CN209858990U - 一种高度集成的运动与视觉综合控制器及控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高度集成的运动与视觉综合控制器及控制系统，属于工业自动化领域。本实用新型运动与视觉综合控制器包括集成控制器，所述集成控制器包括ARM控制器和分别与ARM控制器相连的运动控制器、机器视觉控制器，还包括与运动控制器相连的驱动器接口、与机器视觉控制器相连的图片采集接口、与ARM控制器相连的触摸屏接口、电源接口、输出接口、输入接口，还包括用于程序下载、运行调试及监控的调试接口和用于与设备通信的通讯接口。本实用新型的有益效果为：高度的硬件集成降低了硬件的数量，减少了连接线，减少了干扰部件，提高了系统的稳定性并明显降低了硬件成本。

Description

一种高度集成的运动与视觉综合控制器及控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种工业自动化系统，尤其涉及一种高度集成的运动与视觉综合控制器，还涉及一种包括所述高度集成的运动与视觉综合控制器的控制系统。

背景技术

在工业4.0时代，机器视觉是最重要的基础技术之一。当前的机器视觉及运动控制是独立的设备，并且都是与控制设备分别设置，机器视觉设备基于PC平台并增加PCI接口的运动控制卡或通过网口/串口连接PLC/机械手，所以开发和维护成本高昂，而且整个系统体积大、连接复杂、易受干扰，可靠性和稳定性也较差。

实用新型内容

为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种高度集成的运动与视觉综合控制器及控制系统。

本实用新型运动与视觉综合控制器包括集成控制器，所述集成控制器包括ARM控制器和分别与ARM控制器相连的运动控制器、机器视觉控制器，还包括与运动控制器相连的驱动器接口、与机器视觉控制器相连的图片采集接口、与ARM控制器相连的触摸屏接口、电源接口、输出接口、输入接口，还包括用于程序下载、运行调试及监控的调试接口和用于与设备通信的通讯接口。

本实用新型作进一步改进，所述通讯接口包括网口或串口。

本实用新型还提供一种包括所述高度集成的运动与视觉综合控制器的控制系统，包括与所述高度集成的运动与视觉综合控制器相连的其中几种或全部的装置，所述装置包括：与驱动器接口输出端相连的驱动器，与驱动器输出端相连的运动装置，与图片采集接口相连的图片采集装置，与触摸屏接口相连的触摸屏，与电源接口相连的电源模块，与输出接口相连的气缸或光源，与输入接口相连的传感器或开关，与USB接口相连的信号输出装置，与EtherCAT接口相连的EtherCAT接口的驱动器。

本实用新型作进一步改进，所述控制器为伺服驱动器或步进驱动器，相应的，所述运动装置为伺服电机或步进电机。

本实用新型作进一步改进，所述图片采集装置为相机或摄像机，所述相机包括通过USB2.0接口相连接USB相机，或通过千兆网接口连接的GigE相机。

本实用新型作进一步改进，所述信号输出装置包括键盘、鼠标。

本实用新型作进一步改进，所述电源模块包括若干个bucK电路，从而产生集成控制器及外设器件所需要的不同电源电压。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：为运动与视觉综合方案提供硬件基础，高度的硬件集成降低了硬件的数量，减少了连接线，减少了干扰部件，提高了系统的稳定性并明显降低了硬件成本。

附图说明

图1为本实用新型系统结构框图；

图2为集成控制器主芯片电路原理图；

图3为千M以太网电路原理图；

图4为USB2.0主要电路原理图；

图5为EtherCAT接口电路原理图；

图6为电源模块电路原理图；

图7为数字输入接口电路原理图；

图8为输出接口电路原理图；

图9为驱动器接口电路原理图；

图10为串口通信电路原理图；

图11为触摸屏接口电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型高度集成的运动与视觉综合控制器包括集成控制器，所述集成控制器包括ARM控制器和分别与ARM控制器相连的运动控制器、机器视觉控制器，还包括与运动控制器相连的驱动器接口、与机器视觉控制器相连的图片采集接口、与ARM控制器相连的触摸屏接口、电源接口、输出接口、输入接口，还包括用于程序下载、运行调试及监控的调试接口和用于与设备通信的网口、串口、USB接口。

本例的集成控制器MCU使用但不限于XILINX(赛灵思，全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商)的UltraScale+、XCZU2EG芯片，其主要接口如图2所示，本例的千兆以太网接口使用但不限于88E1512以太网收发器，其主要电路如图3所示，本例的USB2.0采用外置PHY USB3320C接口电路，其主要电路如图4所示，本例的EtherCAT(以太网控制自动化技术)接口是标准百M以太网接口，使用但不限于PHY RTL8201CP/CL接口电路，其主要电路如图5所示，本例的电源模块使用多个buck电路产生MCU，系统，外设器件所需要的5V，3.3V，1.8V，1.0V，0.85V，1.2V等，其示例电路如图6所示，本例的输入接口用于接收数字信号输入，输出接口用于输出数字信号，其具体电路图如图7和图8所示。本例的触摸屏接口用于连接触摸液晶显示屏，从而实现人机交互，其电路图如图11所示。

本实用新型包括所述高度集成的运动与视觉综合控制器的控制系统，包括与驱动器接口输出端相连的驱动器，与驱动器输出端相连的电机，与图片采集接口相连的图片采集装置，本例控制器为伺服驱动器或步进驱动器，相应的，所述运动装置为伺服电机或步进电机。所述图片采集装置为相机或摄像机，所述相机既可以通过USB2.0接口相连接USB相机，也可以通过千兆网接口连接的GigE相机，该相机通常能提供更好的性能。

本实用新型控制系统还包括与触摸屏接口相连的触摸屏，与电源接口相连的电源模块，与输出接口相连的气缸或光源，与输入接口相连的传感器或开关，与USB接口相连的USB相机、U盘、鼠标或键盘，与EtherCAT接口相连的EtherCAT接口的驱动器。本例的调试接口可以用于程序下载和运行调试及监控，当需要控制的过程及外部设备不同时，可以通过调试接口改变其控制器的控制软件来实现，从而使不同的控制能够通用同一套硬件系统。本实用新型的运动与视觉综合控制器可以用于工业自动化领域的视觉定位、抓取、码垛，加工领域的物料定位，自动生产线或物流系统的物料分类、混料识别等。

本实用新型在工业级嵌入式平台上实现了图像采集、视觉定位、运动和IO控制、外部通信功能，实现了基于ARM控制器硬件基础上的集成控制器，在单一系统上的进行了高度的软硬件集成化，高度的硬件集成降低了硬件的数量，减少了连接线，减少了干扰部件，提高了系统的稳定性并明显降低了硬件成本；高度的软件集成实现了使用统一的开发环境进行图像采集、视觉定位、运动引导和人机交互，统一的开发环境降低了产品使用的学习成本和人力需求，降低了开发成本，也降低了产品后续使用和维护的成本。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高度集成的运动与视觉综合控制器，其特征在于：包括集成控制器，所述集成控制器包括ARM控制器和分别与ARM控制器相连的运动控制器、机器视觉控制器，还包括与运动控制器相连的驱动器接口、与机器视觉控制器相连的图片采集接口、与ARM控制器相连的触摸屏接口、电源接口、输出接口、输入接口，还包括用于程序下载、运行调试及监控的调试接口和用于与设备通信的通讯接口。

2.根据权利要求1所述的高度集成的运动与视觉综合控制器，其特征在于：所述通讯接口包括网口或串口。

3.一种包括权利要求1或2所述的高度集成的运动与视觉综合控制器的控制系统，其特征在于：包括与所述高度集成的运动与视觉综合控制器相连的其中几种或全部的装置，所述装置包括：与驱动器接口输出端相连的驱动器，与驱动器输出端相连的运动装置，与图片采集接口相连的图片采集装置，与触摸屏接口相连的触摸屏，与电源接口相连的电源模块模块，与输出接口相连的气缸或光源，与输入接口相连的传感器或开关，与USB接口相连的信号输出装置，与EtherCAT接口相连的EtherCAT接口的驱动器。

4.根据权利要求3所述的控制系统，其特征在于：所述控制器为伺服驱动器或步进驱动器，相应的，所述运动装置为伺服电机或步进电机。

5.根据权利要求3所述的高度集成的运动与视觉综合控制器，其特征在于：所述图片采集装置为相机或摄像机，所述相机包括通过USB2.0接口相连接USB相机，或通过千兆网接口连接的GigE相机。

6.根据权利要求3所述的高度集成的运动与视觉综合控制器，其特征在于：所述信号输出装置包括键盘、鼠标。

7.根据权利要求3所述的高度集成的运动与视觉综合控制器，其特征在于：所述电源模块包括若干个bucK电路，从而产生集成控制器及外设器件所需要的不同电源电压。