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专利号: 2024109046324
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于FPGA的同步信号控制系统,其特征在于:所述基于FPGA的同步信号控制系统包括上位机、FPGA模块、振镜、光学图像传感器和采集卡,其中所述FPGA模块包括BRAM模块、帧解析器、3D扫描模块和2D扫描模块,且3D扫描模块和2D扫描模块均包括操作单元,以及与振镜、光学图像传感器和采集卡依次对应的第一子控制单元、第二子控制单元和第三子控制单元;

所述上位机设置控制帧,并将控制帧暂存至所述BRAM模块中;

其中,所述控制帧的帧头中的参数包括每行扫描点数、每行复位屏蔽点数、扫描行数和光学图像传感器的采样参数,以及振镜、光学图像传感器和采集卡的相位延时参数,以及系统状态符,其中,第一参数为系统状态符;

所述控制帧还包括电压数据部,且电压数据部包括水平方向和垂直方向的控制电压数值;

所述帧解析器从BRAM模块中读取控制帧的帧头参数,并对控制帧的帧头中的参数进行解析,并将解析后的参数并行发送至各扫描模块的操作单元;

各扫描模块中的操作单元根据帧头中的第一参数解析的数值决定是否工作,并在工作时将其余参数转发至对应的子控制单元;

各子控制单元根据帧头中的其余参数进行相应等待,并且等待后再根据其余参数生成分别控制振镜、光学图像传感器和采集卡的信号,实现振镜、光学图像传感器和采集卡三者之间的同步,按照如下操作:第一子控制单元根据振镜的相位延时参数进行相应时长等待,第二子控制单元根据光学图像传感器的相位延时参数进行相应时长等待,第三子控制单元根据采集卡的相位延时参数进行相应时长等待,实现振镜、光学图像传感器和采集卡三者之间的同步;

然后各子控制单元对每行扫描点数和扫描行数描述的区域进行扫描,且各子控制单元包括用于存储当前扫描进度的第一点计数器和第二点计数器,且第一点计数器用于存储当前水平方向位置,第二点计数器用于存储当前垂直方向位置;

各子控制单元进行扫描时,根据光学图像传感器的采样参数进行相应频率移动扫描点;

然后第一子控制单元根据对应第一点计数器和第二点计数器存储的当前位置从BRAM模块的控制帧中读取当前位置的控制电压数值,根据控制电压数值控制当前振镜的位置;

第二子控制单元根据对应第一点计数器和第二点计数器存储的当前位置,以及每行复位屏蔽点数产生控制信号,且控制光学图像传感器对当前振镜的位置进行采集;

第三子控制单元根据对应第一点计数器和第二点计数器存储的当前位置,以及每行复位屏蔽点数产生控制信号,且控制采集卡对当前光学图像传感器采集的数据进行存储;

所述上位机设置控制帧的帧头中光学图像传感器的采样参数,以及振镜、光学图像传感器和采集卡的相位延时参数的过程按照如下方式操作:首先上位机设置光学图像传感器的采样周期,以及振镜、光学图像传感器和采集卡的延迟时间;

然后上位机根据光学图像传感器的采样周期 和系统时钟周期 计算光学图像传感器的采样参数 ,公式为:

上位机根据振镜的延迟时间 、光学图像传感器的采样参数 和系统时钟周期 计算振镜的相位延时参数 :

上位机根据光学图像传感器的延迟时间 、光学图像传感器的采样参数和系统时钟周期 计算光学图像传感器的相位延时参数

上位机根据采集卡的延迟时间 、光学图像传感器的采样参数

和系统时钟周期 计算采集卡的相位延时参数 :

2.如权利要求1所述的基于FPGA的同步信号控制系统,其特征在于:所述各扫描模块中的操作单元根据帧头中的第一参数解析的数值决定是否工作,并在工作时将其余参数转发至对应的子控制单元,按照如下步骤操作:当系统状态符解析的数值为3时,3D扫描模块中的操作单元进行参数转发,2D扫描模块不工作,当系统状态符解析的数值为2时,2D扫描模块中的操作单元进行参数转发,3D扫描模块不工作。

3.如权利要求2所述的基于FPGA的同步信号控制系统,其特征在于:所述3D扫描模块和

2D扫描模块中的操作单元进行参数转发时,各扫描模块中的操作单元将帧头的每行扫描点数、扫描行数、光学图像传感器的采样参数和振镜的相位延时参数转发至第一子控制单元,并将帧头的每行扫描点数、每行复位屏蔽点数、扫描行数、光学图像传感器的采样参数和光学图像传感器的相位延时参数转发至第二子控制单元,并将帧头的每行扫描点数、每行复位屏蔽点数、扫描行数、光学图像传感器的采样参数和采集卡的相位延时参数转发至第三子控制单元。

4.如权利要求1所述的基于FPGA的同步信号控制系统,其特征在于:所述每行复位屏蔽点数位于每行扫描点的开头位置,对于第二子控制单元和第三子控制单元:当第一点计数器存储的当前位置小于或等于每行复位屏蔽点数时,第二子控制单元和第三子控制单元不产生控制信号;

当第一点计数器存储的当前位置大于每行复位屏蔽点数时,第二子控制单元和第三子控制单元产生控制信号。