基于FPGA的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置的制作方法

本发明涉及结构光相机的驱动电路，具体来说是针对结构光模组脉冲电源发生和脉冲功率检测领域。

背景技术：

1、随着影像技术的发展，摄像头技术已经从2d时代走向了3d时代，tof和结构光二种不同类型的3d相机技术应运而生。结构光相机拥有相对于tof模组像素高的特性，且结构光相机已普遍应用于人脸识别、物品的3d识别、手势识别等领域。现市面上尚没有性能较好可编程脉冲电源用于tof的生产，且一些国外的仪器仪表体积都较大，并不适用于实际量产使用，一方面在程控方面有较大困难尚没有支持26路以上的程控脉冲仪器，另一方面设备的笨重加大了tof测试设备的制造成本。

2、在此基础上，本发明便是自主研发提供了一种可以支持大功率结构光光源脉冲发生电路，能够对结构光所需的微秒级高精度结构光脉冲电源pwm驱动，可以分别驱动26行以上结构光的大功率结构光脉冲电源，并且可以根据需求对模组的封装的芯片进行开短路测试，可以使用电脑、服务器等方式对电源进行远程驱动并由fpga对每100us对脉冲功率进行读取的脉冲电源发生装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是解决结构光脉冲电源发生问题，解决当前主要由国外提供的仪器脉冲电源驱动结构光不便于产线使用的问题，并且解决对脉冲电源进行高速功率监控检测的问题。

2、本发明的技术解决方案是这样实现的：基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，包含电源发生模块、脉冲电源发生及功率检测模块、fpga主控制模块和mcu芯片模块；所述脉冲电源发生及功率检测模块与电源发生模块电性连接，脉冲电源发生及功率检测模块提供n路大电流脉冲电源，n＞26，fpga主控制模块对n路大电流脉冲电源进行pwm控制；所述fpga主控制模块与mcu芯片模块电性连接，mcu芯片模块通过usb和/或千兆网与主机端交互通信，脉冲电源发生及功率检测模块用于连接结构光产品。

3、优选的，所述的n路大电流脉冲电源的电压可调范围为0.8v-6v，n＝30，fpga主控制模块控制30路大电流脉冲电源同步调节。

4、优选的，所述的n路大电流脉冲电源的周期为33.3ms，上升沿与下降沿不超过100us，由fpga主控制模块完成对n路大电流脉冲电源的功率进行每100us/次检测。

5、优选的，所述的mcu芯片模块采用单片机ch569w。

6、优选的，所述的单片机ch569w通过usb2.0与电脑端进行实时通信。

7、优选的，所述的单片机ch569w通过rgmii与以太网phy芯片rtl8211fi-cg相连，兼容1000m/100m/10m以太网通信，与pc、服务器或交换机进行远距离的实时通信。

8、优选的，所述的fpga主控制模块上连接有拥有光电隔离的io口，以及经过电平转换level shi fter型io口。

9、优选的，还包含开短路测试模块，结构光产品通过开短路测试模块连接fpga主控制模块，开短路测试模块上设置有开关电路；当进行开短路测试时，结构光产品与脉冲电源发生及功率检测模块断开；当不需要开短路测试时，结构光产品与开短路测试模块断开。

10、由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

11、1.本发明首先提供了一种基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，能够对结构光所需的微秒级高精度结构光脉冲电源pwm驱动，可以分别驱动26行以上结构光的大功率结构光脉冲电源，可最多提供30行结构光脉冲电源驱动，单路脉冲电源瞬时电流可达200ma,脉冲电源电压0.8v-6v可调。

12、并且在此次结构光产品需求中脉冲电源周期为33.3ms,脉冲电流单周期仅为0.8ms脉冲电源可实现微秒级可调，脉冲电源上下电时间皆控制在100us内。

13、2.本发明还提供了usb2.0 uvc和千兆gige以太网二种不同的通信方式，方便可以与电脑、服务器通信。

14、3.本发明还提供了o/s开短路测试，可以检测结构光模组的焊接、pcb、芯片特性，管控其硬件特性。

15、4.该发明可以对脉冲电源电流和电压100us/次进行采集，实现30路脉冲电源100us/次的功率采集。为实现30路脉冲电源间的同步，30路电源采用同一路电压输入，fpga同时对总电流和电压进行了采集。

16、5.本发明还提供了多个扩展io口，包含光耦和电平转换io口，便于后期扩展需要。

技术特征：

1.基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：包含电源发生模块、脉冲电源发生及功率检测模块、fpga主控制模块和mcu芯片模块；所述脉冲电源发生及功率检测模块与电源发生模块电性连接，脉冲电源发生及功率检测模块提供n路大电流脉冲电源，n＞26，fpga主控制模块对n路大电流脉冲电源进行pwm控制；所述fpga主控制模块与mcu芯片模块电性连接，mcu芯片模块通过usb和/或千兆网与主机端交互通信，脉冲电源发生及功率检测模块用于连接结构光产品。

2.根据权利要求1所述的基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：所述的n路大电流脉冲电源的电压可调范围为0.8v-6v，n＝30，fpga主控制模块控制30路大电流脉冲电源同步调节。

3.根据权利要求1或2所述的基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：所述的n路大电流脉冲电源的周期为33.3ms，上升沿与下降沿不超过100us，由fpga主控制模块完成对n路大电流脉冲电源的功率进行每100us/次检测。

4.根据权利要求1所述的基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：所述的mcu芯片模块采用单片机ch569w。

5.根据权利要求4所述的基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：所述的单片机ch569w通过usb2.0与电脑端进行实时通信。

6.根据权利要求4所述的基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：所述的单片机ch569w通过rgmii与以太网phy芯片rtl8211fi-cg相连，兼容1000m/100m/10m以太网通信，与pc、服务器或交换机进行远距离的实时通信。

7.根据权利要求1所述的基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：所述的fpga主控制模块上连接有拥有光电隔离的io口，以及经过电平转换levelshifter型io口。

8.根据权利要求1所述的基于fpga的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，其特征在于：还包含开短路测试模块，结构光产品通过开短路测试模块连接fpga主控制模块，开短路测试模块上设置有开关电路；当进行开短路测试时，结构光产品与脉冲电源发生及功率检测模块断开；当不需要开短路测试时，结构光产品与开短路测试模块断开。

技术总结
本发明公开了基于FPGA的结构光脉冲电源发生和脉冲功率检测装置，包含电源发生模块、脉冲电源发生及功率检测模块、FPGA主控制模块和MCU芯片模块；本发明目的是为结构光模组提供一个电压可调范围为0.8‑6V拥有瞬间大电流，可以对26路以上结构光进行大电流脉冲驱动，脉冲电源的上升沿下降沿控制在100us以内，26路脉冲电源需同步且可以拥有PWM微秒级脉冲电源信号可调的电源发生装置，并且该装置还需要对其电源脉冲信号时时的功率(包含电压和电流)监控，并且在结构光模组测试时先检测开短路，避免焊接问题对产品的损伤，要求装置可以通过网口或USB2.0与PC相连，便于PC端软件的时时控制并将结构上传至服务器或电脑。

技术研发人员：钟岳良,李长水,夏远洋
受保护的技术使用者：昆山软龙格自动化技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15