CN203204377U - 用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置，包括用于将外部同步触发控制信号源转换为高速输入脉冲的编码器和用于同步控制视觉测量中的多个传感器的同步控制器，所述同步控制器具有高速脉冲输入端、同步命令输出端和多个同步脉冲输出端，所述编码器输入外部同步触发控制信号源，编码器输出高速输入脉冲至同步控制器的高速脉冲输入端，由同步控制器的同步脉冲输出端输出多路同步脉冲至外部被控制的线激光器和视觉传感器，由同步控制命令输出端输出同步命令至外部被控制的姿态检测仪和场景采集视频相机。本实用新型能实现对视觉测量中多个检测装置的同步控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器控制技术，具体涉及用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置。
背景技术
目前，随着光学精密仪器技术、DSP技术、嵌入式技术、FPGA技术等的发展与综合应用，机器视觉测量中的分辩率越越高，如单摄像机的分辩率可达1248×1024、而CCD阵列的分辩率更是突破了16000×16000，视觉感知的信息细腻、信息量更丰富，加之视觉测量为非接触式柔性测量，测量范围宽、测量精度高、安装方式灵活，因此，机器视觉已越来越广泛地应用在各种测量领域。如生产线小物品几何尺寸的测量、飞机等大型装备装配尺寸的测量、大尺寸空间轮廊三维坐标尺寸的测量等。
以大尺寸空间轮廊三维坐标尺寸动态测量为例，其测量过程中将存在多个检测装置的同步控制问题，其中，多个检测装置包括线激光器、视觉传感器、姿态检测仪、场景采集视频相机。如：
第一，采用多支线激光器工作获得对被测大尺寸空间的全断面轮廊线时，多支线激光器必须同步工作，使每段光迹在断面上的形成绝对共面，以获得每次全断面测量时的精准柔性标识基线；
第二，采用多视觉传感器对被测大尺寸空间的全断面轮廊线进行采集时，由于检测装置存在Z轴的动态运动，多视觉传感器必须同步采集每段断面轮廊线的光条图像，才能获得绝对共面的全断面光条图像；
第三，测量装置在动态连续测量时其运行轨迹的姿态在不断变化，测量装置相对于参照点坐标在上/下、左/右等方向上会发生位置偏差，为获得对偏差的适时修正，用于姿态检测的机构（姿态检测仪）必须同步获取每次全断面轮廊测量时的对应偏差值，以适时修正运行轨迹的姿态；
第四，测量装置在动态连续测量时，可能会遇到被测大尺寸空间存在非正常发生的异物的干扰，使多视觉传感器采集到的全断面轮廊光条图像与实际全断面轮廊明显不匹配，此时，需要采用场景采集视频相机同步获取被测断面现场的场景图像进行比对，以消除非正常发生的异物的干扰。
然而，现有控制装置无法满足同步控制上述多个检测装置的需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置，实现对视觉测量中多个检测装置的同步控制。
为解决上述技术问题，本实用新型通过以下技术方案实现：
用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置，其特征在于：包括用于将外部同步触发控制信号源转换为高速输入脉冲的编码器和用于同步控制视觉测量中的多个传感器的同步控制器，所述同步控制器具有高速脉冲输入端、同步命令输出端和多个同步脉冲输出端，所述编码器输入外部同步触发控制信号源，编码器输出高速输入脉冲至同步控制器的高速脉冲输入端，由同步控制器的同步脉冲输出端输出多路同步脉冲至外部被控制的线激光器和视觉传感器，由同步控制命令输出端输出同步命令至外部被控制的姿态检测仪和场景采集视频相机。
在上述基础上，本实用新型可做如下改进：
本实用新型所述同步命令输出端为RS485通信接口，以利于稳定实现同步通讯。
本实用新型所述同步控制器为PLC，以利于编程实现高精度同步控制需求。
与现有技术相比，本实用新型技术具有以下有益效果：
（1）本实用新型系统地解决多个检测装置之间的同步控制与协调问题；可满足针对大尺寸空间动态测量时多个视觉测量传感器、多支线激光器、姿态检测仪和场景采集视频相机的同步要求；
（2）本实用新型通过PLC简易实现了对多个检测装置的高精度的同步控制，成本低廉，实用性好。
附图说明
图1为本实用新型同步控制装置的连接示意图；
图2为本实用新型PLC的接口图；
图3为本实用新型PLC程序的主程序的流程图；
图4为本实用新型PLC程序的中断子程序的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型进一步加以阐述。
如图1～2所示的用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置，包括用于将外部同步触发控制信号源转换为高速输入脉冲的编码器和用于同步控制视觉测量中的多个传感器的同步控制器，同步控制器具有高速脉冲输入端、同步命令输出端和多个同步脉冲输出端，编码器输入外部同步触发控制信号源，编码器输出高速输入脉冲至同步控制器的高速脉冲输入端，由同步控制器的同步脉冲输出端输出多路同步脉冲至外部被控制的线激光器和视觉传感器，由同步控制命令输出端输出同步命令至外部被控制的姿态检测仪和场景采集视频相机。视觉传感器获得的大尺寸空间断面视图数据、姿态检测仪和场景采集视频相机获得的断面视图修正数据均在数据服务器中处理，形成断面三维合成数据。
其中，外部同步触发控制源即是采用编码器来获得视觉测量中的检测小车在Z轴方向的运行位移，并用计数脉冲的方式送到同步控制器的高速计数器采集端口即高速脉冲输入端。以检测小车轮径为300mm、编码器为1000次/转估算，单个脉冲的对应位移约1mm左右。
本实施例的同步控制器选用西门子的PLC S7-226来完成同步控制，其内置有高速计数器作为同步信号触发脉冲捕捉端口，内置有RS485通信接口作为同步命令输出端向数据服务器发送每次同步脉冲的ID编号，实现同步采集处理。其接口如图2所示，利用端口I0.0作为高速计数器HSC0的输入端子，直接接收来自编码器的高速输入脉冲。利用端口Q0.0～Q1.0作为同步脉冲输出端，直接向需要同步控制的线激光器、多视觉传感器发出同步控制脉冲信号，脉冲信号的宽度为1ms。另外，利用端口I0.1作为同步控制的启、停控制信号，利用RS485通信接口作为同步命令输出端口，为姿态检测仪和场景采集视频相机提供时钟同步命令信号。本PLC提供的高速计数器独立于扫描周期之外，可以对脉宽小于扫描周期的高速脉冲准确计数，高速脉冲频率最高可达30kHz。输入脉冲的分辩率为：1/30000=0.000033s=0.033ms。即对输入脉冲的响应速度是同步误差的十倍以上，能满足同步控制精度的要求。
对PLC编程实现同步控制，其主程序流程图如图3，中断子程流程图如图4，具体同步的过程为：同步控制器采集编码器的计数脉冲，大约10个脉冲左右就产生一个中断，在中断中一方面直接输出高速同步脉冲给多视觉传感器和多线激光器实现全断面同时采样，同时，将每次采样的由PLC自动生成的ID号通过通信端口发送到数据服务器，由服务器将连续采样的姿态检测数据和场景视频信息进行离散化处理，并追加对应的ID号，即可实现多视觉检测中多线激光器全断面标识、多视觉传感器全断面轮廊光条采样、姿态实时同步校正及场景视频同步画面辅助分析的功能，完成多种（多个）检测装置的同步控制。
具体同步控制的原理为：将高速计数器脉冲采样、高速同步脉冲输出、通信同步控制命令、高速脉冲输出次数统计与ID编码等作为相对独立的子程序进行封装，在主程序中事先对高速计数器采样、高速脉冲输出、同步控制命令下达等信息处理所要求的配置信息与控制参数进行初始化处理，然后直接调用高速计数器脉冲采样、高速同步脉冲输出、通信同步控制命令、高速脉冲输出次数统计与ID编码等子程序，利用硬件中断的方式直接触发高速脉冲输出动作和同步控制命令下达动作。
本实用新型的实施方式不限于此，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均可实现本实用新型目的。
Claims (3)
1.用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置，其特征在于：包括用于将外部同步触发控制信号源转换为高速输入脉冲的编码器和用于同步控制视觉测量中的多个传感器的同步控制器，所述同步控制器具有高速脉冲输入端、同步命令输出端和多个同步脉冲输出端，所述编码器输入外部同步触发控制信号源，编码器输出高速输入脉冲至同步控制器的高速脉冲输入端，由同步控制器的同步脉冲输出端输出多路同步脉冲至外部被控制的线激光器和视觉传感器，由同步控制命令输出端输出同步命令至外部被控制的姿态检测仪和场景采集视频相机。
2.根据权利要求1所述的用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置，其特征在于：所述同步命令输出端为RS485通信接口。
3.根据权利要求2所述的用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置，其特征在于：所述同步控制器为PLC。
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| CN 201320178339 CN203204377U (zh) | 2013-04-10 | 2013-04-10 | 用于视觉测量中多个检测装置的同步控制装置 |
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| CN103744373A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-23 | 中国人民解放军后勤工程学院 | 同步触发控制器 |
| CN106027909A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-10-12 | 大连海事大学 | 一种基于微机电惯性传感器与摄像机的船载视频同步采集系统及方法 |
| CN111585565A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 | 光学坐标测量系统数据采集的信号同步电路及装置 |
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