光谱仪控制器、分布式光谱仪的级联控制系统及方法与流程

本申请涉及光谱仪领域，尤其是涉及一种光谱仪控制器、分布式光谱仪的级联控制系统及方法。

背景技术：

光谱仪又称分光仪，是一种以光电倍增管等光探测器来测量谱线不同波长位置强度的装置。光谱仪由一个入射狭缝、一个色散系统、一个成像系统和一个或多个出射狭缝组成。通过色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上（或扫描某一波段）进行强度测定。

现有的光谱仪在使用时，存在以下问题：只能单点控制和读取数据，不能多台光谱仪协同工作。因此，在进行面光源检测时，导致检测效率非常低。

技术实现要素：

为了实现多台光谱仪协同工作，提高面光源检测的效率，本申请提供一种光谱仪控制器、分布式光谱仪的级联控制系统及方法。

第一方面，本申请提供的一种光谱仪控制器，采用如下的技术方案：

一种光谱仪控制器，包括主控制器、a串行接口、b串行接口和光谱仪控制接口，所述的a串行接口、b串行接口和光谱仪控制接口分别与主控制器连接。

通过采用上述技术方案，具体的说，通过利用光谱仪控制接口与单独的光谱仪进行连接，然后再利用a串行接口和b串行接口分别与主控器或者其他的光谱仪控制器（每台光谱仪控制器同样可以连接一台单独的光谱仪）进行连接，以此类推，从而使得将各个单独的光谱仪级联起来进行协同工作、在进行面光源检测时大大提高检测效率成为可能。

优选的，所述a串行接口和b串行接口采用高速串行接口，相对于其他接口（比如网络接口、rs422接口、rs485接口、usb接口等），高速串行接口通过高速串行总线连接，由于高速串行总线的延时很小，基本可以忽略，因此当多个光谱仪控制器级联后，可以实现多光谱仪控制器分时高速传输，而且可以在进行面光源检测时，间接控制多个光谱仪进行同步采集。

第二方面，本申请提供一种分布式光谱仪的级联控制系统，采用如下的技术方案：

一种分布式光谱仪的级联控制系统，包括前述的光谱仪控制器以及主控器，所述的光谱仪控制器为多个，多个光谱仪控制器均与主控器连接。

通过采用上述技术方案，当每台光谱仪控制器连接一台单独的光谱仪后，多台光谱仪控制器与主控器连接，从而实现了主控器对多台光谱仪间接进行控制，实现了多台光谱仪协同工作，可用于高效检测面光源。

优选的，所述的多个光谱仪控制器分为一路或多路，每一路光谱仪控制器包括多个光谱仪控制器；每一路中的多个光谱仪控制器之间串行级联；每一路光谱仪控制器中任意一端的一个光谱仪控制器与主控器连接，通过采用上述技术方案，从而可以实现对更多的光谱仪控制器进行控制，进而调动更多的光谱仪协同工作，提高光源检测效率。

优选的，所述的光谱仪控制器通过高速串行总线与主控器连接，相对于其他连接方式（比如网络接口、rs422接口、rs485接口、usb接口等），从而使得光谱仪控制器与主控器之间的数据传输速度更快。

优选的，所述的主控器连接不超过16路光谱仪控制器；每一路光谱仪控制器中级联不超过1024个光谱仪控制器，从而在实现连接控制更多光谱仪的同时，使得整个系统的数据传输效率也较高；如果再继续级联更多的光谱仪控制器，则整个系统的数据传输效率就会大幅降低。

优选的，还包括外接设备，所述的外接设备与主控器连接，所述的外接设备可以方便用户用于存储数据或者发布命令。

第三方面，本申请提供一种分布式光谱仪的级联控制方法，采用如下的技术方案：

一种分布式光谱仪的级联控制方法，包括以下步骤：

在每一个光谱仪控制器的光谱仪控制接口分别连接一台光谱仪；主控器发布或转发光谱仪进行数据采集及反馈的指令；各个光谱仪控制器收到所述指令后，控制光谱仪进行数据采集并反馈回主控器。

通过采用上述技术方案，从而可以实现主控器对多台光谱仪间接进行控制，实现了多台光谱仪协同工作，可用于高效检测面光源。

优选的，所述的分布式光谱仪的级联控制方法，具体包括以下步骤：

首先，在每一个光谱仪控制器的光谱仪控制接口分别连接一台光谱仪；其次，主控器群发或转发地址发布指令；各个光谱仪控制器收到所述地址发布指令后，生成本机地址；再次，主控器发布或转发数据读取指令，光谱仪控制器将数据读取指令中的地址与自身地址进行比对；如果包括自身地址，则该光谱仪控制器控制光谱仪采集数据，并将采集到的光谱仪数据传回到主控器；否则将所述地址发布指令传送到下一级光谱仪控制器，以此类推，直至所需要采集的光谱数据全部传回到主控器。

通过采用以上方案，通过地址发布命令，给光谱仪控制器自动分配地址，从而当光谱仪控制器连接的光谱仪产品改变或者连接方式改变时，也可以直接进行数据读取，非常灵活方便。而如果采用编码的方式来对光谱仪控制器进行标识，则当光谱仪控制器连接的光谱仪产品改变或者连接方式改变时，就需要对光谱仪控制器重新进行编码，操作非常不方便。

优选的，光谱数据传回到主控器具体包括：每一路光谱仪控制器的最后一级光谱仪控制器发起回传数据的动作；然后将其采集到的光谱数据添加在数据表中与其地址对应的位置，然后再将该数据表发送到其上一级光谱仪控制器；上一级光谱仪控制器将其采集到的光谱数据也添加在数据表中与其地址对应的位置，然后再将该数据表发送到其上一级光谱仪控制器，以此类推，最终将采集的所有光谱数据传回到主控器。

通过采用上述技术方案，从而可以实现将所有采集的光谱仪数据一次性传回至主控器（而不是每个光谱仪控制器采集了光谱仪数据后单独回传至主控器），从而整体上提高了数据传输的效率。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过采用本发明中的光谱仪控制器，具体的说，通过利用光谱仪控制接口与单独的光谱仪进行连接，然后再利用a串行接口和b串行接口分别与主控器或者其他的光谱仪控制器（每台光谱仪控制器同样可以连接一台单独的光谱仪）进行连接，以此类推，从而使得将各个单独的光谱仪级联起来进行协同工作、在进行面光源检测时大大提高检测效率成为可能；

2.所述a串行接口和b串行接口采用高速串行接口，相对于其他接口（比如网络接口、rs422接口、rs485接口、usb接口等），从而当多个光谱仪控制器级联后，可以实现多光谱仪控制器同时在线高速传输；

3.通过采用本发明的分布式光谱仪的级联控制系统及方法，当每台光谱仪控制器连接一台单独的光谱仪后，多台光谱仪控制器与主控器连接，从而实现了主控器对多台光谱仪间接进行控制，实现了多台光谱仪协同工作，可用于高效检测面光源；而且可以实现主控器随时监控光谱仪的工作状态。

4.所述的主控器连接不超过16路光谱仪控制器；每一路光谱仪控制器中级联不超过1024个光谱仪控制器，从而在实现连接控制更多光谱仪的同时，使得整个系统的数据传输效率也较高；如果再继续级联更多的光谱仪控制器，则整个系统的数据传输效率就会大幅降低，无法满足时效性的要求。

附图说明

图1是本申请的一种实施例中光谱仪控制器与光谱仪的连接方框示意图；

图2是本申请的一种实施例中分布式光谱仪的级联控制系统的连接方框示意图；

图3是本申请的另一种实施例中分布式光谱仪的级联控制系统的连接方框示意图；

图4是本申请的一种实施例的分布式光谱仪的级联控制方法流程图；

图5是本申请的另一种实施例的分布式光谱仪的级联控制方法流程图。

附图标记说明：1、主控制器；2、a串行接口；3、b串行接口；4、光谱仪控制接口；5、光谱仪控制器；6、主控器；7、外接设备。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

实施例

参照图1，一种光谱仪控制器（也即下文中的光谱仪控制器5），包括主控制器1、a串行接口2、b串行接口3和光谱仪控制接口4，所述的a串行接口2、b串行接口3和光谱仪控制接口4分别与主控制器1连接。其中，主控制器1为可编程系统，可以对不同的光谱仪建立不同的模型（即使得光谱仪控制接口4与实际的光谱仪接口相适应），从而兼容更多接口类型及特性的光谱仪。另外，对于a串行接口2和b串行接口3，初始化时可以将两个接口都设为输入接口，然后主控制器1对a串行接口2和b串行接口3的状态进行监控，最终将首先接收到数据的接口设为输入接口，另外一个接口自动转换为输出接口。

可选的，为了实现多光谱仪控制器同时在线高速传输，所述a串行接口2和b串行接口3采用高速串行接口（所述a串行接口2和b串行接口3还可以采用网络接口、rs422接口、rs485接口或者usb接口，但是采用这些接口进行数据传输的速度相对于高速串行接口要低的多）。

本申请实施例还公开一种分布式光谱仪的级联控制系统。参照图2，一种分布式光谱仪的级联控制系统，包括上述的光谱仪控制器5以及主控器6，所述的光谱仪控制器5为多个，多个光谱仪控制器5均与主控器6连接。具体的，多个光谱仪控制器5均通过a串行接口2或者b串行接口3与主控器6连接。

可选的，为了实现对更多的光谱仪控制器进行控制，进而调动更多的光谱仪协同工作，提高光源检测效率，将所述的多个光谱仪控制器5分为一路或多路，每一路光谱仪控制器5包括多个光谱仪控制器5；每一路中的多个光谱仪控制器5之间串行级联；每一路光谱仪控制器5中任意一端的一个光谱仪控制器5与主控器6连接。在具体实施时，多个光谱仪控制器5之间可以通过a串行接口2和b串行接口3串行级联，比如前一级光谱仪控制器5的a串行接口2或b串行接口3与后一级光谱仪控制器5的a串行接口2串行级联，后一级光谱仪控制器5的b串行接口3再与其后一级光谱仪控制器5的a串行接口2或b串行接口3串行级联；a串行接口2和b串行接口3的结构相同，二者没有本质区别，并且初始化时可以将两个接口都设为输入接口，然后主控制器1对a串行接口2和b串行接口3的状态进行监控，最终将首先接收到数据的接口设为输入接口，另外一个接口自动转换为输出接口，从而使得a串行接口2和b串行接口3可以灵活应用于从主控器向各级光谱仪控制器5发布命令以及从各级光谱仪控制器5向主控器6回传光谱数据两种情形。

可选的，为了提高数据传输的速度（相对于其他连接方式，比如网络接口、rs422接口、rs485接口、usb接口等，从而使得光谱仪控制器与主控器之间的数据传输速度更快），所述的光谱仪控制器5通过高速串行总线与主控器6连接。

可选的，为了实现连接控制更多光谱仪的同时，使得整个系统的数据传输效率也较高（如果再继续级联更多的光谱仪控制器，则整个系统的数据传输效率就会大幅降低）所述的主控器6连接不超过16路光谱仪控制器5；每一路光谱仪控制器5中级联不超过1024个光谱仪控制器5。

可选的，为了便于用户存储数据或者发布命令，如图3所示，还可以包括外接设备7，所述的外接设备7与主控器6连接。所述外接设备7可以是pc机或者手持设备（包含安卓与linux平台）。

本申请实施例还公开一种采用上述分布式光谱仪的级联控制系统进行分布式光谱仪的级联控制方法，如图4所示，包括以下步骤：

s1.在每一个光谱仪控制器5的光谱仪控制接口4分别连接一台光谱仪；

s2.主控器6发布或转发（外接设备7发布的发布指令）光谱仪进行数据采集及反馈的指令；

s3.各个光谱仪控制器5收到所述指令后，控制光谱仪进行数据采集并反馈回主控器6（如果包含外接设备7，则主控器6可进一步把采集的光谱仪数据传输至外接设备7进行存储、显示）。

步骤s2中，主控器6发布或转发（外接设备7发布的发布指令）光谱仪进行数据采集及反馈的指令，可以为群发或者单点发送。

可选的，所述的分布式光谱仪的级联控制方法，如图5所示，具体包括以下步骤：

a.在每一个光谱仪控制器5的光谱仪控制接口4分别连接一台光谱仪；

b.主控器6群发或转发地址发布指令；

c.各个光谱仪控制器5收到所述地址发布指令后，生成本机地址；

d.主控器6发布或转发数据读取指令，

e.光谱仪控制器5将数据读取指令中的地址与自身地址进行比对；

f.如果包括自身地址，则该光谱仪控制器5控制光谱仪采集数据，并将采集到的光谱仪数据传回到主控器6；否则将所述地址发布指令传送到下一级光谱仪控制器5，转到步骤e，直至所需要采集的光谱数据全部传回到主控器6。

在实际实施时，也可以采用比如编码的方式来控制各个光谱仪控制器反馈光谱仪数据。

采用本申请中的分布式光谱仪的级联控制系统也可以实现单点发送，比如主控器6发布的数据读取命令中只包含某一个地址或编码，则群发消息后，只有和所发布命令中的地址或编码相同的光谱仪控制器5才反馈数据。

在具体实施时，直接连接主控器6的光谱仪控制器5在主控器群发采集命令时，会同步收到数据采集指令，然后将指令逐级传下去。如果在实际使用时，只用到其中一部分光谱仪控制器5，那么通过群发消息获得所有光谱仪的数据后，可以通过设置条件（比如地址或编码条件），将不需要的数据删掉。

光谱仪控制器5读取光谱仪的数据时，可以采用现有的协议进行数据传输，比如tcp、udp协议。

为了实现将所有采集的光谱仪数据一次性传回至主控器（而不是每个光谱仪控制器采集了光谱仪数据后单独回传至主控器），整体上提高数据传输的效率，可选的，步骤d中所述的光谱数据传回到主控器6具体包括：每一路光谱仪控制器5的最后一级光谱仪控制器5发起回传数据的动作；然后将其采集到的光谱数据添加在数据表中与其地址对应的位置，然后再将该数据表发送到其上一级光谱仪控制器5；上一级光谱仪控制器5将其采集到的光谱数据也添加在数据表中与其地址对应的位置，然后再将该数据表发送到其上一级光谱仪控制器5，以此类推，最终将采集的所有光谱数据传回到主控器6。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、方法、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。