一种低成本低功耗的视觉控制器的制作方法

1.本实用新型涉及视觉控制器领域，特别涉及一种低成本低功耗的视觉控制器。


背景技术：

2.在现代自动化生产过程中，机器视觉系统广泛应用于工况视察、成品检验和质量控制等领域，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。视觉控制器是机器视觉系统的重要组成部件，可以启动对外接的相机进行图像采集，然后传输给计算机，通过计算机上的视觉分析软件作出分析并输出结果给plc设备，从而监测和控制各种类型的机械设备或生产过程。现有的视觉控制器由x86芯片架构的主板和输入输出接口组成，该模式的主板成本高、功耗大，且配套的输入输出接口的价格也比较昂贵，因而不适合做视觉控制器。
3.中国专利库公开的一种视觉控制器(申请号：cn202010248664.5；授权公告号：cn111510673a)，它包括机壳、主pcb板、散热风扇、电源输入接口和电源按钮，主pcb板上设有cpu、内存、硬盘以及多个信号接口；主pcb板安装在机壳的内部，各个信号接口均嵌设在机壳的壳壁上；散热风扇贴覆在机壳某一面设有通风孔的壳壁内侧，电源输入接口、电源按钮均嵌设在机壳的壳壁上，且散热风扇、电源输入接口、电源按钮均与主pcb板电连接。
4.上述视觉控制器在生产时，由于其主板cpu由skylake/kaby lake
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s(均为x86)架构，主板的体积大因而成本高，且功耗也较高，因此不利于大量投入生产。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，降低视觉控制器的生产成本和运行功耗，本实用新型提供的一种低成本低功耗的视觉控制器，包括机壳，所述机壳内设有主板；所述主板与若干接口相连接，所述接口均嵌设于所述机壳的壳壁上；
6.所述主板为树莓派主板，所述主板的芯片架构方式为arm芯片架构；所述接口用于分别与相机、计算机和控制设备相连接。
7.进一步地，所述主板用于控制所述相机采集图像并传输给所述计算机，所述计算机用于分析图像并将分析结果通过所述主板和所述接口传输给所述控制设备。
8.进一步地，所述接口包括电源输入接口、若干gpio接口、若干usb接口、若干以太网接口和若干rs232接口。
9.进一步地，所述gpio接口通过接口电路与所述主板相连接，所述gpio接口用于连接所述控制设备进行数据传输。
10.进一步地，所述主板上设有若干gpio引脚，所述gpio引脚包括若干输入引脚和输出引脚，所述输入引脚分别与所述usb接口和所述以太网接口相连接，所述输出引脚与所述接口电路相连接。所述三极管放大器包括若干第一三极管放大器和若干第二三极管放大器，若干所述第一三极管放大器的一端与若干所述输出引脚相连接，若干所述第一三极管放大器的另一端与若干所述固态继电器的一端相连接，若干所述固态继电器的另一端通过
若干所述第二三极管放大器与若干所述gpio接口相连接。
11.进一步地，所述接口电路包括若干三极管放大器、固态继电器和硬盘，所述三极管放大器包括若干第一三极管放大器、第二三极管放大器，所述第一三极管放大器的一端与所述输出引脚相连接，所述第一三极管放大器的另一端与所述固态继电器的一端相连接，所述固态继电器的另一端与所述第二三极管放大器的基极相连接，所述第二三极管放大器的集电极与所述硬盘的一端相连接，所述硬盘的另一端与所述gpio接口相连接。
12.进一步地，所述视觉控制器还包括散热风扇，所述散热风扇与所述电源输入接口相连接。
13.进一步地，所述主板通过所述电源输入接口与所述电源相连接，所述电源输入接口用于为所述主板和所述散热风扇供电。
14.进一步地，所述相机用于采集图像，所述usb接口和所述以太网接口用于与所述相机相连接。
15.进一步地，所述rs232接口为通信接口，所述rs232接口用于用于与所述计算机进行通信。
16.与现有技术相比，本实用新型提供的一种低成本低功耗的视觉控制器，主板与若干接口相连接，主板可通过接口连接相机、计算机和控制设备，控制相机采集图像并传输给计算机，然后通过计算机分析图像并将分析结果传输给控制设备，实现生产与制造的过程控制。本实用新型提供的主板为树莓派主板，主板由arm芯片架构，体积小、功能齐全，且功耗比市场上现有的x86架构的视觉控制器低了约40％，因而无论从成本，还是功耗方面都极大改善了市场上的现有视觉控制器存在的成本高、功耗大的问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本实用新型提供的视觉控制器的原理框图；
19.图2为本实用新型提供的arm芯片的电路图；
20.图3为本实用新型提供的继电器端的电路图；
21.图4为本实用新型提供的电源接口的电路图；
22.图5为本实用新型提供的usb接口的电路图；
23.附图标记：
24.10主板
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11相机
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12计算机
25.13控制设备
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20电源输入接口
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21gpio接口
26.22usb接口
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23以太网接口
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24rs232接口
27.30散热风扇
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40电源
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50外设配件
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新
型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.下面给出具体实施例：
31.如图1所示，一种低成本低功耗的视觉控制器，包括机壳，所述机壳内设有主板10，所述主板10与若干接口20相连接，所述接口20均嵌设于所述机壳的壳壁上；
32.所述主板10为树莓派主板，所述主板10的芯片架构方式为arm芯片架构；所述接口20用于分别与相机11、计算机12和控制设备13相连接。
33.具体实施时，参考图1和图2，机壳内设有主板10，主板10与若干接口20相连接，接口20均嵌设于所述机壳的壳壁上；主板10为树莓派主板，主板10的芯片架构方式为arm芯片架构；
34.所述接口20用于分别与相机11、计算机12和控制设备13相连接；主板10用于控制相机11采集图像并传输给计算机12，计算机12用于分析图像并将分析结果通过主板10和接口传输给控制设备13，控制设备13可用于生产和制造的过程监测和控制；
35.主板10设于机壳内，主板10与若干接口相连接，接口均嵌设于机壳的壳壁上；主板上设有arm芯片，所述芯片的型号为header 20x2，主板10用于控制相机11采集图像并通过接口传输给计算机12，接口包括电源输入接口20、若干gpio接口21、若干usb接口22、若干以太网接口23和若干rs232接口24。
36.如图2、如图3所示，主板10上设有rs232端口24，rs232端口24的引脚txd与接口p9的端口2相连接，引脚rxd与接口p9的端口1相连接，接口p9的端口1和端口2组成的接口作为rs232接口24，接口p9的端口3和端口4组成的接口可作为gpio接口；rs232接口为可连接计算机12的通信接口，rs232接口24可将相机11采集到的图像发送给计算机12进行分析并接收分析结果。
37.如图2、如图3所示，主板10上设有若干gpio引脚，gpio引脚包括若干输入引脚和输出引脚，输入引脚分别与usb接口22和以太网接口23相连接，若输出引脚通过接口电路与gpio接口21相连接，gpio接口21可连接控制设备13进行数据传输，控制设备13可以是plc设备或单片机；
38.接口电路包括若干三极管放大器、固态继电器和硬盘，三极管放大器包括若干第一三极管放大器和第二三极管放大器，第二三极管放大器q6
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q10的型号均为2n5551，第二三极管放大器q11的型号为mmbt489，第一三极管放大器的一端与gpio的输出引脚相连接，第一三极管放大器的另一端与固态继电器的一端连接，固态继电器的另一端与第二三极管放大器的基极连接；接口电路工作时，第一三极管放大器导通，驱动固态继电器闭合带动第二三极管放大器导通；
39.固态硬盘的输入端3为第一输入端，输入端4为第二输入端，固态硬盘的第一输入端与主板10的5v端口相连接引入工作电源，若干固态硬盘的第二输入端与若干第二三极管放大器的集电极相连接，固态硬盘的输出端与gpio接口21相连接，固态硬盘可用于主板10的软件系统的安装和存储、读取数据信息。
40.参考图1和图4，视觉控制器还包括散热风扇30，本实施例中散热风扇30设于机壳内，散热风扇30与电源输入接口20相连接，散热风扇30可设置于机壳内设有通风孔的壳壁的一侧，散热风扇30可降低主板10的温度；
41.电源输入接口20嵌设于机壳的壳壁上，电源输入接口20的输入端与电源40相连接，电源40为dc5v，电源输入接口20的输出端分别与主板10的5v端口和散热风扇30相连接，电源输入接口20通过与电源40连接为主板10和散热风扇30供电，以及通过主板10为gpio接口21、usb接口22、以太网接口23和rs232接口24中需要供电的接口供电。
42.参考图1、图2和图5，usb接口22的端口1与主板10的5v端口相连接，usb接口22的端口2和端口3为数据端口，usb接口22的端口2和端口3分别与主板10的输入引脚相连接，端口4连接gnd；
43.以太网接口23与主板10相连接，usb接口22和以太网接口23均可连接相机11，实现主板10与相机11之间的图像数据传输；usb接口22还可连接外设配件50，外设配件50可以是鼠标、键盘或其他usb配件。
44.本实用新型提供的低成本低功耗的视觉控制器，在实际运行时，一个usb接口或以太网接口连接相机，其余usb接口连接鼠标、键盘在内的外设配件，rs232接口连接计算机，gpio接口连接控制设备，电源输入接口连接电源；打开电源开关，视觉控制器的主板的输入引脚得到上拉电平并导通，主板的芯片通过usb接口或以太网接口发送指令给相机，控制相机自动采集图像；
45.相机采集完图像后将图像发送给主板芯片，主板芯片通过rs232接口将图像发送给计算机，通过计算机上的视觉分析软件分析图像并输出结果给芯片；芯片的输出引脚输出信号，使接口电路的第一三极管放大器导通驱动固态继电器闭合，从而带动第二三极管放大器导通，最终将分析结果发送至控制设备，控制设备根据接收到的分析结果对生产与制造过程进行控制。整个工作过程中，主板的总功耗最高为6w，比采用x86架构的主板的功耗降低了约40％。
46.本实用新型提供的一种低成本低功耗的视觉控制器，主板与若干接口相连接，主板可通过接口连接相机、计算机和控制设备，控制相机采集图像并传输给计算机，然后通过计算机分析图像并将分析结果传输给控制设备，实现生产与制造的过程控制。主板为树莓派主板，主板由arm芯片架构，体积小、功能齐全，且功耗比市场上现有的x86架构的视觉控制器低了约40％，因而无论从成本，还是功耗方面都极大改善了市场上的现有视觉控制器存在的成本高、功耗大的问题。
47.尽管本文中较多的使用了诸如机壳、主板、散热风扇、相机、以太网接口、usb接口、三极管放大器、硬盘、plc设备等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
48.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限
制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。