视觉控制装置、视觉缺陷检测设备和视觉控制方法

摘要

本申请公开了一种视觉控制装置、视觉缺陷检测设备和视觉控制方法。本申请的视觉控制装置不仅能够降低光源模块、电源模块和时序模块的装配难度，使视觉控制装置对光源模块和电源模块的扩展更加灵活。而且通过FPGA控制电路和通信管理电路分别实现视觉控制装置的实时信号控制及通信管理，有效防止两组电路信号相互干扰，有利于提升视觉控制装置的响应速度和扩展光源模块时的兼容性。此外，时序模块采用通信总线和触发信号线分别与至少一个光源模块和至少一个电源模块进行交互，有助于满足多个光源模块和电源模块之间的控制需求。进而满足不同应用场景下对不同视觉控制装置功能的要求，减少了应用场景变化带来变更成本。

说明书

技术领域

本申请涉及机器视觉缺陷检测技术领域，尤其是涉及到一种视觉控制装置、视觉缺陷检测设备和视觉控制方法。

背景技术

机器视觉技术目前已广泛应用于工业自动化系统中，主要作用是识别、定位、测量和检测。在机器视觉检测系统中，其中一种主要的应用场合是产品的极其微小的外观缺陷的检测，例如进行3C消费电子、半导体晶圆的缺陷检测。在这种应用场合中，与识别、定位和测量不同的是，要求采用高分辨率的相机和高均衡高亮度的光源，以达到微米或者纳米级别的缺陷的检测要求；而且，还要求对光源和相机采用频闪控制，以达到在生产的流水线中同时对多个产品的缺陷进行成像的目的。

但是，随着缺陷检测种类变多，应用场景变得越来越复杂，往往单一的中间控制器已经不能满足视觉系统灵活性扩展和定制变化的需求，从而增加应用场景变化带来系统更改的成本。例如，A产品的外观缺陷检测设备中，要求四相机和八光源的频闪控制，而B产品却需要六相机和十二路光源的频闪控制，此时基于A产品的外观缺陷检测设备无法满足B产品的检测要求，则需要重新升级整套相机、光源、控制系统，成本较高，且系统升级效率较低，不利于高效生产。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种视觉控制装置、视觉缺陷检测设备和视觉控制方法，通过可拆卸连接的连接器实现不同模块之间的灵活配置，减少了应用场景变化带来视觉系统更改的成本。

根据本申请的一个方面，提供了一种视觉控制装置，包括：

至少一个光源模块，至少一个光源模块的第一壳体上设有第一连接器，至少一个光源模块用于驱动视觉缺陷检测设备的光源发光；

时序模块，时序模块包括：

第二壳体，第二壳体上设有第二连接器，第二连接器与第一连接器

可拆卸连接；

FPGA控制电路，设于第二壳体，FPGA控制电路的第一端通过触发信号线与至少一个光源模块电连接，FPGA控制电路的第二端与视觉缺陷检测设备的机电系统电连接，FPGA控制电路的第三端与视觉缺陷检测设备的视觉传感器电连接，FPGA控制电路用于根据机电系统的运动状态信息输出触发信号，以控制至少一个光源模块和视觉传感器工作；

通信管理电路，设于第二壳体，通信管理电路的第一端通过光源通信总线与至少一个光源模块电连接，通信管理电路的第二端与FPGA控制电路电连接，通信管理电路用于配置至少一个光源模块和视觉传感器的工作参数；

至少一个电源模块，至少一个电源模块的第三壳体上设有第三连接器，第三连接器与第二连接器可拆卸连接，至少一个电源模块的第一端通过电源通信总线与通信管理电路电连接，至少一个电源模块的第二端通过电源线与至少一个光源模块和/或时序模块电连接。

可选地，视觉控制装置还包括：

至少一个电源模块，至少一个电源模块上设有第二连接器，第二连接器与第三连接器可拆卸连接，至少一个电源模块用于将交流信号转换成直流信号，以向至少一个光源模块和时序模块供电。

可选地，在视觉控制装置包括多个光源模块的情况下，多个光源模块通过第一连接器串联连接；

在视觉控制装置包括多个电源模块的情况下，多个电源模块通过第三连接器串联连接。

可选地，第一连接器、第二连接器或第三连接器包括：

电源线端口，与电源线连接；和/或

通信总线端口，与光源通信总线或电源通信总线连接；和/或

触发信号线端口，与触发信号线连接。

可选地，FPGA控制电路包括：

FPGA处理电路，用于根据机电系统的运动状态信息输出第一触发信号和第二触发信号；

多通道触发信号电路，多通道触发信号电路的第一端与FPGA处理电路电连接，多通道触发信号电路的第二端通过触发信号线与光源模块电连接，多通道触发信号电路的第三端与视觉传感器电连接，多通道触发信号电路用于将第一触发信号传输至光源模块，以及将第二触发信号传输至视觉传感器。

可选地，FPGA控制电路还包括：

接收电路，与机电系统和FPGA处理电路电连接，接收电路用于接收、转换视觉缺陷检测设备的机电系统发出的信号，并向FPGA处理电路输出转换后的信号；

转换电路，与视觉传感器和多通道触发信号电路的第三端电连接，转换电路用于接收、转换FPGA处理电路发出的信号，并向视觉传感器输出转换后的信号。

可选地，时序模块还包括：

AC/DC转换电路，与交流电源连接，AC/DC转换电路用于为时序模块提供功率；

光源功率采集电路，与电源线连接，光源功率采集电路用于确定至少一个光源模块的总功率。

可选地，通信管理电路包括：

CPU处理电路，与FPGA控制电路电连接；

以太网电路，与CPU处理电路和视觉缺陷检测设备的工控机电连接，以太网电路用于接收、转换工控机发出的信号，并向CPU处理电路输出转换后的信号；

通信电路，通信电路的第一端通过光源通信总线与至少一个电源模块电连接，通信电路的第二端与CPU处理电路电连接；

电源管理电路，电源管理电路的第一端通过电源通信总线与至少一个电源模块电连接，通信电路的第二端与CPU处理电路电连接。

可选地，光源模块包括：

子通信电路，设于第一壳体，子通信电路通过光源通信总线与通信管理电路电连接，子通信电路用于获取光源模块的工作参数，工作参数包括目标光源地址和控制参数；

通道选择电路，设于第一壳体，通道选择电路的第一端与子通信电路电连接，通道选择电路的第二端通过触发信号线与FPGA控制电路电连接，通道选择电路用于从FPGA控制电路输出的第一触发信号中提取目标光源地址对应的目标触发信号；

光源电路，设于第一壳体，光源电路与光源和通道选择电路电连接，光源电路用于响应于目标触发信号，按照工作参数输出电压信号或电流信号；

第一DC/DC转换电路，设于第一壳体，第一DC/DC转换电路与电源线连接。

可选地，电源模块包括：

功率因数校正电路，设于第三壳体，功率因数校正电路通过电源线与交流电源连接；

第二DC/DC转换电路，设于第三壳体，第二DC/DC转换电路与功率因数校正电路和所述电源线电连接，功率因数校正电路通过电源线向时序模块和/或至少一个光源模块供电；

数字管理电路，设于第三壳体，数字管理电路的第一端与第二DC/DC转换电路电连接，数字管理电路的第二端通过电源通信总线与通信管理电路电连接。

根据本申请的另一方面，提供了一种视觉缺陷检测设备，包括：

至少一个光源；

视觉传感器；

上述的视觉控制装置，与至少一个光源和视觉传感器电连接；

工控机，与视觉控制装置的通信管理电路电连接；

机电系统，与视觉控制装置的FPGA控制电路电连接。

根据本申请的又一方面，提供了一种视觉控制方法，包括：

获取至少一个光源和视觉传感器的工作参数，工作参数包括目标光源地址和控制参数；

根据机电系统的运动状态信息，生成触发信号，其中，触发信号包括第一触发信号和第二触发信号，第一触发信号用于驱动至少一个光源发光，第二触发信号用于驱动视觉传感器采集图像；

根据控制参数和第二触发信号，控制视觉传感器工作；

根据目标光源地址、控制参数和第一触发信号，控制至少一个光源工作。

可选地，根据目标光源地址、控制参数和第一触发信号，控制至少一个光源工作，包括：

基于第一触发信号中存在目标光源地址对应的目标触发信号，从第一触发信号中提取目标触发信号；

根据控制参数和目标触发信号，控制目标光源地址对应的光源工作。

借由上述技术方案，视觉控制装置包括至少一个光源模块、至少一个电源模块和时序模块，其中，每个光源模块的第一壳体上均设有第一连接器，时序模块的第二壳体上设有第二连接器，通过第一连接器和第二连接器实现光源模块与时序模块的相互插拔结构。同样的，每个电源模块的第三壳体上均设有第三连接器，通过第二连接器和第三连接器实现电源模块与时序模块的相互插拔结构。从而降低光源模块、电源模块和时序模块的装配难度，以便于升级光源模块、电源模块的数量，使视觉控制装置对光源模块和电源模块的扩展更加灵活。同时，时序模块设置有独立的FPGA控制电路和通信管理电路，通过FPGA控制电路和通信管理电路分别实现视觉控制装置的实时信号控制及通信管理，有效防止两组电路信号相互干扰，有利于提升视觉控制装置的响应速度和扩展光源模块时的兼容性，而且时序模块采用通信总线(光源通信总线、电源通信总线)和触发信号线分别与至少一个光源模块和至少一个电源模块进行交互，有助于满足多个光源模块和电源模块之间的控制需求，为光源模块、电源模块的灵活扩展提供有效的技术支持。进一步地，时序模块采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)技术功耗低、实时并行处理能力强、动态可擦洗的特点，灵活动态加载各种控制能力，能够更加有效地利用资源，提升视觉控制装置的执行效率。进而满足不同应用场景下对不同视觉控制装置功能的要求，减少了应用场景变化带来变更成本。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的视觉控制装置的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的视觉缺陷检测设备的结构示意图之一；

图3示出了本申请实施例提供的视觉缺陷检测设备的结构示意图之二；

图4示出了本申请实施例提供的视觉缺陷检测设备的结构示意图之三；

图5示出了本申请实施例提供的视觉缺陷检测设备的结构示意图之四；

图6示出了本申请实施例提供的时序模块的结构示意图；

图7示出了本申请实施例提供的视觉控制方法的流程示意图。

附图标记：

11时序模块，12光源模块，13电源模块，14触发信号线，21光源，22机电系统，23视觉传感器，24工控机，25地址选择开关，111第二连接器，112FPGA控制电路，113通信管理电路，114AC/DC转换电路，115光源功率采集电路，121第一连接器，122光源电路，123通道选择电路，124子通信电路，125第一DC/DC转换电路，126触发输出电路，131第三连接器，132数字管理电路，133第二DC/DC转换电路，134功率因数校正电路，151光源通信总线，152电源通信总线，161直流电源线，162交流电源线，231面阵相机，232线阵相机，1121FPGA处理电路，1122多通道触发信号电路，1123接收电路，1124转换电路，1131CPU处理电路，1132以太网电路，1133通信电路，1134电源管理电路，1171时序背板，1172时序主板，11241TTL转换电路，11242差分转换电路，11231隔离接收电路，11232差分接收电路。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“相接”到另一元件时，它可以直接连接或相接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“相接”可以包括无线连接或无线稠接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。

在本实施例中提供了一种视觉控制装置，如图1和图2所示，该视觉控制装置包括：时序模块11、至少一个光源模块12和至少一个电源模块13。

具体地，至少一个光源模块12和视觉缺陷检测设备的至少一个光源21一一对应电连接，光源模块12用于驱动光源模块12对应的光源21发光。每个光源模块12的第一壳体上设有第一连接器121，每个电源模块13的第三壳体上设有第三连接器131。时序模块11包括：第二壳体、FPGA控制电路112和通信管理电路113。第二壳体上设有第二连接器111，第二连接器111能够与第一连接器121和第三连接器131可拆卸连接。FPGA控制电路112设于第二壳体，FPGA控制电路112的第一端通过触发信号线14与至少一个光源模块12电连接，FPGA控制电路112的第二端与视觉缺陷检测设备的机电系统22电连接，FPGA控制电路112的第三端与视觉缺陷检测设备的视觉传感器23电连接，以进行机电系统22的实时信号的接收和触发信号输出控制功能，并通过逻辑处理后控制至少一个光源模块12和视觉传感器23工作。通信管理电路113设于第二壳体，通信管理电路113的第一端通过光源通信总线151和至少一个光源模块12电连接，通信管理电路113的第二端与FPGA控制电路112电连接，通信管理电路113通过与工控机24进行数据通信，以配置至少一个光源模块12和视觉传感器23的工作参数，进而实现对至少一个光源模块12的管理和控制功能。至少一个电源模块13的第一端通过电源通信总线152与通信管理电路113电连接，至少一个电源模块13的第二端通过电源线与至少一个光源模块12和/或时序模块11电连接，从而为至少一个光源模块12和/或时序模块11供电。

在该实施例中，一方面，通过第一连接器121和第二连接器111实现光源模块12与时序模块11的相互插拔结构，以及通过第三连接器131和第二连接器111实现电源模块13与时序模块11的相互插拔结构，从而降低光源模块12和时序模块11的装配难度，以便于升级光源模块12、电源模块13的数量，使视觉控制装置对光源模块12和电源模块的扩展更加灵活。再一方面，时序模块11设置有独立的FPGA控制电路112和通信管理电路113，通过FPGA控制电路112和通信管理电路113分别实现视觉控制装置的实时信号控制及通信管理，有效防止两组电路134信号相互干扰，有利于提升视觉控制装置的响应速度和扩展光源模块12时的兼容性，时序模块11采用通信总线(光源通信总线151、电源通信总线152)和触发信号线14分别与至少一个光源模块12和至少一个电源模块13进行交互，有助于满足多个光源模块12和电源模块13之间的控制需求，为光源模块12、电源模块13的灵活扩展提供有效的技术支持。又一方面，时序模块11采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)技术功耗低、实时并行处理能力强、动态可擦洗的特点，灵活动态加载各种控制能力，能够更加有效地利用资源，提升视觉控制装置的执行效率。进而满足不同应用场景下对不同视觉控制装置功能的要求，减少了应用场景变化带来变更成本。

可以理解的是，电源线包括直流电源线171和交流电源线172，以满足不同器件的供电需求。

示例性的，通信管理电路113的数据通信方式包括但不局限于：I2C(双向二线制同步串行)、SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设接口)或者RS232(标识号为232的串行标准接口)等板内通信方式。

进一步地，如图1和图4所示，在视觉控制装置包括多个光源模块12的情况下，多个光源模块12通过第一连接器121串联连接，从而按照需求数量实现多个光源模块12的级联，进而达到相同或者不同的光源21的驱动功能。其中，多个级联的光源模块12可以采用相同或者不同的内部驱动电路134。

例如，如图5所示，第一光源模块12-a设有两个第二连接器111，其中一个第二连接器111连接时序模块11的一个侧面，另一个第二连接器111再次叠加连接第二光源模块12-b第二光源模块12-b。同样的，第二光源模块12-b也设有两个第二连接器111，其中一个第二连接器111连接与第一光源模块12-a的第二连接器111连接，另一个第二连接器111与第三光源模块12-c的一个第二连接器111连接，以此类推可以进行多个光源模块12的级联。实际接入光源模块12的数量可根据直流电源线161能提供的功率大小，以及触发信号线14提供的触发信号路数，以及光源通信总线151可以外接通信从模块的数量综合决定，本申请实施例对光源模块12的数量不做具体限定。图5中进行六个光源模块12的级联，分别为第一光源模块12-a、第二光源模块12-b、第三光源模块12-c、第四光源模块12-d、第五光源模块12-e和第六光源模块12-f，上述六个光源模块分别接四路光源，也即每路光源模块可以驱动四路光源进行打光。

可以理解的是，如图2、图3和图4所示，所有组合和扩展的光源模块12的直流电源线161、光源通信总线151和触发信号线14分别连接。也即，所有组合和扩展的光源模块12的直流电源线161是连接在一起的，所有组合和扩展的光源模块12的光源通信总线151是连接在一起的，所有组合和扩展的光源模块12的触发信号线14是连接在一起的。

同样的，在视觉控制装置包括多个电源模块13的情况下，多个电源模块13通过第三连接器131串联连接，从而按照需求数量实现多个电源模块13的级联。例如，如图4所示，第一电源模块13-a连接时序模块11原理光源模块12的一个侧面，并且第一电源模块13-a可以再次叠加连接其他电源模块13(第二电源模块13-b)，以此类推可以进行多个电源模块13的级联。实际接入电源模块13的数量可以根据装置需要的功率大小确定，本申请实施例对电源模块13的数量不做具体限定。

可以理解的是，如图3和图4所示，所有组合和扩展的电源模块13的直流电源线161、光源通信总线151和触发信号线14分别连接。也即，所有组合和扩展的电源模块13的直流电源线161是连接在一起的，所有组合和扩展的电源模块13的电源通信总线152是连接在一起的，所有组合和扩展的电源模块13的触发信号线14是连接在一起的。

在实际应用场景中，第一连接器121、第二连接器111和第三连接器131均设有电源线端口、通信总线端口和触发信号线端口中至少之一。其中，电源线端口与视觉控制装置中的直流电源线161和交流电源线162连接。通信总线端口与视觉控制装置中的光源通信总线151或电源通信总线152连接；触发信号线端口与视觉控制装置中的触发信号线14连接。从而在连接器相互配合连接的情况下，不仅能够实现模块之间的装配功能，而且通过连接器端口之间的耦合还能够实现信号传输。例如，如图1和图2所示，光源模块12上的第二连接器111和时序模块11上与第二连接器111对应的第一连接器121设有三个端口，分别为电源线端口、通信总线端口和触发信号线端口，其中，通信总线端口与光源通信总线151连接。电源模块13上的第三连接器131和时序模块11上与第三连接器131对应的第一连接器121设有两个端口，分别为电源线端口和通信总线端口，其中，通信总线端口与电源通信总线152连接。

示例性的，如图1、图2、图3和图6所示，第一连接器121、第二连接器111或第三连接器131为对插的连接器，相互配合的两个连接器中的一个为凸起的公头连接器，另一端为凹陷的母头连接器。从而以较为简单的凸起与凹陷的插拔方式实现光源模块12和电源模块13叠加，无需一次性设计庞大的集成系统来满足各种用户的需求，有利于减小视觉控制装置的尺寸，兼顾装配便利性和成本。具体地，一个光源模块12的一个侧面与时序模块11的一个侧面连接，光源模块12的侧面上有凸起的第二连接器111，与之相连接的时序模块11的侧面有凹陷的第一连接器121，凸起的第二连接器111和凹陷的第一连接器121上连接的信号线有直流电源线161、光源通信总线151、触发信号线14。电源模块13的一个侧面与时序模块11另一个侧面连接，电源模块13的侧面有凸起的第三连接器131，与之相连接的时序模块11的另一个侧面有凹陷的第一连接器121，凸起的第三连接器131和凹陷的第一连接器121上连接的信号线有直流电源线161、交流电源线162和电源通信总线152。

如图3所示，根据本申请的一个实施例，包括上述任一实施例限定的特征，以及进一步地：FPGA控制电路112包括：FPGA处理电路1121和多通道触发信号电路1122。

具体地，FPGA处理电路1121与视觉缺陷检测设备的机电系统22电连接，FPGA处理电路1121用于根据机电系统22的运动状态信息输出第一触发信号和第二触发信号。多通道触发信号电路1122的第一端与FPGA处理电路1121电连接，多通道触发信号电路1122的第二端通过触发信号线14与至少一个光源模块12电连接，多通道触发信号电路1122的第三端与视觉传感器23电连接，其中，多通道触发信号电路1122用于将第一触发信号传输至至少一个光源模块12，以使至少一个光源模块12驱动工作参数中目标光源地址对应的光源21发光。多通道触发信号电路1122还用于将第二触发信号传输至视觉传感器23，以驱动视觉传感器23采集图像。

在该实施例中，考虑到视觉控制装置进行时序处理后需要立即触发视觉传感器23和光源21打光，也即视觉控制装置对快响应和低延时需求较高，一般在微秒级别，因此，视觉控制装置中用于处理实时信号的FPGA控制电路112选用可编程逻辑器件(FPGA)，即以FPGA为核心的处理电路。FPGA处理电路1121基于预设的控制逻辑，按照机电系统22实时的运动状态信息确定是否需要启动光源21和视觉传感器23，在需要光源21和视觉传感器23开启的情况下生成第一触发信号和第二触发信号，以便于控制光源21打光以及视觉传感器23采集图像。FPGA处理电路1121将第一触发信号和第二触发信号提供给多通道触发信号电路1122后，多通道触发信号电路1122对第一触发信号和第二触发信号进行划分，并分别传输至视觉传感器和至少一个光源模块。从而实现驱动视觉传感器23的第二触发信号和驱动光源21的第一触发信号可以灵活切换，有助于满足不断更改的视觉控制装置功能的要求，进而提高视觉控制装置对不同应用场景的适应性，减少了应用场景变化带来变更成本。

具体举例来说，如图3所示，FPGA处理电路1121输出的第一触发信号和第二触发信号提供给多通道触发信号电路1122，以驱动光源21和视觉传感器23。例如，FPGA处理电路1121输出共Z路触发信号，其中X路触发信号提供给触发信号线14，以通过光源模块12驱动光源21，则剩下的Z-X路触发信号用以驱动视觉传感器23，其中，Z和X为大于1的自然数，并且X≤Z。

在实际应用场景中，运动状态信息用于反映机电系统22的运动状态。运动状态信息包括编码器信号、位置传感信号或PLC控制信号等。运动状态包括低速运动状态、匀速运动状态或加速运动状态等。

在一些可能的设计中，如图3所示，FPGA控制电路112还包括：接收电路1123和转换电路1124。

具体地，接收电路1123与机电系统22和FPGA处理电路1121电连接，接收电路1123用于接收、转换视觉缺陷检测设备的机电系统22发出的信号，并向FPGA处理电路1121输出转换后的信号。转换电路1124与视觉传感器23和多通道触发信号电路1122的第三端电连接，转换电路1124用于接收、转换FPGA处理电路1121发出的信号，并向视觉传感器23输出转换后的信号。

在该实施例中，通过接收电路1123对机电系统22发出的实时的运动状态信息进行转换，以将运动状态信息中不同形式的信号转换成FPGA处理电路1121能够识别的信号，以便于FPGA处理电路1121进行信号处理，同样的，通过转换电路1124将多通道触发信号电路1122输出的触发信号转换为视觉传感器23能够识别的信号，以便于视觉传感器23迅速响应。从而提高视觉控制装置对不同形式信号的兼容性，有助于满足不同应用场景的需求。

示例性的，机电系统22输出的各种信号可以是差分输入信号、OC门信号或TTL信号等，同时，转换电路1124可以输出TTL电平、差分输出信号。

在实际应用场景中，如图2所示，接收电路1123包括用于接收PLC控制信号的隔离接收电路11231以及用于接收编码器信号的差分接收电路11232，编码器信号和PLC控制信号都来自机电系统22。视觉传感器23包括线阵相机232和面阵相机231。转换电路1124包括TTL转换电路11241和差分转换电路11242，TTL转换电路11241用于输出信号最终驱动面阵相机231，差分转换电路11242用于输出信号最终驱动线阵相机232。

其中，编码器信号和PLC控制信号输入给FPGA处理电路1121后，FPGA处理电路1121根据光源21和视觉传感器23拍照时序的要求，通过多通道触发信号电路1122，输出第一触发信号至光源模块12驱动光源21打光；以及输出第二触发信号给差分转换电路11242，然后经差分转换电路11242输出差分触发信号控制线阵相机232采集图像；以及通过TTL转换电路11241输出TTL触发信号去触发面阵相机231采集图像。

需要说明的是，线阵相机232和面阵相机231的数量本申请实施例不做具体限定，例如，设备装配两个线阵相机232，其中一个布置在明场照明，另一个布置在暗场照明，一个线阵相机232的触发信号包括行触发信号和帧触发信号。在进行视觉缺陷检测设备工作时，每个线阵相都可以对应多个光源21进行打光，即每个线阵相机232对应光源21的数量需要根据被检测物体的形状和缺陷类型进行设定。

进一步地，每个线阵相机232拍摄图像的数量需要根据设备的频闪控制方式确定，例如，一个线阵相机232设置了四阶频闪，也就是在物体运动过程中，为保证每张图像的清晰度，物体运动一个像素需要拍摄四行图像，整个物体拍摄完成后，将多行图像组合后可以得到清晰的四张图像，每张图像可以反映了被测物体的一种类型缺陷。因此，当一个物体经过视觉缺陷检测设备的一个工位后，可以得到八张被测物体的缺陷图像，包括四张的明场图像和四张暗场图像。

可以理解的是，线阵相机232因为拍照速率高，因此需要FPGA处理电路1121经过差分转换电路11242输出差分触发信号控制线阵相机232拍照，而面阵相机231拍照相对较慢，可以用差分信号也可以直接用逻辑信号拍照。

如图3所示，根据本申请的一个实施例，包括上述任一实施例限定的特征，以及进一步地：时序模块11还包括：AC/DC转换电路114和光源功率采集电路115。

其中，AC/DC转换电路114与交流电源连接，用于输出直流信号为时序模块11提供功率。光源功率采集电路115与电源线连接，用于确定至少一个所述光源模块12的总功率。

在该实施例中，充分考虑时序模块11的用电需求，为了提高时序模块11的可靠性，通过设置额外的AC/DC转换电路114为时序模块11供电，不仅能防止电源模块13供电不足的情况，而且若仅采用AC/DC转换电路114为时序模块11供电，还能够将光源模块12和时序模块11的电源线分开，避免电源线电压不稳的情况，进而保证时序模块11的运行稳定性。进一步地，时序模块11还设置有光源功率采集电路115，通过采集直流电源线161上的电流值和电压值，可以计算出流过所有光源模块12的总功率值，以便于用户对设备运行转台进行监控。

如图3所示，根据本申请的一个实施例，包括上述任一实施例限定的特征，以及进一步地：通信管理电路113包括：CPU处理电路1131、以太网电路1132、通信电路1133和电源管理电路1134。

其中，CPU处理电路1131与FPGA控制电路112电连接。以太网电路1132与CPU处理电路1131和视觉缺陷检测设备的工控机24电连接，以太网电路1132用于接收、转换工控机24发出的信号，并向CPU处理电路1131输出转换后的信号。通信电路1133的第一端通过光源通信总线151与至少一个光源模块12的通道选择电路123电连接，通信电路1133的第二端与CPU处理电路1131电连接。电源管理电路1134的第一端通过电源通信总线152与至少一个电源模块13电连接，通信电路1133的第二端与CPU处理电路1131电连接。

在该实施例中，CPU处理电路1131与FPGA控制电路112连接并通信，以获取工作参数并向FPGA控制电路112下发该工作参数，同时CPU处理电路1131还用于获取FPGA控制电路112的状态信息，以将状态信息反馈至工控机24。进一步地，CPU处理电路1131连接着以太网电路1132，也即CPU处理电路1131通过以太网电路1132与工控机24进行通信，由以太网电路1132接收工控机24的控制信号，该控制信号用于指示视觉缺陷检测设备的工作参数。然后，基于控制信号CPU处理电路1131通过通信电路1133和光源通信总线151与至少一个光源模块12进行通信，以及通过电源管理电路1134和光源通信总线151与至少一个电源模块13进行通信，从而完成设备的通信、控制和管理功能。

进一步地，CPU处理电路1131采用总线方式与至少一个光源模块12进行通信，也即至少一个光源模块12的光源通信总线151都是连接在一起的，以便于实现光源模块12的级联。可接入的最大光源模块12数量受到光源通信总线151的方式、负载特性、传输距离等限制。同样的，CPU处理电路1131采用总线方式与至少一个电源模块13进行通信，也即至少一个电源模块13的电源通信总线152都是连接在一起的，以便于实现电源模块13的级联。可接入的最大电源模块13数量受到电源通信总线152的方式、负载特性、传输距离等限制。

示例性的，工控机24可以为计算机或者微处理系统，也称为上位机，工控机24上运行着管理软件。视觉控制装置中的通信总线包括电源通信总线152和光源通信总线151，通信总线可以采用I2C总线、RS485总线，或者CAN总线等方式。CPU处理电路1131可选用嵌入式处理器。CPU处理电路1131与FPGA控制电路112的通信方式可以为板内信号如I2C、RS232等通信方式。

值得一提的是，CPU处理电路1131还可以选择连接显示接口，或者光模块接口，或者GigE接口，以实现视觉缺陷检测设备锁种不同的功能，进而满足用户的使用需求。

如图3所示，根据本申请的一个实施例，包括上述任一实施例限定的特征，以及进一步地：光源模块12包括：光源电路122、通道选择电路123、子通信电路124和第一DC/DC转换电路125。

具体地，子通信电路124设于第一壳体，子通信电路124通过光源通信总线151与通信管理电路113电连接，子通信电路124用于与通信管理电路113进行通信，以获取光源模块12的工作参数，其中，工作参数包括目标光源地址和控制参数。通道选择电路123设于第一壳体，通道选择电路123的第一端与子通信电路124电连接，通道选择电路123的第二端通过触发信号线14与FPGA控制电路112电连接，通道选择电路123用于从FPGA控制电路112输出的第一触发信号中提取目标光源地址对应的目标触发信号。光源电路122设于第一壳体，光源电路122与光源21和通道选择电路123电连接，光源电路122用于响应于目标触发信号，按照工作参数输出电压信号或电流信号，以驱动光源32发光。第一DC/DC转换电路125设于第一壳体，第一DC/DC转换电路与电源线连接。

在该实施例中，通过第一DC/DC转换电路125完成电压的转换、稳压功能，然后输出直流电压提供给光源模块12中的其他电路。多通道触发信号电路1122输出多路第一触发信号，一个目标光源地址对应有至少一路第一触发信号。通过子通信电路124通过光源通信总线151接收通信管理电路113传输的工作参数，并将其中的目标光源地址提供给通道选择电路123。当光源模块12中的通道选择电路123接收到多路第一触发信号后，通过目标光源地址对多路第一触发信号进行筛选，判断通道选择电路123所属的光源模块12是否为需要工作的光源模块。在多路第一触发信号中存在目标光源地址对应的目标触发信号的情况下，说明通道选择电路123所属的光源模块12需要工作，则从多路第一触发信号中提取与通道选择电路123所属的光源模块12相关的目标触发信号，并将其提供给光源电路122，由光源电路122按照获得的目标触发信号输出电压或电流信号，以驱动光源21发光。从而在连接有多个光源模块12的情况下，通过光源通信总线实现多级联光源模块12的控制，简化光源模块12内部布线难度，同时利用通道选择电路123实现了每个光源模块12的独立控制，为灵活扩展光源模块12提供有效的技术支持。

可以理解的是，光源模块12与时序模块11的通信是通过光源通信总线151连接在一起，光源通信总线151上可以接入一个光源模块12，也可以接入多个光源模块12。每个光源模块12都会接入多通道触发信号电路1122的输出的触发信号线14中，多通道触发电路134输出的触发信号全部提供给触发信号线14接入的级联的光源模块12，触发信号线14会提供触发信号给光源模块12中的通道选择电路123。每个级联的光源模块12会根据需要从触发信号线14中选择需要的几路触发信号作为有用信号，以驱动与自身连接的光源21，不需要的触发信号则不用理会。而且所有的光源模块12与触发信号线14的连接都是相同的。当多个光源模块12叠加级联时，采用相同的接口并不影响触发光源21的工作，而且当采用某路触发信号触发多个光源21时，选择对应的相同触发信号即可，便于控制，有利于提高驱动光源21的效率。

在一些可能的设计中，如图3所示，光源模块12还包括触发输出电路126，触发输出电路126可以接外部光源或者外部视觉传感器。触发输出电路126与通道选择电路123电连接，触发输出电路126选择触发信号线14中的触发信号后输出给光源电路122和触发输出电路126，由触发输出电路126同步触发外部光源或者外部视觉传感器。触发输出电路126还与光源电路122电连接，以便于设置光源电路122的电流值、工作模式等状态，以及设置触发输出电路126的延时、频闪等工作模式。

另外，视觉缺陷检测设备还设置有地址选择开关25，以便于用户通过地址选择开关25手动设定触发信号选择。

如图3所示，根据本申请的一个实施例，包括上述任一实施例限定的特征，以及进一步地：电源模块13包括：数字管理电路132、第二DC/DC转换电路133和功率因数校正电路134。

具体地，功率因数校正电路134设于第三壳体，且通过电源线与交流电源电连接，功率因数校正电路134用于进行功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)，以将交流信号转换为直流信号。第二DC/DC转换电路133设于第三壳体，第二DC/DC转换电路133与功率因数校正电路134和电源线电连接，第二DC/DC转换电路133用于通过直流电源线161与时序模块11和/或光源模块12电连接。数字管理电路132设于第三壳体，数字管理电路132的第一端与第二DC/DC转换电路133的第三端电连接，数字管理电路132的第二端通过电源通信总线152与电源管理电路1134电连接。

在该实施例中，交流电源提供电压给功率因数校正电路134，功率因数校正电路134进行功率因数校正后输出直流电压信号给第二DC/DC转换电路133，第二DC/DC转换电路133对电压进行转换和稳压，然后输出直流电压提供给直流电源线161。数字管理电路132通过电源通信总线152与时序模块11中的电源管理电路1134进行连接，电源通信总线152上传输的信号包括但不限于并联均流线、通信总线、在位线、地址线。数字管理电路132用于设置多个串联的电源模块13的地址。而且数字管理电路132还与第二DC/DC转换电路133电连接，以响应时序模块11的信号配置均流、获取工作电压和电流值。

进一步地，电源模块13的第三壳体上还设有指示灯，指示灯与数字管理电路132电连接。以便于用户及时获知电源的工作、待机、故障等状态。

在一些可能的设计中，考虑到多级联电源模块13的情况，为了保证电源模块13输出电压的稳定性，第二DC/DC转换电路133可通过并联电路与电源线连接。

根据本申请的一个实施例，包括上述任一实施例限定的特征，以及进一步地：第一壳体、第二壳体或第三壳体包括主板和背板，背板用于设置连接器，主板用于集成电路。

在一个具体实施例中，如图1和图6所示，时序模块11、光源模块12、电源模块13安装在电气安装导轨，时序模块11的第二壳体有时序背板1171和时序主板1172。其中，时序主板1172为时序模块11的功能实现电路板，也即时序模块11的主要的功能实现都是通过时序主板1172完成，例如时序主板1172不仅集成有FPGA控制电路112和通信管理电路113，还其上可以设置以下连接器和信号、工控机24的以太网接口、交流输入的接口，显示接口、视觉传感器接口、机电系统接口等，以满足视觉控制装置与视觉缺陷检测设备中其他器件的连接。时序背板1171主要功能是作为光源模块12和电源模块13的接入板，时序背板1171上装配有第一连接器121，时序背板1171与时序主板1172的连接可以通过软线或者板间连接器进行连接。

在一些可能的设计中，可以把时序背板1171和时序主板1172合在一起做成一个一体式电路板。

此外，时序背板1171和时序主板1172在装配时，一个是水平方向，一个是垂直方向，水平方向的时序背板1171的尺寸和第一连接器121的安装较为灵活，不受时序主板1172的功能限制，两个板子的连接可以采用柔性排线连接，或者板间连接器连接。

同理于时序背板1171和时序主板1172，光源模块的第一壳体包括光源背板和光源主板，电源模块的第三壳体包括电源背板和电源主板。

在本实施例中提供了一种视觉缺陷检测设备，如图2、图3、图4和图5所示，该视觉缺陷检测设备包括：至少一个光源21、视觉传感器23、上述实施例提供的视觉控制装置、工控机和机电系统。其中，视觉控制装置与至少一个光源21和视觉传感器23电连接，工控机与视觉控制装置的通信管理电路电连接；机电系统与视觉控制装置的FPGA控制电路电连接。视觉控制装置包括：时序模块11、至少一个光源模块12和至少一个电源模块13。至少一个光源模块12的第一壳体上设有第一连接器121，至少一个光源模块12用于驱动视觉缺陷检测设备的光源21发光；时序模块11包括：第二壳体，第二壳体上设有第二连接器111，第二连接器111与第一连接器121可拆卸连接。FPGA控制电路112设于第二壳体，FPGA控制电路112的第一端通过触发信号线14与至少一个光源模块12电连接，FPGA控制电路112的第二端与视觉缺陷检测设备的机电系统22电连接，FPGA控制电路112的第三端与视觉缺陷检测设备的视觉传感器23电连接，FPGA控制电路112用于根据机电系统22的运动状态信息输出触发信号，以控制至少一个光源模块12和视觉传感器23工作。通信管理电路113设于第二壳体，通信管理电路113的第一端通过光源通信总线151与至少一个光源模块12电连接，通信管理电路113的第二端与FPGA控制电路112电连接，通信管理电路113用于配置至少一个光源模块12和视觉传感器23的工作参数。至少一个电源模块13的第三壳体上设有第三连接器131，第三连接器131与第二连接器111可拆卸连接，至少一个电源模块13的第一端通过电源通信总线152与通信管理电路113电连接，至少一个电源模块13的第二端通过电源线与至少一个光源模块12和/或时序模块11电连接。

在该实施例中，一方面，通过第一连接器121和第二连接器111实现光源模块12与时序模块11的相互插拔结构，以及通过第三连接器131和第二连接器111实现电源模块13与时序模块11的相互插拔结构，从而降低光源模块12和时序模块11的装配难度，以便于升级光源模块12、电源模块13的数量，使视觉控制装置对光源模块12和电源模块的扩展更加灵活。再一方面，时序模块11设置有独立的FPGA控制电路112和通信管理电路113，通过FPGA控制电路112和通信管理电路113分别实现视觉控制装置的实时信号控制及通信管理，有效防止两组电路134信号相互干扰，有利于提升视觉控制装置的响应速度和扩展光源模块12时的兼容性，时序模块11采用通信总线(光源通信总线151、电源通信总线152)和触发信号线14分别与至少一个光源模块12和至少一个电源模块13进行交互，有助于满足多个光源模块12和电源模块13之间的控制需求，为光源模块12、电源模块13的灵活扩展提供有效的技术支持。又一方面，时序模块11采用FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)技术功耗低、实时并行处理能力强、动态可擦洗的特点，灵活动态加载各种控制能力，能够更加有效地利用资源，提升视觉控制装置的执行效率。进而满足不同应用场景下对不同视觉控制装置功能的要求，减少了应用场景变化带来变更成本。

具体地，机电系统22包含机械运动系统和电控系统，机械运动系统是为保障物体匀速从被检测工位运动过去，电控系统则反映机械运动系统的状态，如机械运动系统工作在匀速运动状态时，通过编码器输出一定频率的差分信号，在物体到达检测工位预定位置时传感器感应物体后输出信号给PLC控制器，然后PLC控制器输出PLC控制信号告知FPGA控制电路112物体已经到达，并输出相应电平触发FPGA控制电路112开启工作。工控机24可以为计算机或者微处理系统，也称为上位机，工控机24上运行着管理软件。

具体举例来说，如图5所示，视觉缺陷检测设备的集成控制装置(视觉控制装置)包括1个时序模块11、6个光源模块12和2个电源模块13。时序模块11与工控机24进行双向通信，接收工控机24的控制信息和上传设备的工作状态信号。时序模块11外接交流输入，用于给设备提供所需的能源和功率。时序模块11外接机电系统22，以接收编码器信号和PLC控制信号，编码器信号和PLC控制信号输入给时序模块11后，时序模块11根据光源21和视觉传感器23拍照时序的要求，输出相应的时序通过光源模块12驱动光源21打光，以及驱动视觉传感器23拍照。

时序模块11的一个侧面通过触发信号线14、光源通信总线151和直流电源线161与第一光源模块12-a连接，第二光源模块12-b通过触发信号线14、光源通信总线151和直流电源线161与第一光源模块12-a连接，第三光源模块12-c通过触发信号线14、光源通信总线151和直流电源线161与第二光源模块12-b连接，第四光源模块12-d通过触发信号线14、光源通信总线151和直流电源线161与第三光源模块12-c连接，第五光源模块12-e通过触发信号线14、光源通信总线151和直流电源线161与第四光源模块12-d连接，第六光源模块12-f通过触发信号线14、光源通信总线151和直流电源线161与第五光源模块12-e连接。第一光源模块12-a、第二光源模块12-b、第三光源模块12-c、第四光源模块12-d、第五光源模块12-e和第六光源模块12-f分别接四路光源，也就是每路光源模块12可以驱动四路光源打光。时序模块11的另一个侧面通过直流电源线161、电源通信总线152和交流直流电源线161与第一电源模块13-a连接，第二电源模块13-b通过直流电源线161、电源通信总线152和交流直流电源线161与第一电源模块13-a连接。

视觉缺陷检测设备的工作原理如下：

首先，工控机24上安装有上位机软件，在上位机软件上设置集成控制器的参数，这些参数包括：对编码器信号的触发有效沿(上升沿触发、下降沿触发)设置、倍频和分频参数、延时参数、脉宽或周期参数等；对PLC控制信号的有效参数(上升沿、下降沿、高电平有效、低电平有效)设置、延时参数设置等；时序模块11的触发信号的通路分配信息，例如触发信号有24路通过触发信号线14给光源模块12，有四路触发信号给视觉传感器23，这四路触发信号包括二路行触发信号和二路帧触发信号；第一光源模块12-a、第二光源模块12-b、第三光源模块12-c、第四光源模块12-d、第五光源模块12-e、第六光源模块12-f的触发有效信号，这个信号是从触发信号线1414中选择四路触发信号，然后作为对应光源21的触发信号。

其次，上位机通过以太网接口下发设置参数到时序模块11中，时序模块11中的通讯管理电路134将参数分解后，通过光源通信总线151和电源通信总线152以及内部通信线设置光源模块12、电源模块13和FPGA处理电路1121的工作参数，这样时序模块11的FPGA控制电路112会根据以上参数配置设备的时序状态。当时序模块11接收到编码器信号和PLC控制信号时，视觉控制装置输出相应的时序驱动光源21进行打光和驱动视觉传感器23进行拍照。

本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种视觉缺陷检测设备结构并不构成对该视觉缺陷检测设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

在本实施例中提供了一种视觉缺陷检测设备的视觉控制方法，如图7所示，该方法包括：

步骤S301，获取至少一个光源和视觉传感器的工作参数。

其中，工作参数包括目标光源地址和控制参数，控制参数中包含针对光源的控制参数和针对视觉传感器的控制参数。

步骤S302，根据机电系统的运动状态信息，生成触发信号。

其中，触发信号包括第一触发信号和第二触发信号，第一触发信号用于驱动至少一个光源发光，第二触发信号用于驱动视觉传感器采集图像。

步骤S303，根据控制参数和第二触发信号，控制视觉传感器工作。

步骤S304，根据目标光源地址、控制参数和第一触发信号，控制至少一个光源工作。

在该实施例中，首先获取用户设定的至少一个光源和视觉传感器的工作参数，以通过工作参数引导视觉缺陷检测设备控制光源和视觉传感器工作。然后，根据机电系统实时的运动状态信息，确定是否需要光源和视觉传感器工作，在需要的情况下，生成触发信号。根据第二触发信号触发视觉传感器以控制参数运行，同样的，根据第一触发信号触发目标光源地址对应的光源以控制参数运行。从而使视觉缺陷检测设备能够及时响应实际场景的情况，并进行灵活的光源和视觉传感器的控制，增强视觉缺陷检测设备的可靠性。

进一步地，上述步骤304中具体包括：

步骤304-1，基于第一触发信号中存在目标光源地址对应的目标触发信号，从第一触发信号中提取目标触发信号。

步骤304-2，根据控制参数和目标触发信号，控制目标光源地址对应的光源工作。

在该实施例中，在视觉缺陷检测设备包括多个光源的情况下，按照用户指示的目标光源地址对第一触发信号进行筛选，并提取出目标光源地址对应的目标触发信号，也即能够控制目标光源地址对应光源的触发信号。最后，根据目标触发信号触发目标光源地址对应的光源以控制参数运行。实现了每个光源的独立控制，以保证多级联光源视觉缺陷检测设备的运行稳定性。

在本申请中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。