一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，包括MCU模塊、輸入輸出模塊以及至少一個相機控制裝置；所述MCU模塊分別連接至所述輸入輸出模塊以及每個相機控制裝置；可通過模塊化連接方式組合使用，可實現(xiàn)一套控制系統(tǒng)結合多臺相機、多臺檢測機使用；具有信號穩(wěn)定，集成度高，可遠距離分布的優(yōu)點。
【專利說明】
一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]隨著工業(yè)的高速發(fā)展，人們對于產(chǎn)品生產(chǎn)速度以及生產(chǎn)質量的要求也越來越高，對運動中產(chǎn)品進行圖像采集以完成質檢的過程中，要實現(xiàn)產(chǎn)品跟采集圖像的同步是一個重要部分。目前圖像質檢同步控制器大多采用一體式，其整個控制系統(tǒng)體積大，擴展不方便，且應用環(huán)境單一;而且不能滿足日益復雜精密的產(chǎn)線化、流水線多臺設備控制的生產(chǎn)要求。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題，在于提供一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，可通過模塊化連接方式組合使用，可實現(xiàn)一套控制系統(tǒng)結合多臺相機、多臺檢測機使用;具有信號穩(wěn)定，集成度高，可遠距離分布的優(yōu)點。
[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，包括M⑶模塊，還包括輸入輸出模塊以及至少一個相機控制裝置;所述MCU模塊分別連接至所述輸入輸出模塊以及每個相機控制裝置。
[0005]進一步地，每個所述相機控制裝置包括多路信號分流模塊以及信號隔離模塊;所述MCU模塊通過所述多路信號分流模塊連接至所述信號隔離模塊。
[0006]進一步地，所述多路信號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Ql的基極，所述三極管Ql的集電極連接至電源，所述三極管Ql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。
[0007]進一步地，所述邏輯器件型號為74HC4066。
[0008]進一步地，每個所述相機控制裝置包括至少一個相機控制模塊以及至少一個信號隔離模塊，所述相機控制模塊個數(shù)等于所述信號隔離模塊個數(shù);所述每個相機控制模塊并聯(lián)至所述MCU模塊，所述相機控制模塊與所述信號隔離模塊一一對應連接，每個所述相機控制模塊包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3以及電阻R4，所述MCU模塊通過所述電阻Rl、電阻R2、電阻R3或電阻R4連接至所述信號隔離模塊。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，能夠準確實時控制圖像采集裝置進行產(chǎn)品圖像捕獲，確保每件產(chǎn)品質量，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)過程中的損耗;并且本發(fā)明系統(tǒng)支持多臺相機長距離檢測，有效的避免了工廠產(chǎn)線因操作空間不足導致的安裝問題。
【附圖說明】
[0010]下面參照附圖結合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0011]圖1是本發(fā)明一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)的【具體實施方式】示意圖一。
[0012]圖2是本發(fā)明一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)的【具體實施方式】示意圖二。
[0013]圖3是本發(fā)明一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)的原理圖。
【具體實施方式】
[0014]請參閱圖1和圖2所示，本發(fā)明模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，包括MCU模塊，還包括輸入輸出模塊以及至少一個相機控制裝置;所述MCU模塊分別連接至所述輸入輸出模塊以及每個相機控制裝置。
[0015]每個所述相機控制裝置包括多路信號分流模塊以及信號隔離模塊;所述MCU模塊通過所述多路信號分流模塊連接至所述信號隔離模塊，所述多路信號分流模塊包括邏輯器件、電阻R5、電阻R6、電阻R7、三極管Ql，所述M⑶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Ql的基極，所述三極管Ql的集電極連接至電源，所述三極管Ql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，所述邏輯器件型號為74HC4066。
[0016]每個所述相機控制裝置包括至少一個相機控制模塊以及至少一個信號隔離模塊，所述相機控制模塊個數(shù)等于所述信號隔離模塊個數(shù);所述每個相機控制模塊并聯(lián)至所述MCU模塊，所述相機控制模塊與所述信號隔離模塊一一對應連接，每個所述相機控制模塊包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3以及電阻R4，所述M⑶模塊通過所述電阻Rl、電阻R2、電阻R3或電阻R4連接至所述信號隔離模塊。
[0017]本發(fā)明【具體實施方式】如下:
[0018]如圖1至3所示，本設計主要包括主模塊、輸入輸出模塊及可多個級聯(lián)的相機控制模塊。其中主模塊為基礎模塊，包括電源模塊、可編程MCU、模擬數(shù)字信號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聯(lián)設備供電；可編程MCU用于輸入信號的檢測處理、視覺系統(tǒng)中被檢物體的當前狀態(tài)、與外部設備通訊以及對外部設備控制信號的輸出；模擬數(shù)字信號端可接收外部環(huán)境模擬信號及數(shù)字信號，為視覺檢測系統(tǒng)提供外部設備狀態(tài)及環(huán)境信息，其中預留的多個信號接口，可以接入編碼器、傳感器、光源等常規(guī)的視覺檢測配套設備。對于編碼器、光電傳感器、金屬傳感器等脈沖信號器件，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)過光耦或晶體管等組成的電路進行電壓轉換才可接入MCU(此處編碼器在運動控制系統(tǒng)中屬于可選器件。增加編碼器能夠獲取到更多系統(tǒng)運動信息，并且可以提高整個系統(tǒng)控制精度)。對于模擬器件，若工作電壓與MCU在同一范圍，則可直接接入到相應模擬輸入接口；若不在同一范圍，則需要通過外部轉換后才可接入。對于MCU來說，將脈沖信號認為是數(shù)字信號，將在特定范圍內連續(xù)變化的信號認為是模擬信號。
[0019]輸入輸出模塊擴展方法采用以下幾種:并行擴展可使用TTL、CM0S電路鎖存器或三態(tài)門實現(xiàn)，如:74LS244、74LS273<J/0端口可模擬I2C、SPI等接口，可實現(xiàn)少數(shù)1端口控制多個器件。I/O擴展使用譯碼器，如74LS138。
[0020]輸入輸出模塊使用modbus總線通信協(xié)議，實現(xiàn)外部設備與運動控制器的信息交互，并根據(jù)通信內容進行相關數(shù)據(jù)處理以及輸入輸出相關控制。[0021 ]相機控制模塊是連接相機和MCU的中間件，其功能實現(xiàn)主要由兩部分組成，軟件程序調控和硬件電路分流控制，可根據(jù)實際產(chǎn)線需求進行級聯(lián)擴展。軟件程序調控部分主要產(chǎn)生相機圖像采集的觸發(fā)信號。而硬件電路分流控制部分通過多路選擇電路來實現(xiàn)多路傳輸通道選擇，以此來實現(xiàn)各相機控制信號的相互隔離和同時使用。
[0022]硬件分流控制有兩種實現(xiàn)方式:第一種方式，通過圖1中74HC4066邏輯器件實現(xiàn)。M⑶輸出信號CTLl，74HC4066根據(jù)CTLl信號實現(xiàn)內部開關電路的切換，如:當CTLl信號為高電平時，74HC4066 13引腳輸入為高電平，此時內部開關I打開，74HC4066第I引腳和第2引腳導通，S卩M⑶輸出的信號CH1_IN會從引腳2以CH1_0UT信號輸出。同理，對于多路信號輸出控制，只需要按第一路電路連接方式即可實現(xiàn)。第二種方式，通過圖2中PCB板上預留的多路可選電阻進行通路選擇，即對于相同PCB不同編號的電路板，在使用時只焊接與該編號對應的電阻。如圖中所示，若該PCB用于相機控制信號為“輸出信號”，MCU端輸出可用的信號有“信號1-3”，則可通過圖中R1-R4選擇性的焊接，可實現(xiàn)不同相機的信號選擇，MCU模塊發(fā)送相機控制信號至相機控制模塊，每個相機控制模塊預留兩個輸出信號相同的相機控制信號接口，以實現(xiàn)多個相機控制模塊的并聯(lián)。即MCU模塊連接至相機控制模塊I，相機控制模塊2連接至相機控制模塊I中預留出的另一個接口上，以此類推，后級相機模塊均連接至前一個相機控制模塊上。上述分流方式適用于面陣相機以及線陣相機。
[0023]本發(fā)明的運動同步實現(xiàn)原理:編碼器與傳感器信號通過模擬數(shù)字信號輸入輸出端口將經(jīng)隔離后的信號傳送至M⑶，M⑶根據(jù)傳感器及編碼器信號計算出產(chǎn)品圖像采集時間點并發(fā)出觸發(fā)信號給相機控制模塊，相機控制模塊控制相機采圖，以上描述對象為單臺檢測機系統(tǒng)。
[0024]在多臺檢測機系統(tǒng)中，存在多個相機控制模塊的級聯(lián)情況。發(fā)明中每臺相機配備一塊相機控制模塊，且各個相機控制模塊間是級聯(lián)起來的。在系統(tǒng)運行中，MCU根據(jù)系統(tǒng)運行相關信息，在適當?shù)臅r刻會產(chǎn)生相機控制信號給相機控制模塊。相機控制模塊通過多路信號控制電路將該信號進行轉換后即可控制相機進行圖像采集。這樣通過軟件和硬件相結合的方式，便完成了多臺檢測機系統(tǒng)的協(xié)調控制。
[0025]如圖3所示，本發(fā)明模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)如下:將電源模塊、主控模塊(SPMCU模塊)、輸入輸出模塊、相機控制模塊，以及系統(tǒng)用到的編碼器、傳感器等按照系統(tǒng)使用說明根據(jù)現(xiàn)場使用情況逐步進行安裝，安裝完成后，對相關信號線連接并檢查無誤后開啟電源開關。同時打開PC端系統(tǒng)調試軟件，對運動控制器系統(tǒng)的相關模塊進行測試(包括普通輸入、輸出，通信，相機控制，報警等等)。以上測試完成后，即可開啟工廠生產(chǎn)線，M⑶模塊根據(jù)接收到的外部信號(編碼器、傳感器)計算當前產(chǎn)線產(chǎn)品的運行狀態(tài)，并將計算結果通過總線接口傳送至PC，以及在相應時刻通過發(fā)送相機控制信號給相機控制模塊(MCU模塊向相機控制模塊的傳送可根據(jù)實際應用獨立使用或級聯(lián)使用)。相機控制單元對接收到的信號進行相應轉換并送至相機，觸發(fā)相機進行圖像捕獲。
[0026]雖然以上描述了本發(fā)明的【具體實施方式】，但是熟悉本技術領域的技術人員應當理解，我們所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用于對本發(fā)明的范圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本發(fā)明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本發(fā)明的權利要求所保護的范圍內。
【主權項】
1.一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，包括MCU模塊，其特征在于:還包括輸入輸出模塊以及至少一個相機控制裝置;所述MCU模塊分別連接至所述輸入輸出模塊以及每個相機控制裝置。2.如權利要求1所述的一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，其特征在于:每個所述相機控制裝置包括多路信號分流模塊以及信號隔離模塊;所述MCU模塊通過所述多路信號分流模塊連接至所述信號隔離模塊。3.如權利要求2所述的一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述多路信號分流模塊包括邏輯器件、電阻R5、電阻R6、電阻R7、三極管Ql，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Ql的基極，所述三極管Ql的集電極連接至電源，所述三極管Ql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。4.如權利要求3所述的一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述邏輯器件型號為74HC4066。5.如權利要求1所述的一種模塊化可分布式運動控制系統(tǒng)，其特征在于:每個所述相機控制裝置包括至少一個相機控制模塊以及至少一個信號隔離模塊，所述相機控制模塊個數(shù)等于所述信號隔離模塊個數(shù);所述每個相機控制模塊并聯(lián)至所述MCU模塊，所述相機控制模塊與所述信號隔離模塊一一對應連接，每個所述相機控制模塊包括電阻RU電阻R2、電阻R3以及電阻R4，所述M⑶模塊通過所述電阻Rl、電阻R2、電阻R3或電阻R4連接至所述信號隔離模塊。
【文檔編號】G05B19/418GK105974903SQ201610530488
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】黃旭東, 王瑋, 李云鋒, 林宇
【申請人】福州覺感視覺軟件科技有限公司