[發(fā)明專利]基于ARM系統(tǒng)的多孔徑快速拼接成像控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210541036.5
• 申請日: 2022-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN114995219A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林忠麟;劉文超;黃峰;莊嘉權(quán);甘錦裕
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學(xué)俊

本發(fā)明提出一種基于ARM系統(tǒng)的多孔徑快速拼接成像控制系統(tǒng)，包括：上位機(jī)、ARM控制器、JTAG/SWD通信接口、USART串口通信模塊、多路電源轉(zhuǎn)換模塊、N路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、N路步進(jìn)電機(jī)、M孔徑相機(jī)、棱鏡旋轉(zhuǎn)同步模塊和圖像處理模塊。旨在提高旋轉(zhuǎn)雙棱鏡多孔徑成像系統(tǒng)圖像輸出的快速性、實(shí)時(shí)性，其次，在多個(gè)棱鏡旋轉(zhuǎn)的同時(shí)保證多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡的同步性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于ARM處理器控制系統(tǒng)、成像控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于ARM系統(tǒng)的多孔徑快速拼接成像控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著嵌入式技術(shù)的快速發(fā)展，嵌入式處理器的性能得到了大幅度的提高，嵌入式實(shí)時(shí)控制功能逐漸完善，基于嵌入式處理器的控制系統(tǒng)同時(shí)被廣泛應(yīng)用在無人車、無人機(jī)、無人船等各種工業(yè)領(lǐng)域，基于嵌入式處理器的控制系統(tǒng)在控制多路步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)上也變得更加快速、穩(wěn)定、可靠。同樣，基于嵌入式處理器的控制系統(tǒng)也可以被應(yīng)用于多孔徑成像系統(tǒng)領(lǐng)域。

比如在9組旋轉(zhuǎn)雙棱鏡成像系統(tǒng)當(dāng)中，一個(gè)嵌入式處理器可以作為控制系統(tǒng)的主控單元，采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)控制N路電機(jī)單獨(dú)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)可以根據(jù)九孔徑相機(jī)成像系統(tǒng)擴(kuò)大成像視場的功能需要，對嵌入式處理器進(jìn)行相應(yīng)程序的編寫，以提高九孔徑成像系統(tǒng)的成像時(shí)間和成像視場大小，增加成像系統(tǒng)的便捷性和可靠性。

對于多路步進(jìn)電機(jī)的控制，有多種方式。大致可以將現(xiàn)有技術(shù)分為以下三類：（1）運(yùn)動(dòng)控制卡控制；PLC控制；單片機(jī)控制。但一般只能控制數(shù)量較少的電機(jī)個(gè)數(shù)，且實(shí)時(shí)性難以保證，如果想要同時(shí)控制更多數(shù)量的步進(jìn)電機(jī)，則需要增加控制器或者單片機(jī)的數(shù)量。（2）《模塊化多軸步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》(專利號(hào)202022444689.X)中采用運(yùn)動(dòng)控制器(通常為MCU或DSP)加驅(qū)動(dòng)器的方式，通過將各單元進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)并用快速電纜相連，這種方法原件多且電路復(fù)雜，不利于小型化，成本較高。（3）《基于STM32控制L6470H驅(qū)動(dòng)器的多軸步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)》(專利號(hào)201710932658.X)提出基于ARM的控制方法，這種控制方法通常適用于三軸步進(jìn)電機(jī)的控制，當(dāng)需要對更多路步進(jìn)電機(jī)控制時(shí)，需要多個(gè)ARM核心，同樣不利于集成。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于ARM系統(tǒng)的多孔徑快速拼接成像控制系統(tǒng)，旨在提高旋轉(zhuǎn)雙棱鏡多孔徑成像系統(tǒng)圖像輸出的快速性、實(shí)時(shí)性，其次，在多個(gè)棱鏡旋轉(zhuǎn)的同時(shí)保證多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡的同步性。

其提供的系統(tǒng)包括上位機(jī)、ARM控制器、JTAG/SWD通信接口、USART串口通信模塊、多路電源轉(zhuǎn)換模塊、N路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、N路步進(jìn)電機(jī)、M孔徑相機(jī)、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、棱鏡旋轉(zhuǎn)同步模塊、圖像處理模塊。上位機(jī)通過USART串口通訊模塊發(fā)送控制信號(hào)給ARM控制器；JTAG/SWD通信接口模塊可用于將控制程序代碼燒錄到ARM控制器；ARM控制器作為控制系統(tǒng)的主控單元，可以接收和處理上位機(jī)所發(fā)送的控制信號(hào)，并發(fā)送脈沖控制信號(hào)至N路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；N路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)至N路步進(jìn)電機(jī)，對N路步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，兩路步進(jìn)電機(jī)控制一組旋轉(zhuǎn)雙棱鏡孔徑，從而實(shí)現(xiàn)N路步進(jìn)電機(jī)對M孔徑相機(jī)的控制；圖像處理模塊使用圖像拼接技術(shù)將多孔徑相機(jī)采集到的圖像信息進(jìn)行集中處理，最終進(jìn)行圖像輸出?；贏RM實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一種實(shí)現(xiàn)棱鏡旋轉(zhuǎn)同步控制方法，該方法可有效提高圖像拼接的速度，降低成像時(shí)間，并保障多個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡的同步性。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種基于ARM系統(tǒng)的多孔徑快速拼接成像控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：上位機(jī)、ARM控制器、JTAG/SWD通信接口、USART串口通信模塊、多路電源轉(zhuǎn)換模塊、N路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、N路步進(jìn)電機(jī)、M孔徑相機(jī)、棱鏡旋轉(zhuǎn)同步模塊和圖像處理模塊；

所述上位機(jī)通過USART串口通訊模塊向ARM控制器發(fā)送控制信號(hào)；

所述JTAG/SWD通信接口模塊用于將控制程序代碼燒錄到ARM控制器；

所述ARM控制器作為控制系統(tǒng)的主控單元，用于接收和處理上位機(jī)所發(fā)送的控制信號(hào)，并發(fā)送脈沖控制信號(hào)至N路步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；