OP1的反相输入端和第一开关K1的第一端，第一滤波器模块306中的第四电阻R4的第二端分别连接运算放大器OP1的输出端和第一开关K1的第二端；第二滤波器模块307中的第四电阻R4的第一端分别连接运算放大器OP1的反相输入端和第二开关K2的第一端，第二滤波器模块307中的第四电阻R4的第二端分别连接运算放大器OP1的输出端和第二开关K2的第二端。此外，第一运算放大器OP1还分别连接电源电压端V1和公共端。

可以看出，第一滤波器模块306和第二滤波器模块307均采用了二阶有源低通滤波器的电路结构，其截止频率为

其中R₁为第一电阻R1的电阻值，R₂为第二电阻R2的电阻值，C₁为第一电容C1的电容值，C₂为第二电容C2的电容值。在第一开关K1和第二开关K2闭合(对应第二开关模块308处于开启状态)时，该二阶有源低通滤波器的增益值是1；而在第一开关K1和第二开关K2断开(对应第二开关模块308处于关闭状态)时，该二阶有源低通滤波器的增益值是1+R₄/R₃，其中R₃为第三电阻R3的电阻值，R₄为第四电阻R4的电阻值。如此，第一滤波器模块306和第二滤波器模块307可以滤除正相触发信号和负相触发信号中的高频成分，并可以在一定程度上将其变换为电压值为时间连续变化的波形。而且，第二开关模块308可以被用于将第一滤波器模块306和第二滤波器模块307在1和1+R₄/R₃之间切换，使得用户可以根据应用需求灵活调节滤波器的增益。

继续参见图7，本申请实施例中，第一开关模块304包括第三开关K3和第四开关K4，该第一开关模块304的开启状态对应于第三开关K3闭合且第四开关K4断开的状态(第一开关模块304的关闭状态对应于第三开关K3断开且第四开关K4闭合的状态)；同时，参考电压生成模块305包括可变电阻Rs。其中，第三开关K3的第一端连接运算放大器OP1的正相输入端，第三开关K3的第二端连接可变电阻Rs的第一端；上述运算放大器OP1的正相输入端经过第四开关K4的第一端和第二端分别连接第一电容C1的第一端和第二电阻R2的第二端；可变电阻Rs的第二端连接波形恢复电路的电源电压端V1。如此，在第三开关K3闭合而第四开关K4断开(对应第一开关模块304处于开启状态)时，用户可以通过调节可变电阻的电阻值来基于对电源电压端V1所提供电压的分压，来改变提供给运算放大器OP1的正相输入端的参考电压，从而实现上述输出信号占空比的调节。

需要说明的是，上述第一开关模块304和参考电压生成模块305还可以平移至第一反相节点Q1到第二反相节点Q2之间的任意位置，和/或，在第一正相节点P1到第二正相节点P2之间对称设置镜像的电路结构，所得到的波形恢复电路的电路工作原理均是与上文相类似的，在此不再一一赘述。应理解的是，可变电阻Rs可能会与反向触发信号的传输路径上的电阻形成分压关系，因而第一开关模块304和参考电压生成模块305处于不同位置下可变电阻Rs的最大阻值和可调范围可能是不同的。

继续参见图7，本申请实施例中，第一比较器302A和第二比较器302B各自包括第二运算放大器OP2，第二运算放大器OP2的正相输入端可以作为上述第一比较器302A或第二比较器302B的正相输入端，第二运算放大器OP2的反相输入端可以作为上述第一比较器302A或第二比较器302B的反相输入端，第二运算放大器OP2的输出端可以作为第一比较器302A或第二比较器302B的输出端。此外，第二运算放大器OP2还分别连接电源电压端V1和公共端。应理解的是，第二运算放大器OP2可以选择与第一运算放大器OP1不同的规格来实现比较器的功能。而且，第二运算放大器OP2还可以选择所使用的电源电压更高或更低的类型，来适配所需要的第一再生触发信号和第二再生触发信号的电压幅值。

可以看出，基于图7所示出的主要基于四个运算放大器实现的电路结构，可以实现如图4所示出的波形恢复电路的功能，其能够以原始相机触发信号为基础采用有源的方式再生而可以具有足够大的幅值和足够小的噪声，相比于可能存在相位偏移和信号畸变的原始相机触发信号而言，可以大大降低工业相机触发异常的概率，有助于提升工业相机的工作稳定性和抗干扰能力。

图8是本申请实施例提供的一种工业相机的结构框图。参见图8，该工业相机包括：触发信号接口201、波形恢复电路202和相机电路203。其中，触发信号接口201是工业相机用于接收相机触发信号的连接口，波形恢复电路202可以采用上文所述的任意一种波形恢复电路，而相机电路203是工业相机20中用于根据相机触发信号执行拍照动作的电路结构。可以看出，由于该工业相机20采用了能够减少相机触发信号所导致的触发异常的波形恢复电路，因而可以具有更高的工作稳定性和抗干扰能力。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，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)

1.一种用于工业相机的波形恢复电路，其特征在于，所述波形恢复电路包括第一端口、信号再生模块和第二端口；其中，

所述第一端口用于接收来自控制装置的相机触发信号，所述控制装置为通过所述相机触发信号来触发所述工业相机的拍照动作的装置；

所述信号再生模块连接所述第一端口，所述信号再生模块被配置为基于电源电压和所述相机触发信号生成第一再生触发信号和第二再生触发信号，所述第一再生触发信号与所述相机触发信号具有相同的触发时间间隔，所述第二再生触发信号为所述第一再生触发信号的反相信号；

所述第二端口连接所述信号再生模块，所述第二端口用于将所述第一再生触发信号和所述第二再生触发信号提供给所述工业相机，以使所述第一再生触发信号和所述第二再生触发信号代替所述相机触发信号来触发所述工业相机的拍照动作。

2.根据权利要求1所述的波形恢复电路，其特征在于，所述第一端口包括用于接收正相触发信号的第一端子以及用于接收反相触发信号的第二端子，所述正相触发信号和反相触发信号均为来自所述控制装置的所述相机触发信号；

所述信号再生模块包括第一比较器和第二比较器，

所述第一比较器的正相输入端连接所述第一端子，所述第一比较器的反相输入端连接所述第二端子，所述第一比较器的输出端连接所述第二端口中用于提供所述第一再生触发信号的端子，

所述第二比较器的正相输入端连接所述第二端子，所述第二比较器的反相输入端连接所述第一端子，所述第二比较器的输出端连接所述第二端口中用于提供所述第二再生触发信号的端子。

3.根据权利要求2所述的波形恢复电路，其特征在于，所述波形恢复电路还包括第一开关模块和参考电压生成模块，所述参考电压生成模块经过所述第一开关模块连接所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的正相输入端，所述参考电压生成模块被配置为在所述第一开关模块处于开启状态时提供参考电压，以使所述参考电压代替所述反相触发信号输入至所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的正相输入端。

4.根据权利要求3所述的波形恢复电路，其特征在于，所述波形恢复电路还包括第一滤波器模块，所述第一端子经过所述第一滤波器的输入端和输出端连接至所述第一比较器的正相输入端和所述第二比较器的反相输入端，所述第一滤波器模块被配置为对所述正相触发信号进行低通滤波，以将所述正相触发信号变换为电压值随时间连续变化的波形；

所述波形恢复电路还包括与所述第一滤波器模块镜像设置的第二滤波器模块，所述第二端子经过所述第二滤波器的输入端和输出端连接至所述第一比较器的反相输入端和所述第二比较器的正相输入端。

5.根据权利要求4所述的波形恢复电路，其特征在于，所述第一滤波器模块和所述第二滤波器模块均为以运算放大器为基础的二阶有源低通滤波器。

6.根据权利要求5所述的波形恢复电路，其特征在于，所述波形恢复电路还包括第二开关模块，所述第二开关模块分别连接所述第一滤波器模块和所述第二滤波器模块，所述第二开关模块被配置为切换所述二阶有源低通滤波器的增益值的大小，所述第二开关模块的不同开关状态分别对应所述二阶有源低通滤波器的不同大小的增益值。

7.根据权利要求6所述的波形恢复电路，其特征在于，所述第一滤波器模块和所述第二滤波器模块分别包括第一运算放大器、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，所述第二开关模块包括连接所述第一滤波器模块的第一开关和连接所述第二滤波器模块的第二开关；其中，

所述第一电容的第一端连接所述运算放大器的正相输入端，所述第一电容的第二端连接公共端；

所述第二电容的第一端分别连接所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端，所述第二电容的第二端连接所述运算放大器的输出端；

所述第一电阻的第一端连接所述第一端子或所述第二端子；

所述第二电阻的第二端连接所述运算放大器的正相输入端；

所述第三电阻的第一端连接所述运算放大器的反相输入端，所述第三电阻的第二端连接所述公共端；

所述第一滤波器模块中的所述第四电阻的第一端分别连接所述运算放大器的反相输入端和所述第一开关的第一端，所述第一滤波器模块所述第四电阻的第二端分别连接所述运算放大器的输出端和所述第一开关的第二端；

所述第二滤波器模块中的所述第四电阻的第一端分别连接所述运算放大器的反相输入端和所述第二开关的第一端，所述第二滤波器模块所述第四电阻的第二端分别连接所述运算放大器的输出端和所述第二开关的第二端。

8.根据权利要求7所述的波形恢复电路，其特征在于，所述第一开关模块包括第三开关和第四开关，所述第一开关模块的开启状态对应于所述第三开关闭合且所述第四开关断开的状态，所述参考电压生成模块包括可变电阻；其中，

所述第三开关的第一端连接所述运算放大器的正相输入端，所述第三开关的第二端连接所述可变电阻的第一端；

所述运算放大器的正相输入端经过所述第四开关的第一端和第二端分别连接所述第一电容的第一端和所述第二电阻的第二端；

所述可变电阻的第二端连接所述波形恢复电路的电源电压端。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的波形恢复电路，其特征在于，所述第一比较器和所述第二比较器各自包括第二运算放大器，

所述第二运算放大器的正相输入端作为所述第一比较器或所述第二比较器的正相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端作为所述第一比较器或所述第二比较器的反相输入端，所述第二运算放大器的输出端作为所述第一比较器或所述第二比较器的输出端。

10.一种工业相机，其特征在于，所述工业相机包括如权利要求1至9中任一项所述的波形恢复电路。

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