本實(shí)用新型涉及一種模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)于產(chǎn)品生產(chǎn)速度以及生產(chǎn)質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，對(duì)運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)品進(jìn)行圖像采集以完成質(zhì)檢的過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品跟采集圖像的同步是一個(gè)重要部分。目前圖像質(zhì)檢同步控制器大多采用一體式，其整個(gè)控制系統(tǒng)體積大，擴(kuò)展不方便，且應(yīng)用環(huán)境單一；而且不能滿足日益復(fù)雜精密的產(chǎn)線化、流水線多臺(tái)設(shè)備控制的生產(chǎn)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，可通過(guò)模塊化連接方式組合使用，可實(shí)現(xiàn)一套控制系統(tǒng)結(jié)合多臺(tái)相機(jī)、多臺(tái)檢測(cè)機(jī)使用；具有信號(hào)穩(wěn)定，集成度高，可遠(yuǎn)距離分布的優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括MCU模塊，還包括輸入輸出模塊以及至少一個(gè)相機(jī)控制裝置；所述MCU模塊分別連接至所述輸入輸出模塊以及每個(gè)相機(jī)控制裝置。

進(jìn)一步地，每個(gè)所述相機(jī)控制裝置包括多路信號(hào)分流模塊以及信號(hào)隔離模塊；所述MCU模塊通過(guò)所述多路信號(hào)分流模塊連接至所述信號(hào)隔離模塊。

進(jìn)一步地，所述多路信號(hào)分流模塊包括邏輯器件、電阻R5、電阻R6、電阻R7、三極管Q1，所述MCU模塊分別連接至所述邏輯器件以及電阻R5的一端；所述電阻R5分別連接所述電阻R6的一端以及三極管Q1的基極，所述三極管Q1的集電極連接至電源，所述三極管Q1的發(fā)射極分別連接所述邏輯器件以及電阻R7的一端，所述邏輯器件連接至所述信號(hào)隔離模塊，所述電阻R6的另一端以及電阻R7的另一端均接地。

進(jìn)一步地，所述邏輯器件型號(hào)為74HC4066。

進(jìn)一步地，每個(gè)所述相機(jī)控制裝置包括至少一個(gè)相機(jī)控制模塊以及至少一個(gè)信號(hào)隔離模塊，所述相機(jī)控制模塊個(gè)數(shù)等于所述信號(hào)隔離模塊個(gè)數(shù)；所述每個(gè)相機(jī)控制模塊并聯(lián)至所述MCU模塊，所述相機(jī)控制模塊與所述信號(hào)隔離模塊一一對(duì)應(yīng)連接，每個(gè)所述相機(jī)控制模塊包括電阻R1、電阻R2、電阻R3以及電阻R4，所述MCU模塊通過(guò)所述電阻R1、電阻R2、電阻R3或電阻R4連接至所述信號(hào)隔離模塊。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：本實(shí)用新型一種模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確實(shí)時(shí)控制圖像采集裝置進(jìn)行產(chǎn)品圖像捕獲，確保每件產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的損耗；并且本實(shí)用新型系統(tǒng)支持多臺(tái)相機(jī)長(zhǎng)距離檢測(cè)，有效的避免了工廠產(chǎn)線因操作空間不足導(dǎo)致的安裝問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型一種模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的具體實(shí)施方式示意圖一。

圖2是本實(shí)用新型一種模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的具體實(shí)施方式示意圖二。

圖3是本實(shí)用新型一種模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的原理圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1和圖2所示，本實(shí)用新型模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括MCU模塊，還包括輸入輸出模塊以及至少一個(gè)相機(jī)控制裝置；所述MCU模塊分別連接至所述輸入輸出模塊以及每個(gè)相機(jī)控制裝置。

每個(gè)所述相機(jī)控制裝置包括多路信號(hào)分流模塊以及信號(hào)隔離模塊；所述MCU模塊通過(guò)所述多路信號(hào)分流模塊連接至所述信號(hào)隔離模塊，所述多路信號(hào)分流模塊包括邏輯器件、電阻R5、電阻R6、電阻R7、三極管Q1，所述MCU模塊分別連接至所述邏輯器件以及電阻R5的一端；所述電阻R5分別連接所述電阻R6的一端以及三極管Q1的基極，所述三極管Q1的集電極連接至電源，所述三極管Q1的發(fā)射極分別連接所述邏輯器件以及電阻R7的一端，所述邏輯器件連接至所述信號(hào)隔離模塊，所述電阻R6的另一端以及電阻R7的另一端均接地，所述邏輯器件型號(hào)為74HC4066。

每個(gè)所述相機(jī)控制裝置包括至少一個(gè)相機(jī)控制模塊以及至少一個(gè)信號(hào)隔離模塊，所述相機(jī)控制模塊個(gè)數(shù)等于所述信號(hào)隔離模塊個(gè)數(shù)；所述每個(gè)相機(jī)控制模塊并聯(lián)至所述MCU模塊，所述相機(jī)控制模塊與所述信號(hào)隔離模塊一一對(duì)應(yīng)連接，每個(gè)所述相機(jī)控制模塊包括電阻R1、電阻R2、電阻R3以及電阻R4，所述MCU模塊通過(guò)所述電阻R1、電阻R2、電阻R3或電阻R4連接至所述信號(hào)隔離模塊。

本實(shí)用新型具體實(shí)施方式如下：

如圖1至3所示，本設(shè)計(jì)主要包括主模塊、輸入輸出模塊及可多個(gè)級(jí)聯(lián)的相機(jī)控制模塊。其中主模塊為基礎(chǔ)模塊，包括電源模塊、可編程MCU、模擬數(shù)字信號(hào)模塊和通信總線接口。電源模塊用于本系統(tǒng)所有模塊的供電以及一些外部關(guān)聯(lián)設(shè)備供電；可編程MCU用于輸入信號(hào)的檢測(cè)處理、視覺(jué)系統(tǒng)中被檢物體的當(dāng)前狀態(tài)、與外部設(shè)備通訊以及對(duì)外部設(shè)備控制信號(hào)的輸出；模擬數(shù)字信號(hào)端可接收外部環(huán)境模擬信號(hào)及數(shù)字信號(hào)，為視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)提供外部設(shè)備狀態(tài)及環(huán)境信息，其中預(yù)留的多個(gè)信號(hào)接口，可以接入編碼器、傳感器、光源等常規(guī)的視覺(jué)檢測(cè)配套設(shè)備。對(duì)于編碼器、光電傳感器、金屬傳感器等脈沖信號(hào)器件，其工作電壓與MCU壓差較大，不可在同一電壓下工作，故需要經(jīng)過(guò)光耦或晶體管等組成的電路進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換才可接入MCU(此處編碼器在運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中屬于可選器件。增加編碼器能夠獲取到更多系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)信息，并且可以提高整個(gè)系統(tǒng)控制精度)。對(duì)于模擬器件，若工作電壓與MCU在同一范圍，則可直接接入到相應(yīng)模擬輸入接口；若不在同一范圍，則需要通過(guò)外部轉(zhuǎn)換后才可接入。對(duì)于MCU來(lái)說(shuō)，將脈沖信號(hào)認(rèn)為是數(shù)字信號(hào)，將在特定范圍內(nèi)連續(xù)變化的信號(hào)認(rèn)為是模擬信號(hào)。

輸入輸出模塊擴(kuò)展方法采用以下幾種：并行擴(kuò)展可使用TTL、CMOS電路鎖存器或三態(tài)門實(shí)現(xiàn)，如：74LS244、74LS273。I/O端口可模擬I2C、SPI等接口，可實(shí)現(xiàn)少數(shù)IO端口控制多個(gè)器件。I/O擴(kuò)展使用譯碼器，如74LS138。

輸入輸出模塊使用modbus總線通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)外部設(shè)備與運(yùn)動(dòng)控制器的信息交互，并根據(jù)通信內(nèi)容進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理以及輸入輸出相關(guān)控制。

相機(jī)控制模塊是連接相機(jī)和MCU的中間件，其功能實(shí)現(xiàn)主要由兩部分組成，軟件程序調(diào)控和硬件電路分流控制，可根據(jù)實(shí)際產(chǎn)線需求進(jìn)行級(jí)聯(lián)擴(kuò)展。軟件程序調(diào)控部分主要產(chǎn)生相機(jī)圖像采集的觸發(fā)信號(hào)。而硬件電路分流控制部分通過(guò)多路選擇電路來(lái)實(shí)現(xiàn)多路傳輸通道選擇，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)各相機(jī)控制信號(hào)的相互隔離和同時(shí)使用。

硬件分流控制有兩種實(shí)現(xiàn)方式：第一種方式，通過(guò)圖1中74HC4066邏輯器件實(shí)現(xiàn)。MCU輸出信號(hào)CTL1，74HC4066根據(jù)CTL1信號(hào)實(shí)現(xiàn)內(nèi)部開(kāi)關(guān)電路的切換，如：當(dāng)CTL1信號(hào)為高電平時(shí)，74HC4066 13引腳輸入為高電平，此時(shí)內(nèi)部開(kāi)關(guān)1打開(kāi)，74HC4066第1引腳和第2引腳導(dǎo)通，即MCU輸出的信號(hào)CH1_IN會(huì)從引腳2以CH1_OUT信號(hào)輸出。同理，對(duì)于多路信號(hào)輸出控制，只需要按第一路電路連接方式即可實(shí)現(xiàn)。第二種方式，通過(guò)圖2中PCB板上預(yù)留的多路可選電阻進(jìn)行通路選擇，即對(duì)于相同PCB不同編號(hào)的電路板，在使用時(shí)只焊接與該編號(hào)對(duì)應(yīng)的電阻。如圖中所示，若該P(yáng)CB用于相機(jī)控制信號(hào)為“輸出信號(hào)”，MCU端輸出可用的信號(hào)有“信號(hào)1-3”，則可通過(guò)圖中R1-R4選擇性的焊接，可實(shí)現(xiàn)不同相機(jī)的信號(hào)選擇，MCU模塊發(fā)送相機(jī)控制信號(hào)至相機(jī)控制模塊，每個(gè)相機(jī)控制模塊預(yù)留兩個(gè)輸出信號(hào)相同的相機(jī)控制信號(hào)接口，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)相機(jī)控制模塊的并聯(lián)。即MCU模塊連接至相機(jī)控制模塊1，相機(jī)控制模塊2連接至相機(jī)控制模塊1中預(yù)留出的另一個(gè)接口上，以此類推，后級(jí)相機(jī)模塊均連接至前一個(gè)相機(jī)控制模塊上。上述分流方式適用于面陣相機(jī)以及線陣相機(jī)。

本實(shí)用新型的運(yùn)動(dòng)同步實(shí)現(xiàn)原理：編碼器與傳感器信號(hào)通過(guò)模擬數(shù)字信號(hào)輸入輸出端口將經(jīng)隔離后的信號(hào)傳送至MCU，MCU根據(jù)傳感器及編碼器信號(hào)計(jì)算出產(chǎn)品圖像采集時(shí)間點(diǎn)并發(fā)出觸發(fā)信號(hào)給相機(jī)控制模塊，相機(jī)控制模塊控制相機(jī)采圖，以上描述對(duì)象為單臺(tái)檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)。

在多臺(tái)檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)中，存在多個(gè)相機(jī)控制模塊的級(jí)聯(lián)情況。實(shí)用新型中每臺(tái)相機(jī)配備一塊相機(jī)控制模塊，且各個(gè)相機(jī)控制模塊間是級(jí)聯(lián)起來(lái)的。在系統(tǒng)運(yùn)行中，MCU根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行相關(guān)信息，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻會(huì)產(chǎn)生相機(jī)控制信號(hào)給相機(jī)控制模塊。相機(jī)控制模塊通過(guò)多路信號(hào)控制電路將該信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后即可控制相機(jī)進(jìn)行圖像采集。這樣通過(guò)軟件和硬件相結(jié)合的方式，便完成了多臺(tái)檢測(cè)機(jī)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。

如圖3所示，本實(shí)用新型模塊化可分布式運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)如下：將電源模塊、主控模塊(即MCU模塊)、輸入輸出模塊、相機(jī)控制模塊，以及系統(tǒng)用到的編碼器、傳感器等按照系統(tǒng)使用說(shuō)明根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用情況逐步進(jìn)行安裝，安裝完成后，對(duì)相關(guān)信號(hào)線連接并檢查無(wú)誤后開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)。同時(shí)打開(kāi)PC端系統(tǒng)調(diào)試軟件，對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器系統(tǒng)的相關(guān)模塊進(jìn)行測(cè)試(包括普通輸入、輸出，通信，相機(jī)控制，報(bào)警等等)。以上測(cè)試完成后，即可開(kāi)啟工廠生產(chǎn)線，MCU模塊根據(jù)接收到的外部信號(hào)(編碼器、傳感器)計(jì)算當(dāng)前產(chǎn)線產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)，并將計(jì)算結(jié)果通過(guò)總線接口傳送至PC，以及在相應(yīng)時(shí)刻通過(guò)發(fā)送相機(jī)控制信號(hào)給相機(jī)控制模塊(MCU模塊向相機(jī)控制模塊的傳送可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用獨(dú)立使用或級(jí)聯(lián)使用)。相機(jī)控制單元對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換并送至相機(jī)，觸發(fā)相機(jī)進(jìn)行圖像捕獲。

雖然以上描述了本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但是熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，我們所描述的具體的實(shí)施例只是說(shuō)明性的，而不是用于對(duì)本實(shí)用新型的范圍的限定，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在依照本實(shí)用新型的精神所作的等效的修飾以及變化，都應(yīng)當(dāng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍內(nèi)。