【技术实现步骤摘要】
白光干涉3D传感器系统控制电路
[0001]本专利技术涉及3D传感器
，具体为白光干涉3D传感器系统控制电路。
技术介绍
[0002]白光干涉仪是利用光学干涉原理研制开发的超精细表面轮廓测量仪器。照明光束经半反半透分光镜分成两束光，分别投射到样品表面和参考镜表面。从两个表面反射的两束光再次通过分光镜后合成一束光，并由成像系统在CCD相机感光面形成两个叠加的像。由于两束光相互干涉，在CCD相机感光面会观察到明暗相间的干涉条纹。干涉条纹的亮度取决于两束光的光程差，根据白光干涉条纹明暗度以及干涉条纹出现的位置解析出被测样品的相对高度；由于采用白光干涉原理，不受材质/颜色、死角的影响，实现了纳米级的高精度测量。
[0003]白光干涉3D传感器因为要做到纳米级测量精度(产品定义精度为0.1um)，对电子控制系统部分要求非常高，要控制电机运动0.1mm/s速度运动时位置精度，触发相机采集的信号1ms以下频率，以及对高分辨率(50nm)光栅尺信号的采集，led光源恒流的控制等等；同时，因为产品重量，体积的要求，对PCB电路小型化也有非常高的要求。
技术实现思路
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：白光干涉3D传感器系统控制电路，包括电源模块、ARM主控模块、输入输出模块、网络模块、相机触发模块、步进电机驱动模块、激光LD驱动模块、光栅尺编码器接收模块，所述电源模块、光栅尺编码器接收模块的输出端分别与ARM主控模块输入端连接；所述ARM主控模块的输出端分别与输入输出模块、网络模...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.白光干涉3D传感器系统控制电路，包括电源模块、ARM主控模块、输入输出模块、网络模块、相机触发模块、步进电机驱动模块、激光LD驱动模块、光栅尺编码器接收模块，其特征在于：所述电源模块、光栅尺编码器接收模块的输出端分别与ARM主控模块输入端连接；所述ARM主控模块的输出端分别与输入输出模块、网络模块、相机触发模块、步进电机驱动模块、激光LD驱动模块的输入端连接；所述电源模块外接电源适配器；所述输入输出模块外接外部信号接收端；所述网络模块外接电脑；所述相机触发模块外接高速CMOS相机；所述步进电机驱动模块外接电机驱动器和电机；所述光栅尺编码器接收模块外接光栅尺。2.根据权利要求1所述的白光干涉3D传感器系统控制电路，其特征在于：所述电源模块包括芯片U1、芯片U2、芯片U3、激光二极管LD1、激光二极管LD2、激光二极管LD3、激光二极管LD4、激光二极管LD5、按键KEY1；所述激光二极管LD1一端通过电阻R8外接VCC5V端连接，所述激光二极管LD1另一端做接地处理；所述芯片U2的2接口通过稳压二极管D1与24V_IN端串联；所述芯片U2的1接口、电容C1、电感器L1、电容C11、双向稳压二极管D3、芯片U2的2接口，前述六项依次电性串联；所述电容C11、双向稳压二极管D3之间连线做接地处理；所述电容C11外侧并联有电解电容C15，所述电解电容C15一端电性接入电感器L1和电容C11之间，且电解电容C15一端外接VCC5V端，所述电解电容C15另一端电性接入电容C11和双向稳压二极管D3之间；所述芯片U2的7接口通过电阻R1接入电感器L1和电解电容C15之间，所述芯片U2的7接口通过电阻R6、电阻R5电性接入电解电容C15和双向稳压二极管D3之间；所述电阻R6、电阻R5串联；所述芯片U2的8接口通过电容C12电性接入电阻R5和双向稳压二极管D3之间；所述电容C12外侧并联有电容C8和电阻R4；所述电容C8和电阻R4串联，所述电容C8电性接入芯片U2和电容C12之间，所述电阻R4电性接入电容C12和双向稳压二极管D3之间；所述电阻R5和电容C12之间电性连接有稳压二极管D2，所述稳压二极管D2电性接入电容C1和电感器L1之间，所述芯片U2的10接口电性接入电容C1和稳压二极管D2之间；所述芯片U2的9接口电性接入电阻R4和双向稳压二极管D3之间，所述芯片U2的11接口电性接入芯片U2的9接口和双向稳压二极管D3之间；所述芯片U2的5接口通过电阻R3电性接入芯片U2的11接口和双向稳压二极管D3之间；所述芯片U2的4接口通过电容C14电性接入电阻R3和双向稳压二极管D3之间；所述芯片U2的3接口通过电阻R7电性接入电容C14和双向稳压二极管D3之间，所述芯片U2的2接口通过电阻R2与电阻R7电性连接，所述芯片U2的2接口通过电容C13电性接入电阻R7和双向稳压二极管D3之间；所述芯片U2的2接口通过电解电容C10电性接入电容C13和双向稳压二极管D3之间，所述电解电容C10与芯片U2的连接处外接24V
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1端；
所述激光二极管LD2一端通过电阻R16外接12V端连接，所述激光二极管LD2另一端做接地处理；所述芯片U3的2接口通过稳压二极管D4与24V_IN端串联；所述芯片U3的1接口、电容C16、电感器L2、电容C19、双向稳压二极管D6、芯片U3的2接口，前述六项依次电性串联；所述电容C19、双向稳压二极管D6之间连线做接地处理；所述电容C19外侧并联有电解电容C21，所述电解电容C21一端电性接入电感器L2和电容C19之间，且电解电容C21一端外接12V端，所述电解电容C21另一端电性接入电容C19和双向稳压二极管D6之间；所述芯片U3的7接口通过电阻R9接入电感器L2和电解电容C21之间，所述芯片U3的7接口通过电阻R12、电阻R14电性接入电解电容C21和双向稳压二极管D6之间；所述电阻R12、电阻R14串联；所述芯片U3的8接口通过电容C20电性接入电阻R14和双向稳压二极管D6之间；所述电容C20外侧并联有电容C17和电阻R13；所述电容C17和电阻R13串联，所述电容C17电性接入芯片U3和电容C20之间，所述电阻R13电性接入电容C20和双向稳压二极管D6之间；所述电阻R14和电容C20之间电性连接有稳压二极管D5，所述稳压二极管D5电性接入电容C16和电感器L2之间，所述芯片U3的10接口电性接入电容C16和稳压二极管D5之间；所述芯片U3的9接口电性接入电阻R13和双向稳压二极管D6之间，所述芯片U3的11接口电性接入芯片U3的9接口和双向稳压二极管D6之间；所述芯片U3的5接口通过电阻R11电性接入芯片U3的11接口和双向稳压二极管D6之间；所述芯片U3的4接口通过电容C22电性接入电阻R11和双向稳压二极管D6之间；所述芯片U3的3接口通过电阻R15电性接入电容C22和双向稳压二极管D6之间，所述芯片U3的2接口通过电阻R10与电阻R15电性连接，所述芯片U3的2接口通过电容C23电性接入电阻R15和双向稳压二极管D6之间；所述芯片U3的2接口通过电解电容C18电性接入电容C23和双向稳压二极管D6之间，所述电解电容C18与芯片U3的连接处外接24V
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2端；所述芯片U1的3接口外接VCC5V端；所述芯片U1的2接口、磁珠FB1、电容C3、电容C2、芯片U1的3接口，前述五项依次电性串联；所述电容C3、电容C2的连接线做接地处理，所述磁珠FB1和电容C3的连接线外接AVDD33端，所述电容C3外侧并联有电容C7，所述电容C7一端电性接入磁珠FB1和AVDD33端之间，所述电容C7另一端电性接入电容C3和电容C2之间，所述电容C2外侧并联有电容C9；所述芯片U1的1接口电性接入电容C7和电容C9之间；所述电容C3和电容C2的连接线做接地处理，所述电容C9和电容C7之间并联有电容C5、电容C6和电解电容C4；所述电容C5一端电性接入电解电容C4一端和电容C6一端之间，所述电容C5一端外接VDD33端，所述电容C5另一端电性接入电解电容C4另一端和电容C6另一端之间；所述电解电容C4一端电性接入芯片U1的2接口和电容C5之间，所述电解电容C4另一端电性接入芯片U1的1接口和电容C5之间；所述电容C6一端电性接入电容C5和磁珠FB1之间，所述电容C6另一端电性接入电容C7和电容C5之间；所述按键KEY1一端通过电阻R17与VDD33端连接，所述按键KEY1另一端做接地处理，所述激光二极管LD3通过电阻R18与VDD33端连接；所述激光二极管LD4通过电阻R19与VDD33端连接；激光二极管LD5通过电阻R21与VDD33端连接。
3.根据权利要求2所述的白光干涉3D传感器系统控制电路，其特征在于：所述ARM主控模块包括芯片U13、芯片U12、晶体振荡器Y2、芯片U14、芯片U19、芯片U20；所述芯片U13的31接口与芯片U12的2接口连接，所述芯片U12的1接口做接地处理，所述芯片U12的3接口电性连接电容C40，所述电容C40一端做接地处理，所述电容C40和芯片U12的3接口连接处做接地处理；所述芯片U13的29接口、晶体振荡器Y2的3接口、晶体振荡器Y2的1接口、芯片U13的30接口，前述四项依次串联；所述晶体振荡器Y2的4接口通过电容C50与晶体振荡器Y2的1接口电性连接，所述晶体振荡器Y2的4接口和电容C50连线之间做接地处理，所述晶体振荡器Y2的2接口通过电容C51与晶体振荡器Y2的3接口电性连接，所述晶体振荡器Y2的2接口和电容C51连线之间做接地处理；所述芯片U14外接USB接口；所述芯片U13包括FMC总线，所述芯片U13通过FMC总线与芯片U19互联；所述芯片U20的4接口做接地处理，所述芯片U20的8接口外接VDD33端，所述芯片U20的8接口和VDD33端之间电性连接有电容C74，所述电容C74一端做接地处理；所述芯片U20的1接口与芯片U13的164接口连接，所述芯片U20的2接口与芯片U13的27接口连接；所述芯片U20的3接口与芯片U13的25接口连接，所述芯片U20的5接口与芯片U13的26接口连接，所述芯片U20的6接口与芯片U13的58接口连接，所述芯片U20的7接口与芯片U13的24接口连接；所述芯片U13的166接口、电阻R62、电阻R63、电阻R64、芯片U13的48接口，前述五项依次串联，所述电阻R63、电阻R64的连线做接地处理，所述电阻R62、电阻R63的连线通过BOOT与插座P6的2接口连接，所述插座P6的1接口外接VDD33端；所述芯片U13的6接口外接VDD33端，所述芯片U13的6接口与VDD33端的连线外接电容C41，所述电容C41做接地处理；所述芯片U13的38接口通过电阻R65外接VDDA端；所述芯片U13的38接口与电阻R65的连线外接电容C43和电容C44；所述电容C43和电容C44一端均做接地处理；所述芯片U13的81接口、电容C42、电容C45、芯片U13的125接口，前述四项依次串联，所述电容C42、电容C45的连线做接地处理；所述芯片U13的39接口通过电阻R66外接VDD33端；所述芯片U13的39接口与电阻R66的连线外接电容C46和电容C47；所述电容C46和电容C47一端均做接地处理；所述芯片U13的37接口、电阻R67、芯片U13的171接口，前述三项依次串联，所述芯片U13的37接口、电阻R67的连线做接地处理，所述电阻R67、芯片U13的171接口的连线通过电阻R68外接VDD33端。4.根据权利要求3所述的白光干涉3D传感器系统控制电路，其特征在于：所述相机触发模块包括插座P1，所述插座P1的1接口和3接口分别做接地处理；所述插座P1的2接口、电阻R35、三极管Q4的3接口、三极管Q4的1接口、电阻R37、CAM_Trigger端，前述六项依次串联，所述CAM_Trigger端与芯片U13的101接口连接；所述插座P1的4接口电性接入电阻R35和三极管Q4的3接口之间，所述三极管Q4的2接口做接地处理，所述三极管Q4的1接口和三极管Q4的2接口之间电性连接有电阻R38；所述插座P1的5接口、电阻R34、三极管Q3的1接口、三极管Q3的3接口、CAM_Feedback端，
前述五项依次串联，所述CAM_Feedback端与芯片U13的100接口连接；所述三极管Q3的3接口、CAM_Feedback端的连接线外接电阻R31，所述电阻R31一端与VDD33端连接，所述三极管Q3的2接口做接地处理，所述三极管Q3的1接口和三极管Q3的2接口之间电性连接有电阻R38；所述插座P1的5接口、电阻R34的连接线外接电阻R32，所述电阻R32一端与12V端连接；所述插座P1的6接口通过电阻R33与CAM_IO端连接，所述CAM_IO端与芯片U13的99接口连接。5.根据权利要求4所述的白光干涉3D传感器系统控制电路，其特征在于：所述步进电机驱动模块包括芯片U15、芯片U16、芯片U17、芯片U23；所述芯片U15的1接口通过电阻R73与VDD33端串联，所述芯片U15的3接口通过电阻R72与VDD33端串联；所述芯片U15的2接口与MCU_AWO_O端连接，所述MCU_AWO_O端与芯片U13的134接口连接，所述U15的4接口与MCU_CS_O端连接，所述MCU_CS_O端与芯片U13的132接口连接；所述芯片U15的5接口和7接口做接地处理，所述芯片U15的6接口通过保险丝F6与MOTOR_CS
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端连接，所述MOTOR_CS
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端与插座P8的8接口连接，所述芯片U15的8接口通过保险丝F5与MOTOR_AWO
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端连接，所述MOTOR_AWO
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端与插座P8的6接口连接；所述芯片U16的5接口和7接口均做接地处理；所述芯片U16的6接口、MCU_ALM_I端、电阻R74、VDD33端,前述四项依次串联，所述芯片U16的8接口、MCU_TIM_I端、电阻R75、VDD33端,前述四项依次串联，所述MCU_ALM_I端与芯片U13的128接口连接，所述MCU_TIM_I端与芯片U13的129接口连接；所述芯片U16的1接口通过电阻R76与VCC5V端连接，所述芯片U16的3接...
【专利技术属性】
技术研发人员：王谷成，
申请(专利权)人：珠海博明传感器技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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