AIO光學檢測設備控制板與驅動開發

控制板硬件架構

系統框架

典型的AIO光學檢測設備控制板主要包括以下核心模組：

關鍵硬件選型建議

• 主控芯片：選擇工業級主板，支援多種規格CPU（如Intel第6-9代處理器、E3 V5&V6至強系列），提供豐富的I/O接口（多路USB，COM接口，PCI/PCIe擴展插槽），便於連接相機、光源控制器等多種外設，並支援GPU卡擴展以滿足機器視覺和人工智能場景的應用。
• 驅動芯片：對於需要多路驅動信號輸出的場景（例如驅動無源液晶光學器件），可考慮採用母板加多子板模式。每個子板透過SPI接口與母板通訊，並可輸出多路驅動信號，再透過DAC芯片實現高精度的數模轉換和模擬信號輸出。
• 安全性設計：在馬達控制等涉及運動安全的環節，集成安全模組至關重要。可包括可編程邏輯器件（如CPLD芯片）、智能馬達控制器和邊緣濾波器，實現對馬達的雙重安全控制。

驅動開發方案

1 驅動電路設計

驅動電路的設計需要針對不同的驅動目標進行優化：

• 相機驅動：重點是提供精確的時序脈衝。可採用邏輯電路與單片機相結合的方式，透過分頻和組合邏輯產生移位脈衝、鉗位脈衝、復位脈衝等，確保脈衝頻率、佔空比和相位的精確性。
• 投影機/光源驅動：通常需要調節亮度或特定模式的光照。對於LED光源，可採用恆流源驅動電路；對於需要複雜調光的場合，則需要設計多路DAC輸出電路。
• 馬達驅動：用於控制運送PCB板的輸送帶或移動掃描相機。可使用馬達驅動板來控制馬達的正反轉，或透過智能馬達控制器配合安全模組實現精確且安全的運動控制。

2 通訊協議與數據傳輸

• 設備間通訊：控制板與外部設備的通訊可採用工業以太網、USB或UART等方式。
• 板內通訊：主芯片電路與副芯片電路之間常採用SPI或I2C等高速串行接口進行數據交換。

3 軟件與算法集成

• 固件開發：設備端的固件程式通常採用中斷驅動方式，以響應主機的命令和及時處理數據採集與傳輸任務。
• 上位機軟件開發：PC端應用程式可透過調用API函數與設備驅動程式交互，實現對設備的控制和數據讀取。
• 機器視覺與AI集成：集成機器視覺算法和AI模型是AIO檢測的核心。可採用機器學習工具進行模型訓練和部署，提供離線數據收集、訓練、推理和模型導出功能。

安全與控制邏輯

安全是工業設備不可或缺的一環。AIO光學檢測設備應配備安全控制模組，包括：

• 可編程邏輯器件：作為安全控制核心，接收各種安全信號並做出邏輯判斷。
• 智能馬達控制器：接收指令，控制馬達的啟停，並提供狀態顯示。
• 邊緣濾波器：能直接切斷馬達與控制器之間的電氣連接，提供硬件級的安全保障。

系統集成與優化

• 機械與電氣整合：控制板需要與傳感器、執行器、成像單元精密配合，實現自動化檢測流程。
• 調試與維護：豐富的I/O接口和擴展槽為後期調試、維護和功能擴展提供便利。

總結

• 高集成度與可靠性：簡化系統結構，減少外部連線和潛在故障點
• 靈活性與可擴展性：模組化設計允許根據需求靈活配置
• 精確驅動與控制：滿足光學傳感器和調光器件的高精度控制需求
• 增強的安全性：提供多重安全保護機制
• 成本效益：降低整體使用成本，避免資源浪費

由你創科技是一家專業從事FPGA控制板開發的高新技術企業。公司深耕FPGA開發服務，聚焦工業FPGA開發與實驗室設備FPGA開發，專業為客戶提供FPGA定制開發、FPGA電路設計開發、FPGA硬件開發、FPGA軟件開發、醫療設備FPGA板卡開發、儀器儀表設備FPGA設計開發、嵌入式DSP開發、圖像處理卡定制開發、ESP32項目開發、國產化板卡定制、集成電路板卡定制等服務。

行業定位

由你創科技專注於提供高質素、可交付、長期持續的FPGA開發板定制服務。廣泛服務於通訊、醫療、汽車電子、高端裝備、能源電力、材料化工、檢驗檢測等行業。

服務優勢

由你創科技擁有自主研發團隊超過百名，70%以上是中高級研發人員，客戶可選擇靈活的服務方式。自建2000平方米研發中心，37年實體企業，由你創科技可為客戶提供長期穩定的FPGA開發定制服務。與多個高校、上市公司等行業標杆企業達成長期戰略合作。

由你創科技專業服務團隊，整合先進的項目管理方案和前沿的軟件技術。為企業的產品應用落地和科學研究提供強有力支援，幫助客戶實現可衡量的商業價值。