一种NPN型并行快速响应接口电路及图像处理系统的制作方法

本实用新型涉及图像处理技术领域，特别涉及一种NPN型并行快速响应接口电路及图像处理系统。

背景技术：

目前，随着图像处理和模式识别等技术的快速发展，在如工业自动化等领域，图像处理系统得到了广泛应用。并具体涉及到工业生产中各种各样的检查、测量和零件识别应用，例如手机零件自动化装贴，其特点是需要连续大批量生产、对装贴质量的要求非常高。之前这种带有高度重复性和智能性的工作只能靠人工检测来完成，但是现在可以通过配备图像处理系统辅助的自动化设备完成。

一般图像处理系统包括相机、控制器、PLC以及PC等设备。控制器利用输入/输出接口电路，即通过输入接口把外部设备的各种状态或信息读入CPU，按照用户程序执行运算与操作，同时又通过输出接口将处理结果送给被控制对象，驱动各种执行机构，实现工业生产过程的自动控制。但是在手机零件自动化装贴领域内，一般手机零件尺寸微小，且需要实时快速的精确测量。所以此时需要保证图像处理系统的使用可靠性，如果直接采用一般的输入/输出电路，其延迟时间和抗干扰能力并不能很好满足工业生产的需求，不能方便实际控制系统使用。

因而现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种NPN型并行快速响应接口电路及图像处理系统，具有信号交换可靠且延迟时间短的优点。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种NPN型并行快速响应接口电路，包括：

多个用于连接直流电源或输入开关量信号的输入接口；

多个用于连接直流电源或输出驱动负载的电平信号的输出接口；

用于将开关量信号转换为标准信号并输入PLC控制电路的输入单元；

用于将PLC控制电路产生的输出信号转换成电平信号并输出的输出单元；

所述输入单元包括直流输入单元和第一光电耦合电路，所述输出单元包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第一二极管、第一电容、第二电容和第二光电耦合电路，所述直流输入单元连接多个输入接口和第一光电耦合电路，第一光电耦合电路还连接PLC控制电路，PLC控制电路还连接第二光电耦合电路，第一电阻的一端连接第二光电耦合电路，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第一三极管的基极，第二电阻的另一端连接第一三极管的发射极、第一二极管的正极、第一电容的一端、第二电容的一端和输出接口，第一三极管的集电极连接第一电容的另一端、第一二极管的负极、第二电容的另一端和输出接口。

所述的NPN型并行快速响应接口电路中，所述直流输入单元包括第三电容、第三电阻、第四电阻和第二二极管，所述第三电容的一端连接输出接口和第三电阻的一端，第三电容的另一端连接输出接口、第四电阻的一端、第二二极管的负极和第一光电耦合电路，第三电阻的另一端连接第四电阻的另一端、第二二极管的正极和第一光电耦合电路。

所述的NPN型并行快速响应接口电路中，所述第一光电耦合电路包括第三二极管和第二三极管，第三二极管与第二三极管耦合，第三二极管的负极连接第二二极管的正极、第三电阻的另一端和第四电阻的另一端，第三二极管的正极连接第二二极管的负极、第四电阻的一端、第三电容的另一端和输入接口，第二三极管的集电极连接PLC控制电路，第二三极管的发射极连接PLC控制电路。

所述的NPN型并行快速响应接口电路中，所述第二光电耦合电路包括反相器、第五电阻、第四二极管和第三三极管，第四二极管与第三三极管耦合，反相器的输入端连接PLC控制电路，反相器的输出端连接第四二极管的负极，第四二极管的正极连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端输入上拉电压，第三三极管的集电极连接输出接口，第三三极管的发射极连接第一电阻的一端。

一种图像处理系统，包括控制器、分别连接控制器的相机和PLC、以及与PLC连接的PC，还包括如以上所述的NPN型并行快速响应接口电路，所述NPN型并行快速响应接口电路设置于控制器上。

相较于现有技术，本实用新型提供了一种NPN型并行快速响应接口电路及图像处理系统，其中，所述NPN型并行快速响应接口电路包括多个用于连接直流电源或输入开关量信号的输入接口；多个用于连接直流电源或输出驱动负载的电平信号的输出接口；用于将开关量信号转换为标准信号并输入PLC控制电路的输入单元；用于将PLC控制电路产生的输出信号转换成电平信号并输出的输出单元；所述输入单元包括直流输入单元和第一光电耦合电路，所述输出单元包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第一二极管、第一电容、第二电容和第二光电耦合电路，所述直流输入单元连接多个输入接口和第一光电耦合电路，第一光电耦合电路还连接PLC控制电路，PLC控制电路还连接第二光电耦合电路，第一电阻的一端连接第二光电耦合电路，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第一三极管的基极，第二电阻的另一端连接第一三极管的发射极、第一二极管的正极、第一电容的一端、第二电容的一端和输出接口，第一三极管的集电极连接第一电容的另一端、第一二极管的负极、第二电容的另一端和输出接口。本实用新型中的NPN型并行快速响应接口电路，具有信号交换可靠且延迟时间短的优点，且通过本实用新型提供的图像处理系统，能在工业自动化控制中实现精确测量与控制执行的目的。

附图说明

图1为本实用新型提供的NPN型并行快速响应接口电路的电路原理图。

图2为本实用新型提供的图像处理系统的结构框图。

具体实施方式

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种NPN型并行快速响应接口电路，具有信号交换可靠且延迟时间短的优点。

为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，为本实用新型提供的一种NPN型并行快速响应接口电路的电路原理图（与实际电路图有差异，但为了方便表示，本实用新型将接口电路和PLC控制电路合并表示，并不示出其余相关电路），所述接口电路包括：

多个用于连接直流电源或输入开关量信号的输入接口（图中未标号）；

多个用于连接直流电源或输出驱动负载的电平信号的输出接口（图中未标号）；

用于将开关量信号转换为标准信号并输入PLC控制电路的输入单元10；

用于将PLC控制电路产生的输出信号转换成电平信号并输出的输出单元20；

所述输入单元10包括直流输入单元11和第一光电耦合电路12，所述输出单元20包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第一二极管D1、第一电容C1、第二电容C2和第二光电耦合电路21，所述直流输入单元11连接多个输入接口和第一光电耦合电路12，第一光电耦合电路12还连接PLC控制电路，PLC控制电路还连接第二光电耦合电路21，第一电阻R1的一端连接第二光电耦合电路21，第一电阻R1的另一端连接第二电阻R2的一端和第一三极管Q1的基极，第二电阻R2的另一端分别连接第一三极管Q1的发射极、第一二极管D1的正极、第一电容C1的一端和第二电容C2的一端、还连接输出接口，第一三极管Q1的集电极分别连接第一电容C1的一端、第一二极管D1的负极和第二电容C2的一端、还连接输出接口。其中，第一二极管D1为稳压二极管。

其中，输入接口包括与直流电源的负极连接的多个输入端子S1以及与直流输入电源U1的正极连接的come in端子S2，输出接口包括与直流输出电源U2的正极连接的come in端子S2、与直流输出电源的负极连接的come out端子S3以及与外部负载连接的多个输出端子S4。在输入单元10，当改变各输入端子与COM IN端子之间的电位差为一定值以上时，可以改变输入单元10的输入状态为on状态；当改变各输入端子与come in端子之间的电位差为一定值以下时，可以改变输入单元10的输入状态为off状态；进而可以通过输入单元10改变输出单元20的输出状态从而对外部负载进行控制。

在手机零件自动化装贴领域，输入/输出并行接口电路输入的开关量信号可为现场按钮、选择开关、行程开关、继电器触点等各种开关量信号，而输入单元10可以对开关量信号起到信号调理、滤波和光电隔离等作用，故可通过输入单元10将开关量信号转换为PLC控制电路的内部标准信号。PLC控制电路用于接收输入单元10输入的信号，并依据设定程序进行执行运算与操作，然后通过输出单元20将输出信号送给外部负载，即驱动各种执行机构。需要注意的是，PLC控制电路不包括在本实用新型提供的接口电路内，且因PLC控制电路对于本领域技术人员而言为常规电路，故本实用新型在此不对其电路结构进行赘述。

具体的，所述直流输入单元11包括第三电容C3、第三电阻R3、第四电阻R4和第二二极管D2，所述第三电容C3的一端通过多个输入接口连接直流输入电源的负极、还连接第三电阻R3的一端，第三电容C3的另一端分别连接第四电阻R4的一端、第二二极管D2的负极和直流输入电源的正极、还连接第一光电耦合电路12，第三电阻R3的另一端连接第四电阻R4的一端和第二二极管D2的正极、还连接第一光电耦合电路12。

其中，直流输入单元11的开关量信号的电压一般可采用12～24V。第四电阻R4可起到限流作用，使第一光电耦合电路12的电流限制在安全值。并联在直流输入单元11的输入端口与地之间的第三电容C3可用来来吸收干扰脉冲，第三电阻R3为金属薄膜电阻，其可用来限制输入端口的峰值电流。通过上述输入单元10和输出单元20的设置，输入单元10的on/off状态切换延迟时间均可达到0.1ms以下，极大提高了接口电路的响应速度。

进一步的，所述第一光电耦合电路12包括第三二极管D3和第二三极管Q2，第三二极管D3与第二三极管Q2耦合（把发光二极管和三极管封装在一起），第三二极管D3的负极连接第二二极管D2的正极和第三电阻R3的另一端、还连接第四电阻R4的另一端，第三二极管D3的正极分别连接第二二极管D2的负极、第四电阻R4的一端和第三电容C3的另一端、还连接输入接口，第二三极管Q2的集电极连接PLC控制电路，第二三极管Q2的发射极连接PLC控制电路。

更进一步的，所述第二光电耦合电路21包括反相器T1、第五电阻R5、第四二极管D4和第三三极管Q3，第四二极管D4与第三三极管Q3耦合，反相器T1的输入端连接PLC，反相器T1的输出端连接第四二极管D4的负极，第四二极管D4的正极连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端连接上拉电压，第三三极管Q3的集电极连接输出接口，第三三极管Q3的发射极连接第一电阻R1的一端。

第一光电耦合电路12和第二光电耦合电路21通过第三二极管D3与第二三极管Q2的光耦合，以及通过第四二极管D4与第三三极管Q3耦合的光耦合，可将PLC控制电路的输入、输出以光为媒介传输电信号，对PLC控制电路的输入、输出电信号有良好的隔离作用。从而增强了所述NPN型并行快速响应接口电路的电绝缘能力和抗干扰能力。其中，反相器T1具有使输入信号的相位反转并提升带负载能力的作用，第五电阻R5起到上拉电阻的作用。

对于输出单元20，其可以将PLC控制电路产生的输出信号转换成外部所需的电平信号，并以此驱动外部负载。其中，外部负载通过输出接口中的各输出端子连接输出单元20，其包括被控对象中各种执行元件，如接触器、电磁阀、指示灯、调节阀、调速装置等。第一电阻R1起限流作用；第二电阻R2为负载电阻，可在第二光耦电路导通时，使其输出晶体管可靠饱和；而在第二光耦电路截止时，第一三极管Q1可靠饱和。第一电容C1和第二电容C2起到滤波作用。

本实用新型还提供一种图像处理系统，如图2所示，其包括控制器200、分别连接控制器200的相机300和PLC400、以及与PLC400连接的PC500，所述PLC400中设置有PLC控制电路，还包括如以上所述的NPN型并行快速响应接口电路100，所述NPN型并行快速响应接口电路100设置于控制器200上。所述图像处理系统可用于如手机零件自动化装贴等领域内，并具体用于辅助自动化装贴设备的检测定位。在具体实施例中，用户可通过PC对PLC以及控制器进行自动化装贴程序的编程，并由通过上述的NPN型并行快速响应接口电路中的输入接口把外部设备读取的各种状态或信息由控制器读入PLC的CPU并结合相机输入的信息，按照自动化装贴程序进行执行运算与操作，同时又通过NPN型并行快速响应接口电路中的输出接口将处理结果送给被控制对象，驱动各种执行机构，完成完整和稳固地快速拾取所需贴装的辅料，并对吸取的辅料进行位置和角度偏差纠正，并快速和准确地把所有拾取的辅料贴装在基板指定的位置上。从而可靠的实现手机零件装贴过程的自动控制。

综上所述，本实用新型提供了一种NPN型并行快速响应接口电路及图像处理系统，其中，所述NPN型并行快速响应接口电路包括多个用于连接直流电源或输入开关量信号的输入接口；多个用于连接直流电源或输出驱动负载的电平信号的输出接口；用于将开关量信号转换为标准信号并输入PLC控制电路的输入单元；用于将PLC控制电路产生的输出信号转换成电平信号并输出的输出单元；所述输入单元包括直流输入单元和第一光电耦合电路，所述输出单元包括第一电阻、第二电阻、第一三极管、第一二极管、第一电容、第二电容和第二光电耦合电路，所述直流输入单元连接多个输入接口和第一光电耦合电路，第一光电耦合电路还连接PLC控制电路，PLC控制电路还连接第二光电耦合电路，第一电阻的一端连接第二光电耦合电路，第一电阻的另一端连接第二电阻的一端和第一三极管的基极，第二电阻的另一端连接第一三极管的发射极、第一二极管的正极、第一电容的一端、第二电容的一端和输出接口，第一三极管的集电极连接第一电容的另一端、第一二极管的负极、第二电容的另一端和输出接口。本实用新型中的NPN型并行快速响应接口电路，具有信号交换可靠且延迟时间短的优点，且通过本实用新型提供的图像处理系统，能在工业自动化控制中实现精确测量与控制执行的目的。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。