基于视觉检测的控制系统
技术领域
本实用新型涉及控制系统领域，尤其是基于视觉检测的控制系统。
背景技术
视觉检测过程中，使用到各种外接设备，如光电开关、电机、工业相机、视觉光源等。这些设备在正常使用情况下，一般连接在电脑或者PLC(可编程逻辑控制器)上,组成一个简易的视觉检测系统。但是现有的技术中没有将外接设备统筹到一起，进行集中控制，信号的交互不便，导致传输和处理的不稳定性和延时性。且各个设备独立管理，远程控制调节参数繁琐。
实用新型内容
为了解决背景技术中描述的技术问题，本实用新型提供了一种基于视觉检测的控制系统。本申请集中控制视觉检测所用的外部设备，结构简单，成本较低。系统使用FPGA芯片进行信号的处理和分析，使得整个系统的结构合理化，便于信号的传输，芯片进行并行实行，每个时钟周期可以完成更多的处理任务，各独立的任务互不影响，提供了更快速的响应时间，提高了系统的稳定性和及时性。通过网口芯片，FPGA芯片可与上位机软件进行工作状态的交互。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于视觉检测的控制系统，包括FPGA芯片、电源电路、光电开关、视觉光源、工业相机、伺服电机和工控机，所述电源电路、光电开关、视觉光源、工业相机、伺服电机、工控机分别通过I/O接口与FPGA芯片电连接。
具体地，所述工控机内设有网口芯片，工控机通过网口芯片与FPGA芯片电连接。
具体地，所述FPGA芯片与光电开关之间的输入信号控制电路由电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、光电二极管D12、二极管D11、电容C116、光电耦合器U21和NPN型三极管Q1组成，电阻R41一端通过in_L输入端与光电开关相连，电阻R41另一端连接光电二极管D12的负极，光电二极管D12的正极，光电二极管D12的负极连接电阻R38的一端，电阻R38的另一端分别连接电阻R36的一端和电阻R39的一端，电阻R36的另一端分别连接电容C116的一端、二极管D11的负极、光电耦合器U21的1引脚，电阻R39的另一端分别连接电容C116的另一端、二极管D11的正极、光电耦合器U21的2引脚，光电耦合器U21的4引脚连接电阻R37的一端，电阻R37的另一端通过Rin输出端与NPN型三极管Q1的集电极连接，Rin输出端与FPGA芯片连接，光电耦合器U21的3引脚分别连接NPN型三极管Q1的基极和电阻R40的一端，电阻R40的另一端和NPN型三极管Q1的发射极分别连接DCOM。
具体地，所述视觉光源、工业相机、伺服电机与FPGA芯片之间的输出信号控制电路由电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、光电耦合器U23、N沟道场效应管M4、P沟道场效应管M5、二极管D15和光电二极管D16组成，电阻R53的一端通过MOUT输入端和FPGA芯片连接，电阻R53的另一端连接光电耦合器U23的2引脚连接，光电耦合器U23的1引脚连接电源，光电耦合器U23的3引脚接地，光电耦合器U23的4引脚分别连接电阻R50的一端和电阻R52的一端，电阻R50的另一端连接电源，电阻R52的另一端分别连接电阻R55的一端和P沟道场效应管M5的栅极，P沟道场效应管M5的源极和电阻R55的另一端分别连接电源，P沟道场效应管M5的漏极分别连接电阻R49的一端和电阻R51的一端，电阻R49的另一端接地，电阻R51的另一端分别连接电阻R54的一端和N沟道场效应管M4的栅极，电阻R54的另一端和N沟道场效应管M4的源极分别接地，N沟道场效应管M4的漏极分别连接电阻R48的一端、二极管D15的正极、DOUT输出端、电阻R56的一端，DOUT输出端连接视觉光源、工业相机、伺服电机，电阻R48的另一端连接电源，二极管D15的负极连接电源，电阻R56的另一端连接光电二极管D16的负极，光电二极管D16的正极连接电源。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种基于视觉检测的控制系统。本申请集中控制视觉检测所用的外部设备，结构简单，成本较低。系统使用FPGA芯片进行信号的处理和分析，使得整个系统的结构合理化，便于信号的传输，芯片进行并行实行，每个时钟周期可以完成更多的处理任务，各独立的任务互不影响，提供了更快速的响应时间，提高了系统的稳定性和及时性。通过网口芯片，FPGA芯片可与上位机软件进行工作状态的交互。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型的输入信号控制电路的电路图；
图3是本实用新型的输出信号控制电路的电路图；
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
图1是本实用新型的结构框图，图2是本实用新型的输入信号控制电路的电路图，图3是本实用新型的输出信号控制电路的电路图。
如附图1所示，一种基于视觉检测的控制系统，包括FPGA芯片、电源电路、光电开关、视觉光源、工业相机、伺服电机和工控机，所述电源电路、光电开关、视觉光源、工业相机、伺服电机、工控机分别通过I/O接口与FPGA芯片电连接。工控机内设有网口芯片，工控机通过网口芯片与FPGA芯片电连接。
电源电路通过降压，给各芯片提供不同的工作电压，电源电路中包含电路过载保护，提高稳定性。系统以FPGA芯片为中心，提供硬件定时的速度和稳定性，利用并行实行的功能，每个独立的处理任务都配有专用的芯片部分，互不干扰，自主运作，提高每个时钟周期内完成的处理任务数量。工控机能控制FPGA芯片，设置不同的设备参数，控制视觉光源、工业相机、伺服电机的运行情况，且能够查看时钟周期内的处理任务触发波形图，随时监控工作状态。工控机的网口芯片作为工控机和FPGA芯片中间的连接枢纽，在TCP层实现数据传输协议，本系统主要采用客户端模式，采用直接寻址方式。光电开关、工业相机、视觉光源器和伺服电机等外接设备，由FPGA芯片进行数据处理和分析。芯片提供伺服电机的方向、脉冲宽度和频率，控制流道的速度和运转方向，光电开关用来检测被检物体的位置，芯片中设置参数，在准确的时间点，进行视觉光源的频闪和工业相机的触发拍照
如附图2所示，FPGA芯片与光电开关之间的输入信号控制电路由电阻R36、电阻R37、电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、光电二极管D12、二极管D11、电容C116、光电耦合器U21和NPN型三极管Q1组成，电阻R41一端通过in_L输入端与光电开关相连，电阻R41另一端连接光电二极管D12的负极，光电二极管D12的正极，光电二极管D12的负极连接电阻R38的一端，电阻R38的另一端分别连接电阻R36的一端和电阻R39的一端，电阻R36的另一端分别连接电容C116的一端、二极管D11的负极、光电耦合器U21的1引脚，电阻R39的另一端分别连接电容C116的另一端、二极管D11的正极、光电耦合器U21的2引脚，光电耦合器U21的4引脚连接电阻R37的一端，电阻R37的另一端通过Rin输出端与NPN型三极管Q1的集电极连接，Rin输出端与FPGA芯片连接，光电耦合器U21的3引脚分别连接NPN型三极管Q1的基极和电阻R40的一端，电阻R40的另一端和NPN型三极管Q1的发射极分别连接DCOM。
光电输入控制信号通过电阻R41限流，光电二极管D12(LED灯)导通并发光。由电阻R36、电阻R38、电阻R39和电容C116组成RC滤波回路。再由二极管D11做光电耦合器U21输入两端的信号反向防护，光电耦合器U21内部发光二极管工作，输出端导通，3引脚输出高电压，使得NPN型三极管Q1导通，RIN输出端输出低电平。
如附图3所示，视觉光源、工业相机、伺服电机与FPGA芯片之间的输出信号控制电路由电阻R48、电阻R49、电阻R50、电阻R51、电阻R52、电阻R53、电阻R54、电阻R55、电阻R56、光电耦合器U23、N沟道场效应管M4、P沟道场效应管M5、二极管D15和光电二极管D16组成，电阻R53的一端通过MOUT输入端和FPGA芯片连接，电阻R53的另一端连接光电耦合器U23的2引脚连接，光电耦合器U23的1引脚连接电源，光电耦合器U23的3引脚接地，光电耦合器U23的4引脚分别连接电阻R50的一端和电阻R52的一端，电阻R50的另一端连接电源，电阻R52的另一端分别连接电阻R55的一端和P沟道场效应管M5的栅极，P沟道场效应管M5的源极和电阻R55的另一端分别连接电源，P沟道场效应管M5的漏极分别连接电阻R49的一端和电阻R51的一端，电阻R49的另一端接地，电阻R51的另一端分别连接电阻R54的一端和N沟道场效应管M4的栅极，电阻R54的另一端和N沟道场效应管M4的源极分别接地，N沟道场效应管M4的漏极分别连接电阻R48的一端、二极管D15的正极、DOUT输出端、电阻R56的一端，DOUT输出端连接视觉光源、工业相机、伺服电机，电阻R48的另一端连接电源，二极管D15的负极连接电源，电阻R56的另一端连接光电二极管D16的负极，光电二极管D16的正极连接电源。
FPGA芯片输出信号经电阻R53限流后，输入光电耦合器U23的2引脚，内部发光二极管导通，光电耦合器U23满足触发条件，输出端导通，4引脚由高电平转为低电平，经电阻R52限流后，输到场效应管M5的1引脚，因2引脚为高电平，场效应管导通，3引脚输出高电平，经电阻R51限流后，输入给场效应管M4的1引脚，因2引脚为低电平，场效应管导通，3引脚输出低电平，控制视觉光源、工业相机、伺服电机，且发光二极管导通发光，显示电路的工作状态。二极管D15提供信号的反向保护。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
