[发明专利]基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统及其控制方法

说明书

本发明提出一种基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统及其控制方法，包括嵌入式系统、精准时间输出模块、精准电机和相机控制模块、实时操作系统模块等部分；其中，精准时间输出模块包括滤光片颜色查表、曝光时间、电机加速、减速和停止总时间三部分；精准电机和相机控制模块包括串口、步进电机驱动器及步进电机、相机以及编码器四部分；实时操作系统模块包括时间管理、任务切换以及任务调度三部分。本发明有效的对滤光片转轮的到位时间进行精准控制，进而通过相机进行图像输出，实现了基于嵌入式实时操纵系统的滤光片转轮快速成像系统。

技术领域

本发明属于嵌入式控制系统技术领域，尤其涉及一种基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统及其控制方法。

背景技术

滤光片转轮系统可以利用一组滤光片将可见光分解成3个以上的光谱波段，滤光片转轮系统的每一个滤光片对应一个光谱波段，分别让物体在每个光谱波段成像，从而合成为一张多光谱图像，这项技术广泛应用于多个领域，但是由于不同的滤光片所需的曝光时间有所不同，对转轮控制系统的控制性能提出了更高的要求。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统及其控制方法，旨在有效提高转轮成像系统的快速性、实时性和精准性。包括嵌入式系统、精准时间输出模块、精准电机和相机控制模块、实时操作系统模块等部分；其中，精准时间输出模块包括滤光片颜色查表、曝光时间、电机加速、减速和停止总时间三部分；精准电机和相机控制模块包括串口、步进电机驱动器及步进电机、相机以及编码器四部分；实时操作系统模块包括时间管理、任务切换以及任务调度三部分。本发明有效的对滤光片转轮的到位时间进行精准控制，进而通过相机进行图像输出，实现了基于嵌入式实时操纵系统的滤光片转轮快速成像系统。

本发明具体采用以下技术方案：

一种基于嵌入式实时操作系统的滤光片转轮快速成像控制系统，其特征在于，包括相连接的：嵌入式系统、精准时间输出模块、精准电机和相机控制模块、以及实时操作系统模块；

所述精准时间输出模块包括依次连接的：滤光片颜色查表子模块、电机加减速和停止总时间计算子模块；

所述精准电机和相机控制模块包括：串口、步进电机及步进电机驱动器、相机以及编码器；所述嵌入式系统、串口、步进电机及步进电机驱动器、相机依次相连；所述编码器与电机和嵌入式系统相连，将电机位置反馈至嵌入式系统，使转轮滤光片能够精准到达指定的位置；

所述实时操作系统模块包括依次连接的：时间管理子模块、任务切换子模块以及任务调度子模块；

所述实时操作系统模块与精准时间输出模块、精准电机和相机控制模块连接，通过对各任务进行调度、管理，实现对滤光片转轮快速成像控制系统的控制，最终进行图像输出。

进一步地，所述精准时间输出模块的时间输出与嵌入式系统相连，精准时间输出模块所输出的时间在嵌入式系统进行处理，转换为PWM脉冲相关的包括占空比、频率、脉冲数的控制参数，输出至步进电机驱动器及步进电机，从而对不同滤光片完成拍摄的时间进行控制，最后通过相机，进行图像输出。

进一步地，在所述精准时间输出模块中，根据不同的滤光片颜色，通过滤光片颜色查表子模块查表得到该滤光片颜色对应需要的曝光时间，该曝光时间是完成该滤光片拍摄所需要的最短时间，也是电机停止的最短时间，输出至电机加减速和停止总时间计算子模块；通过所述电机加减速和停止总时间计算子模块，将曝光时间与电机加减速运动时间进行相加，得到的总时间输出至嵌入式系统，在嵌入式系统中转换PWM脉冲相关的包括占空比、频率、脉冲数的控制参数。

进一步地，所述精准时间输出模块的工作过程包括以下步骤：

步骤A1：不同滤光片颜色对应的曝光时间不同，通过查表获得不同滤光片颜色对应的曝光时间；