白光干涉3D传感器系统控制电路的制作方法

白光干涉3d传感器系统控制电路
技术领域
1.本发明涉及3d传感器技术领域，具体为白光干涉3d传感器系统控制电路。


背景技术：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：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。
5.优选的，所述电源模块包括芯片u1(ldo电源降压芯片)、芯片u2(dc-dc电源降压芯片)、芯片u3(dc-dc电源降压芯片)、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；
6.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；
7.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-1端；
8.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；
9.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-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；
10.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；
11.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。
12.优选的，所述arm主控模块包括芯片u13(主控芯片arm)、芯片u12(复位ic芯片)、晶体振荡器y2、芯片u14(贴片tvs二极管)、芯片u19(内存芯片sdram)、芯片u20(闪存flash芯片)；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；
13.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；
14.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。
15.优选的，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；
16.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。优选的，所述步进电机驱动模块包括芯片u15(光耦隔离芯片)、芯片u16(光耦隔离芯片)、芯片u17(单端转差分信号芯片)、芯片u23(光耦隔离芯片)；
17.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-端连接，所述motor_cs-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-端连接，所述motor_awo-端与插座p8的6接口连接；
18.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接口通过电阻r77与vcc5v端连接；所述芯片u16的2接口外接motor_tim+端，所述motor_tim+端与插座p8的11接口连接；所述芯片u16的4接口外接motor_alm+端，所述motor_alm+端与插座p8的9接口连接；
19.所述芯片u17的8接口做接地处理，所述芯片u17的4接口外接vcc5v端，所述芯片u17的16接口外接vcc5v端；所述u17的1接口外接mcu_dir_o端，所述mcu_dir_o端与芯片u13的131接口连接；所述u17的1接口外接mcu_pulse_o端，所述mcu_pulse_o端与芯片u13的133接口连接；所述芯片u17的2接口外接motor_dir+端，所述motor_dir+端与插座p8的3接口连接，所述芯片u17的3接口外接motor_dir-端，所述motor_dir-端与插座p8的4接口连接；所述u17的14接口外接motor_pulse+端，所述motor_pulse+端与插座p8的1接口连接；所述u17的13接口外接motor_pulse-端，所述motor_pulse-端与插座p8的2接口连接；
20.所述芯片u23的5接口和7接口均做接地处理；所述芯片u23的6接口、mcu_end_i端、电阻r20、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u23的8接口、mcu_zero_i端、电阻r105、vdd33端，前述四项依次串联，所述mcu_end_i端与芯片u13的118接口连接；所述mcu_zero_i端与芯片u13的117接口连接；所述芯片u23的2接口通过motor_zero端与插座p11的3接口连接，所述芯片u23的4接口通过motor_end端与插座p11的4接口连接；所述motor_zero端与芯片u13的接口连接，所述motor_end端与芯片u13的接口连接；所述芯片u23的1接口、电阻r106、插座p11的2接口，前述三项依次串联，所述电阻r106和插座p11的2接口的连线上外接电阻r108和电阻r109，所述电阻r108外接vcc5v端，所述电阻r109外接24v_in端，所述芯片u23的3接口通过电阻r107电性接入电阻r106和电阻108之间，所述插座p11的1接口做接地处理，且所述插座p11的1接口通过电容c92电性接入电阻r109和插座p11的2接口之间；所述插座p8的5接口和7接口分别外接vcc5v端；所述插座p8的10接口和12接口分别做接地处理。
21.优选的，所述光栅尺编码器接收模块包括芯片u18(差分转单端芯片)，所述芯片u18的8接口做接地处理，所述芯片u18的4接口外接vcc5v端，所述芯片u18的12接口做接地处理；所述芯片u18的16接口外接vcc5v端，所述芯片u18的16接口和vcc5v端直接外接电容c94，所述电容c94一端做接地处理；
22.所述芯片u18的3接口、mcu_ea端、电阻r80、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u18的5接口、mcu_eb端、电阻r79、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u18的11接口、mcu_ez端、电阻r79、vdd33端，前述四项依次串联；所述mcu_ea端与芯片u13的87接口连接，所述mcu_eb端与芯片u13的88接口连接，所述mcu_ez端与芯片u13的89接口连接；所述芯片u18的1接口外接extern_eaz-端，所述芯片u18的2接口外接extern_eaz+端，所述芯片u18的6接口外接extern_ebz+端，所述芯片u18的7接口外接extern_ebz-端，所述芯片u18的10接口外接extern_ezz+端，所述芯片u18的9接口外接extern_ezz-端；所述extern_eaz+端、extern_eaz-端、extern_ebz+端、extern_ebz-端、extern_ezz+端、extern_ezz-端均分别接入插座p10；所述插座p10的8接口做接地处理，所述插座p10的7接口外接vcc5v，所述插座p10的1接口、extern_eaz+端、电阻r81、extern_eaz-端、插座p10的2接口，前述五项依次串联，所述插座p10的3接口、extern_ebz+端、电阻r110、extern_ebz-端、插座p10的4接口，前述五项依次串联；所述插座p10的5接口、extern_ezz+端、电阻r111、extern_ezz-端、插座p10的6接口，前述五项依次串联。
23.优选的，所述激光ld驱动模块包括芯片u6(ldo电源降压芯片)、芯片u7(恒流驱动芯片)、芯片u8(ldo电源降压芯片)、插座p2；所述插座p2的1接口、ld_scl端、芯片u7的9接口，前述三项依次串联，所述插座p2的2接口、ld_sda端、芯片u7的8接口，前述三项依次串联，所述插座p2的5接口、电容c28、芯片、u7的5接口，前述三项依次串联，所述芯片u7的4接口电性接入插座p2的5接口和电容c28之间，所述ld_sda端和芯片u7的8接口连接线之间外接电阻r49，所述ld_sda端和芯片u7的8接口连接线之间外接电阻r50，所述电阻r49、电阻r50、芯片u7的1接口均分别连接vdd33_ldref端；
24.所述插座p2的4接口、ld_en端、芯片u6的1接口，前述三项依次串联，所述插座p2的6接口与芯片u6的2接口连接，所述p2的6接口与芯片u6的2接口连接线外接vcc2_5v端，所述芯片u6的3接口电性接入插座p2的5接口和电容c28之间，且所述芯片u6的3接口做接地处理，所述芯片u6的4接口、激光二极管ld6的1接口、激光二极管ld6的3接口、电阻rs1、电阻rs2、插座p2的5接口，前述六项依次串联，所述激光二极管ld6的1接口和激光二极管ld6的2接口之间并联有电阻r48，所述电阻rs2和插座p2的5接口的连线做接地处理；所述芯片u6的5接口、电阻r51、芯片u7的3接口，前述三项依次串联，所述芯片u6的5接口和电阻r51连线外接电阻r52和电阻r53，所述电阻r52一端电性接入激光二极管ld6的3接口和电阻rs1之间，所述电阻r53外接vdd33_ldref端，所述电阻r53外侧并联有电阻r54；所述电阻r51和电阻r52的连线外接电容c30，所述电容c30一端电性接入电阻rs2、插座p2的5接口之间，所述电阻r51和芯片u7的3接口的连线外接电容c29，所述电容c29一端电性接入电容c30和插座p2的5接口之间；所述芯片u7的2接口电性接入电容c29和插座p2的5接口之间；所述芯片u7的10接口电性接入芯片u7的2接口和插座p2的5接口之间，所述芯片u7的6接口电性接入芯片u7的10接口和插座p2的5接口之间；所述芯片u8的3接口、电容c33、电容c31、芯片u8的2接口，前述四项依次串联，所述片u8的3接口和电容c33的连线外接vcc2_5v端，所述电容c31和
芯片u8的2接口的连线外接vdd33_ldref端，所述电容c33和电容c31的连线做接地处理，所述芯片u8的1接口电性接入电容c33和电容c31之间，所述电容c31外侧并联有电容c32；所述ld_sda端与芯片u13的46接口连接，所述ld_scl端与芯片u13的45接口连接，所述ld_en端与芯片u13的44接口连接。
25.优选的，所述输入输出模块包括输入信号电路、输出信号电路和插接件cn1。
26.优选的，所述输入信号电路包括芯片u4(光耦隔离芯片)；所述芯片u4的5接口和7接口均做接地处理，所述芯片u4的2接口和4接口均做接地处理；所述芯片u4的6接口与tgr-dsi1端连接，所述芯片u4的8接口与tgr-dsi2端连接；所述u4的6接口与tgr-dsi1端之间外接电阻r26；所述芯片u4的8接口与tgr-dsi2端之间外接电阻r25；所述电阻r26和电阻r25均连接vdd33端；所述芯片u4的1接口、三极管q1的3接口、三极管q1的2接口、dsi2端，前述四项依次串联，所述三极管q1的1接口、三极管q1的3接口之间并联有电阻r27，所述芯片u4的1接口和芯片u4的2接口之间连接有电容c24，所述电容c24一端电性接入芯片u4的1接口、三极管q1的3接口之间，所述电容c24外侧并联有电阻r28和二极管d7，且电阻r28和二极管d7并联；所述芯片u4的3接口、三极管q2的3接口、三极管q2的2接口、dsi1端，前述四项依次串联，所述三极管q2的1接口、三极管q2的3接口之间并联有电阻r29，所述芯片u4的3接口和芯片u4的4接口之间连接有电容c25，所述电容c25一端电性接入芯片u4的3接口、三极管q2的3接口之间，所述电容c25外侧并联有电阻r30和二极管d8，且电阻r30和二极管d8并联；所述tgr-dsi1端与芯片u13的167接口连接，所述tgr-dsi2端与芯片u13的168接口连接；所述dsi1端与插接件cn1的7接口连接，所述dsi2端与插接件cn1的6接口连接，所述插接件cn1的1接口和8接口分别做接地处理，所述插接件cn1的2接口外接24v_in端。
27.优选的，所述输出信号电路包括芯片u5(光耦隔离芯片)，所述芯片u5的2接口、4接口、6接口均做接地处理，所述芯片u5的1接口通过电阻r42与tgr-dso1端连接，所述芯片u5的3接口通过电阻r43与tgr-dso2端连接，所述芯片u5的5接口通过电阻r44与tgr-dso3端连接，所述芯片u5的1接口与电阻r42的连线外接电阻r47，所述芯片u5的3接口与电阻r43的连线外接电阻r46，所述芯片u5的5接口与电阻r44的连线外接电阻r45；所述电阻r45、电阻r46、电阻r47均做接地处理；
28.所述芯片u5的16接口、三极管q5的1接口、三极管q5的2接口、保险丝f2、dso1端，前述五项依次串联，所述芯片u5的15接口与三极管q5的3接口连接；所述芯片u5的14接口、三极管q6的1接口、三极管q6的2接口、保险丝f3、dso2端，前述五项依次串联，所述芯片u5的13接口与三极管q6的3接口连接；所述芯片u5的12接口、三极管q7的1接口、三极管q7的2接口、保险丝f4、dso3端，前述五项依次串联，所述芯片u5的11接口与三极管q7的3接口连接；所述三极管q5的3接口、三极管q6的3接口、三极管q7的3接口均做接地处理；
29.所述三极管q7的2接口和保险丝f4的连线外接电阻r41，所述电阻r41通过二极管d9与vcc5v端连接，所述三极管q6的2接口和保险丝f3的连线外接电阻r40，所述电阻r40电性接入电阻r41和二极管d9之间，所述三极管q5的2接口和保险丝f2的连线外接电阻r39，所述电阻r39电性接入电阻r40和二极管d9之间；所述电阻r39和二极管d9的连线外接电容c27，所述电容c27做接地处理，所述二极管d9和vcc5v端的连线外接电容c26，所述电容c26做接地处理，所述电容c26和电容c27之间连接有保险丝f1；所述电阻r39和二极管d9的连线外接vcc_pull端；
30.所述tgr-dso1端与芯片u13的174接口连接，所述tgr-dso2端与芯片u13的175接口连接，所述tgr-dso3端与芯片u13的176接口连接，所述dso1端与插接件cn1的3接口连接，所述dso2端与插接件cn1的4接口连接，所述dso3端与插接件cn1的5接口连接。
31.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明中通过设置电源模块、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，本发明采用armstm32f767+50nm光栅尺解码+2um步进电器控制+激光ld驱动+高速触发相机的控制系统；本电路无需专业的运动控制卡，无需超高精度，高成本的运动平台，伺服/直线电机等，通过arm内自实现的运动控制算法，只需常规步进电机及高精度的光栅尺反馈配合，就可以达到纳米级(100nm)位置快速触发采图像的需求，兼顾了电路板安装的小型化，低成本化，高精度化，减少对工艺组装的要求。
附图说明
32.图1是本发明整体电路的模块示意图；图2是本发明arm主控模块一部分的电路连接示意图；图3是本发明arm主控模块另一部分的电路连接示意图；图4是本发明电源模块的电路连接示意图；图5是本发明步进电机驱动模块的电路连接示意图；图6是本发明光栅尺编码器接收模块的电路连接示意图；图7是本发明相机触发模块的电路连接示意图；图8是本发明激光ld驱动模块的电路连接示意图；图9是本发明输入信号电路的电路连接示意图；图10是本发明输出信号电路的电路连接示意图；图11是本发明插接件cn1的电路连接示意图；图12是本发明网络模块的电路连接示意图；图13是本发明各个模块电源供电连接示意图；图14是本发明arm主控模块中各个器件的连接示意图；图15是本发明arm与sdram的通信时序示意图；图16是本发明arm与flash的通信时序示意图；图17是本发明步进电机控制模块、光栅尺编码器接收模块工作关系连接示意图；图18是本发明脉冲与电机转动示意图；图19是本发明网络模块与arm及外部的连接示意图。
具体实施方式
33.请参阅图1-图19，本发明提供技术方案：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；本控制电路为白光干涉3d传感器主控板，主要完成外部信号/通信数据收集，根据指令控制电机运动，接收外部编码器光栅尺输入的计数信息，以等间距触发cmos相机采集图像；当电路开始工作后，pc通过网络配置好工作参数：触发模式，led亮度，相机的曝光，电机的运动参数等；网络模块监测pc发过来的网络触发信号，输入输出模块监测外部plc等发过来的硬件触发信号，只要有一个生效，arm就控制电机运动，同时带动光栅尺读头运动，根据光栅尺反馈的计数，以等间距触发cmos相机采集带有干涉条纹的2d图像发送给pc，在pc上完成3d图像的重建。
34.如图4所示，所述电源模块包括芯片u1(ldo电源降压芯片)、芯片u2(dc-dc电源降压芯片)、芯片u3(dc-dc电源降压芯片)、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；
35.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；
36.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；
37.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-1端；
38.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；
39.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-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；
40.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；
41.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；结合图13可知各个模块电源供电连接：24v由外部输入，需要降压到5v和12v，考虑压差大，要提高电源效率，降低发热，选用了两个dc-dc电源降压芯片作为第一级电源管理；24v电源同时经由pcb内部走线输出给电机驱动器供电用；上面的dc-dc输出5v,后端需要3.3v供电，都是功耗不大单电源敏感的部件，电源的纹波要小，精度要高，则使用ldo降压，作为第二级别电源管理；
42.同时直接输出给需要5v的电机光耦,单端转差分芯片，光栅尺的差分转单端芯片；
43.第一个ldo降压为3.3v给核心电路主控芯片，内存，闪存，晶振电路，复位电路供电；再使用第二个ldo降压3.3v给网络模块的网络phy芯片供电；第三个ldo和第四个ldo用于激光ld驱动，一个用给驱动芯片供电，一个用于直接给ld供电，调节ld两端电压达到恒流效果；四个ldo用于各自的模块电源管理，虽然都是3.3v，但独立开能有效减少不同模块之间的电源串扰，保证信号的传输稳定；最下面的dc-dc输出12v是专门用来给外部cmos相机模块供电和触发用的，cmos相机其他器件功耗要大，这里单独使用一个dc-dc供电。
44.如图2和图3所示，所述arm主控模块包括芯片u13(主控芯片arm)、芯片u12(复位ic芯片)、晶体振荡器y2、芯片u14(贴片tvs二极管)、芯片u19(内存芯片sdram)、芯片u20(闪存flash芯片)；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；
45.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；
46.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；
47.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；主控芯片arm，内存芯片sdram，闪存flash芯片组成核心控制部分，主控芯片arm选用的意法半导体的stm32f767，具有220m主频，可以实现较复杂的运动控制算法和高频率编码信号捕获。考虑到电机运动控制需要的内存量较大，armf767的内置ram不太够，再加了一个内存芯片sdram用来处理运动控制算法，同时增加闪存flash芯片以便在需要装载在线升级的程序，一些断电仍然需要保存的参数功能时使用；
48.该模块各个器件的连接如图14所示；主控芯片arm选用的一款220mhz主频的32位arm，内部自带了512kb的sram和2mb的flash，但是因为我们要控制电机s曲线加减速运动，同时还是处理高频率的光栅信号，数据量较大，所以内存和闪存上各增加了32mb；其中内存选用的sdram，兼顾容量和通信速度。arm拥有fmc总线，这里通过arm的fmc总线与sdram互联；
‑‑
[a11:a0]12位地址总线用于arm访问sdram时的寻址；
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[d15:d0]16位数据线用于arm从sdram读取数据或写数据；
‑‑
时钟线用来同步数据写入，每一个时钟读写一个bit，由arm提供；
‑‑
u/ldqm控制线在只需要写入或读取8bit高/低字节时会用到，屏蔽不需要的高低位；
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we控制线用作写使能，在使能的情况下才可以往通过数据线向sdram写入数据，防止干扰误操作；
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cas，ras为sdram行预充电时间和地址选通脉冲；
‑‑
enable线用来使能总的功能；arm与sdram的通信时序如图15所示；闪存flash选用的一款32mbqspi接口的flash.保存boot程序，应用程序以及固化一些自定义控制参数例如设备名称，序列号，运动速度等等；
‑‑
时钟线，读写数据线构成spi通信的基本时序，arm与flash通过spi协议进行数据交换；
‑‑
spi写使能主要启动在运行阶段保护spi内数据方式干扰误写入；
‑‑
spi写保护主要控制在烧录阶段不要误写入数据；
[0049]
arm与flash的通信时序如图16如下；
[0050]
复位电路：为了让arm上电能够稳定工作，避免上电瞬间电源毛刺，外部串扰导致
的阻容rc电路复位不成功情况，我们这里复位电路选用了一款专门的复位芯片，他拥有明确的复位电平检测阈值，精度高达
±
2％，并可以设定复位延迟，让arm每次上电后能够稳定的复位成功，从而稳定工作；复位芯片与arm复位引脚的连接如下，上电后，u12检测到vdd33的到来后，其vout引脚输出高电平，复位arm；
[0051]
晶体振荡电路：晶体振荡电路主要给arm提供总的基准时钟信号，该arm需要的是25m时钟，这里我们选用了无源晶体，外部连接匹配电容形成振荡电路；
[0052]
其中电容c50，电容c51为匹配电容，无源晶体负载电容为18pf，匹配电容容值常规计算公式为：
[0053]cl
＝cs+cd×cg
/(cd+cg)
[0054]
cl为晶体的负载电容，cdcg为上图c50/c51匹配电容，cs是pcb走线时两根晶振线上的寄生电容，一般为2-5pf，取5pf，则cd，cg计算为：
[0055]
cd＝cg＝(18-5)*2＝26pf，
[0056]
使用常规规格的22pf电容；
[0057]
arm通过外部提供电源，振荡电路时钟信号，复位信号后启动，从qspiflash中加载固件程序到sdram中运行，完成数据的交互，形成一个核心自小工作系统。
[0058]
如图7所示，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；
[0059]
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；cmos相机触发模块，使用一个npn三极管作为驱动，如下图，p1的pin4脚接相机的触发输入，默认情况下被上拉到pin2保持12v高电平；当arm往q4的基极(1脚)发送高电平时，三激光的集电极(3脚)被拉低为低电平，对相机来说此时得到一个下降沿，则将相机的触发条件设定为下降沿即可让相机触发采图操作；
[0060]
本设计中，为了达到高速触发的目的，中间采用的pcb内部走线直连，并没有采用光耦隔离，因为光耦信号翻转时间较长达不到1ms的要求。
[0061]
如图5所示，所述步进电机驱动模块包括芯片u15(光耦隔离芯片)、芯片u16(光耦隔离芯片)、芯片u17(单端转差分信号芯片)、芯片u23(光耦隔离芯片)；
[0062]
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-端连接，所述motor_cs-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-端连接，所述motor_awo-端与插座p8的6接口连接；
[0063]
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接口通过电阻r77与vcc5v端连接；所述芯片u16的2接口外接motor_tim+端，所述motor_tim+端与插座p8的11接口连接；所述芯片u16的4接口外接motor_alm+端，所述motor_alm+端与插座p8的9接口连接；
[0064]
所述芯片u17的8接口做接地处理，所述芯片u17的4接口外接vcc5v端，所述芯片u17的16接口外接vcc5v端；所述u17的1接口外接mcu_dir_o端，所述mcu_dir_o端与芯片u13的131接口连接；所述u17的1接口外接mcu_pulse_o端，所述mcu_pulse_o端与芯片u13的133接口连接；所述芯片u17的2接口外接motor_dir+端，所述motor_dir+端与插座p8的3接口连接，所述芯片u17的3接口外接motor_dir-端，所述motor_dir-端与插座p8的4接口连接；所述u17的14接口外接motor_pulse+端，所述motor_pulse+端与插座p8的1接口连接；所述u17的13接口外接motor_pulse-端，所述motor_pulse-端与插座p8的2接口连接；
[0065]
所述芯片u23的5接口和7接口均做接地处理；所述芯片u23的6接口、mcu_end_i端、电阻r20、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u23的8接口、mcu_zero_i端、电阻r105、vdd33端，前述四项依次串联，所述mcu_end_i端与芯片u13的118接口连接；所述mcu_zero_i端与芯片u13的117接口连接；所述芯片u23的2接口通过motor_zero端与插座p11的3接口连接，所述芯片u23的4接口通过motor_end端与插座p11的4接口连接；所述motor_zero端与芯片u13的接口连接，所述motor_end端与芯片u13的接口连接；所述芯片u23的1接口、电阻r106、插座p11的2接口，前述三项依次串联，所述电阻r106和插座p11的2接口的连线上外接电阻r108和电阻r109，所述电阻r108外接vcc5v端，所述电阻r109外接24v_in端，所述芯片u23的3接口通过电阻r107电性接入电阻r106和电阻108之间，所述插座p11的1接口做接地处理，且所述插座p11的1接口通过电容c92电性接入电阻r109和插座p11的2接口之间；
[0066]
所述插座p8的5接口和7接口分别外接vcc5v端；所述插座p8的10接口和12接口分别做接地处理；3d白光干涉传感器需要在一定高度范围内取n(》300)张干涉条纹图像，那么就需要电机带动cmos相机在不同的位置拍照，拍照位置间隔的距离越小，越精确，那么最后3d测量的精度也就越高；本控制系统采用了2微米脉冲当量(给电机发送一个脉冲，电机驱动丝杆前进2个微米)的电机平台，同时检测50纳米分辨率的光栅尺的反馈信号，可以实现控制电机以最低0.4微米等间距运动，并在1秒内触发相机采集350张2d图像，最终可在软件拟合得到精度0.1微米(100nm)的3d图像；该模块的相关工作连接如图17所示；电机信号工作过程：
[0067]
‑‑
awo抱闸信号，因为我们电机在内部是上下安装，当不给电机脉冲时，为了防止电机由于自重往下滑落，需要给与一个抱闸信号，让电机抱闸停住；
[0068]
‑‑
cs步距角调节信号，用于调节步进电机每次转动的角度，以控制电机运行精度；
[0069]
‑‑
tim原点时序信号，用于检测什么时候电机转动停止，反馈给pc当前发送的电机脉冲个数；
[0070]
‑‑
alm报警信号，当电机处于异常状态，例如到了上下极限位置，仍然在给电机脉
冲，那么此信号将提升报警；
[0071]
以上信号采用光耦隔离芯片与步进电机驱动器连接，最大限度上减少外部对接口的干扰，确保信号的准确；
‑‑
脉冲信号，arm发送脉冲信号控制电机转动，电机输入端是差分信号，所以这里正价一个单端转差分的芯片；
‑‑
方向信号，arm通过此信号控制电机做正反转动，以实现方向变化；当步距角为7.2
°
时，脉冲与电机转动示意如图18所示；
[0072]
‑‑
zero和end信号，是arm和电机驱动器连接的下上限位信号，中间也用光耦隔离。当电机运动到上限位或下限位时，再继续往电机发送脉冲，电机将不会转动，从而保护电机过冲情况；在本设计中，同时将zero信号下限位用作原点，电机脉冲计数值和光栅尺计数值在此处清0。
[0073]
如图6所示，所述光栅尺编码器接收模块包括芯片u18(差分转单端芯片)，所述芯片u18的8接口做接地处理，所述芯片u18的4接口外接vcc5v端，所述芯片u18的12接口做接地处理；所述芯片u18的16接口外接vcc5v端，所述芯片u18的16接口和vcc5v端直接外接电容c94，所述电容c94一端做接地处理；所述芯片u18的3接口、mcu_ea端、电阻r80、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u18的5接口、mcu_eb端、电阻r79、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u18的11接口、mcu_ez端、电阻r79、vdd33端，前述四项依次串联；所述mcu_ea端与芯片u13的87接口连接，所述mcu_eb端与芯片u13的88接口连接，所述mcu_ez端与芯片u13的89接口连接；
[0074]
所述芯片u18的1接口外接extern_eaz-端，所述芯片u18的2接口外接extern_eaz+端，所述芯片u18的6接口外接extern_ebz+端，所述芯片u18的7接口外接extern_ebz-端，所述芯片u18的10接口外接extern_ezz+端，所述芯片u18的9接口外接extern_ezz-端；所述extern_eaz+端、extern_eaz-端、extern_ebz+端、extern_ebz-端、extern_ezz+端、extern_ezz-端均分别接入插座p10；所述插座p10的8接口做接地处理，所述插座p10的7接口外接vcc5v，所述插座p10的1接口、extern_eaz+端、电阻r81、extern_eaz-端、插座p10的2接口，前述五项依次串联，所述插座p10的3接口、extern_ebz+端、电阻r110、extern_ebz-端、插座p10的4接口，前述五项依次串联；所述插座p10的5接口、extern_ezz+端、电阻r111、extern_ezz-端、插座p10的6接口，前述五项依次串联；该模块的相关工作连接如图17所示；
[0075]
光栅尺信号：步进电机每一个脉冲前进2微米，但是对于我们3d白光干涉传感器来说，要做到0.1微米的精度是不够的，如此就引入了更高的精度的50纳米光栅尺用来反馈更精确的信号，控制相机在准确的位置；
[0076]
‑‑
ab相脉冲计数信号，是光栅尺读头在运动过程中读到栅格光线变化输出的电子脉冲信号波形。a相波形和b相波形相位相差90
°
，这样可以在一个周期内有四个边沿信号(2个上升沿，2个下降沿)，光栅尺栅距为40微米时，细分倍数为200倍时，可以得到40
÷
200
÷
4＝0.05(um)的分辨率信号；
[0077]
arm端通过正交编码检测输入接口检测每个光栅尺输入波形的上升，下降边沿，并计数，通过计数反馈当前电机运行到的位置；
[0078]
‑‑
原点信号，原点信号是光栅尺尺子上一个栅格屏蔽点，当读头经过该栅格，此时原点信号脉冲将被触发，用来做为计数的0位置。本设计中预留没有使用。
[0079]
如图8所示，所述激光ld驱动模块包括芯片u6(ldo电源降压芯片)、芯片u7(恒流驱动芯片)、芯片u8(ldo电源降压芯片)、插座p2；所述插座p2的1接口、ld_scl端、芯片u7的9接
口，前述三项依次串联，所述插座p2的2接口、ld_sda端、芯片u7的8接口，前述三项依次串联，所述插座p2的5接口、电容c28、芯片、u7的5接口，前述三项依次串联，所述芯片u7的4接口电性接入插座p2的5接口和电容c28之间，所述ld_sda端和芯片u7的8接口连接线之间外接电阻r49，所述ld_sda端和芯片u7的8接口连接线之间外接电阻r50，所述电阻r49、电阻r50、芯片u7的1接口均分别连接vdd33_ldref端；
[0080]
所述插座p2的4接口、ld_en端、芯片u6的1接口，前述三项依次串联，所述插座p2的6接口与芯片u6的2接口连接，所述p2的6接口与芯片u6的2接口连接线外接vcc2_5v端，所述芯片u6的3接口电性接入插座p2的5接口和电容c28之间，且所述芯片u6的3接口做接地处理，所述芯片u6的4接口、激光二极管ld6的1接口、激光二极管ld6的3接口、电阻rs1、电阻rs2、插座p2的5接口，前述六项依次串联，所述激光二极管ld6的1接口和激光二极管ld6的2接口之间并联有电阻r48，所述电阻rs2和插座p2的5接口的连线做接地处理；所述芯片u6的5接口、电阻r51、芯片u7的3接口，前述三项依次串联，所述芯片u6的5接口和电阻r51连线外接电阻r52和电阻r53，所述电阻r52一端电性接入激光二极管ld6的3接口和电阻rs1之间，所述电阻r53外接vdd33_ldref端，所述电阻r53外侧并联有电阻r54；所述电阻r51和电阻r52的连线外接电容c30，所述电容c30一端电性接入电阻rs2、插座p2的5接口之间，所述电阻r51和芯片u7的3接口的连线外接电容c29，所述电容c29一端电性接入电容c30和插座p2的5接口之间；所述芯片u7的2接口电性接入电容c29和插座p2的5接口之间；所述芯片u7的10接口电性接入芯片u7的2接口和插座p2的5接口之间，所述芯片u7的6接口电性接入芯片u7的10接口和插座p2的5接口之间；
[0081]
所述芯片u8的3接口、电容c33、电容c31、芯片u8的2接口，前述四项依次串联，所述片u8的3接口和电容c33的连线外接vcc2_5v端，所述电容c31和芯片u8的2接口的连线外接vdd33_ldref端，所述电容c33和电容c31的连线做接地处理，所述芯片u8的1接口电性接入电容c33和电容c31之间，所述电容c31外侧并联有电容c32；
[0082]
所述ld_sda端与芯片u13的46接口连接，所述ld_scl端与芯片u13的45接口连接，所述ld_en端与芯片u13的44接口连接；白光干涉3d传感器采用了一个激光ld发射器作为光干涉的光源，该ld需求能够从0％～100％调节ld的亮度，并在一个亮度保持长久的稳定；这里设计了一个恒流的ld驱动电路，恒流驱动芯片为u7，u7需要3.3v供电，使用了一个ldo从5v降压而来；ld激光器的正极接到另一个ldo-u6,负极接到恒流驱动芯片u7的pin3；
[0083]
p2是arm与恒流驱动芯片u7的控制接口，arm通过i2c协议(p2的1,2脚)往u7的寄存器写入恒流控制值,u7调节第3脚的输出电压，这样ld(图中ld6位置)两端压降就会变化，达到亮度调节的目的。当ld由于发热导致内阻减小，两端电压升高时，u7能根据设定的恒流值，自主调节ld负极的电压，使ld两端电压维持在一个固定值，保持通过ld的电脑稳定恒流，在长期使用过程中不至于发生亮度突变。
[0084]
如图9-图11所示，所述输入输出模块包括输入信号电路、输出信号电路和插接件cn1；白光干涉3d传感器可以接受外部硬件信号输入，作为触发整个系统工作采集图像，生成3d，同时以硬件信号给出输出结果的目的；支持了2路输入和2路输出，例如1路外部可以设计为上升沿触发，一路设计为下降沿触发，输出2路可以用来指示测量的ok以及ng信号。
[0085]
如图9和图11所示，所述输入信号电路包括芯片u4(光耦隔离芯片)；所述芯片u4的5接口和7接口均做接地处理，所述芯片u4的2接口和4接口均做接地处理；所述芯片u4的6接
口与tgr-dsi1端连接，所述芯片u4的8接口与tgr-dsi2端连接；所述u4的6接口与tgr-dsi1端之间外接电阻r26；所述芯片u4的8接口与tgr-dsi2端之间外接电阻r25；所述电阻r26和电阻r25均连接vdd33端；所述芯片u4的1接口、三极管q1的3接口、三极管q1的2接口、dsi2端，前述四项依次串联，所述三极管q1的1接口、三极管q1的3接口之间并联有电阻r27，所述芯片u4的1接口和芯片u4的2接口之间连接有电容c24，所述电容c24一端电性接入芯片u4的1接口、三极管q1的3接口之间，所述电容c24外侧并联有电阻r28和二极管d7，且电阻r28和二极管d7并联；所述芯片u4的3接口、三极管q2的3接口、三极管q2的2接口、dsi1端，前述四项依次串联，所述三极管q2的1接口、三极管q2的3接口之间并联有电阻r29，所述芯片u4的3接口和芯片u4的4接口之间连接有电容c25，所述电容c25一端电性接入芯片u4的3接口、三极管q2的3接口之间，所述电容c25外侧并联有电阻r30和二极管d8，且电阻r30和二极管d8并联；
[0086]
所述tgr-dsi1端与芯片u13的167接口连接，所述tgr-dsi2端与芯片u13的168接口连接；所述dsi1端与插接件cn1的7接口连接，所述dsi2端与插接件cn1的6接口连接，所述插接件cn1的1接口和8接口分别做接地处理，所述插接件cn1的2接口外接24v_in端；外部输入信号dsi1,dsi2和arm连线中间增加了光耦隔离，以防止有时外部错误接线，输入了过高的电压或电流损坏板子上的元器件；输入信号经过mos管驱动后给到光耦u4，再由arm检测，arm检测到输入信号可以去控制电机运动，相机采图。
[0087]
如图10和图11所示，所述输出信号电路包括芯片u5(光耦隔离芯片)，所述芯片u5的2接口、4接口、6接口均做接地处理，所述芯片u5的1接口通过电阻r42与tgr-dso1端连接，所述芯片u5的3接口通过电阻r43与tgr-dso2端连接，所述芯片u5的5接口通过电阻r44与tgr-dso3端连接，所述芯片u5的1接口与电阻r42的连线外接电阻r47，所述芯片u5的3接口与电阻r43的连线外接电阻r46，所述芯片u5的5接口与电阻r44的连线外接电阻r45；所述电阻r45、电阻r46、电阻r47均做接地处理；
[0088]
所述芯片u5的16接口、三极管q5的1接口、三极管q5的2接口、保险丝f2、dso1端，前述五项依次串联，所述芯片u5的15接口与三极管q5的3接口连接；所述芯片u5的14接口、三极管q6的1接口、三极管q6的2接口、保险丝f3、dso2端，前述五项依次串联，所述芯片u5的13接口与三极管q6的3接口连接；所述芯片u5的12接口、三极管q7的1接口、三极管q7的2接口、保险丝f4、dso3端，前述五项依次串联，所述芯片u5的11接口与三极管q7的3接口连接；所述三极管q5的3接口、三极管q6的3接口、三极管q7的3接口均做接地处理；所述三极管q7的2接口和保险丝f4的连线外接电阻r41，所述电阻r41通过二极管d9与vcc5v端连接，所述三极管q6的2接口和保险丝f3的连线外接电阻r40，所述电阻r40电性接入电阻r41和二极管d9之间，所述三极管q5的2接口和保险丝f2的连线外接电阻r39，所述电阻r39电性接入电阻r40和二极管d9之间；所述电阻r39和二极管d9的连线外接电容c27，所述电容c27做接地处理，所述二极管d9和vcc5v端的连线外接电容c26，所述电容c26做接地处理，所述电容c26和电容c27之间连接有保险丝f1；所述电阻r39和二极管d9的连线外接vcc_pull端；
[0089]
所述tgr-dso1端与芯片u13的174接口连接，所述tgr-dso2端与芯片u13的175接口连接，所述tgr-dso3端与芯片u13的176接口连接，所述dso1端与插接件cn1的3接口连接，所述dso2端与插接件cn1的4接口连接，所述dso3端与插接件cn1的5接口连接；
[0090]
输出信号同输入信号的处理，arm输出的高低电平信号经过光耦u5后，再传递给三
极管q5，q6，q7去驱动外部io，特别低，直接跟外部接口的地方放置了三个保险丝f2，f3，f4，防止过流损坏内部io；网络模块：因为白光干涉3d传感器是一个工业用的3d传感器，工控机电脑可能在较远的地方，基于此选择了百兆网口通信；网络模块与arm及外部的连接如图19所示；phy芯片需要一个单独的25mhz时钟信号才能工作，这里是通过25mhz无源晶体振荡电路提供，与给arm的25m电路相同；arm提供复位和时钟信号给phy芯片，在上电初始化时，arm通过mdc/mdo引脚，往phy芯片的寄存器写入数据，初始化phy芯片。常规的数据通信通过rx,tx差分信号引脚发送到phy芯片，phy芯片再将数据按照tcp协议打包从rj45网口连接器发送给电脑端；从电脑端接收数据同理，数据流向反过来；对于网口rj45网口连接器部分，为了保持数据的稳定传输，在差分数据线上都做了emi处理，每一根线上串联了49.9欧电阻，对地并联10pf陶瓷电容，可以有效的去除一些高频毛刺信号，平滑波形，使网络传输保持稳定。本发明中，通过设置电源模块、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；
[0091]
本电路可完成外部信号/通信数据收集，根据指令控制电机运动，接收外部编码器光栅尺输入的计数信息，以等间距触发cmos相机采集图像；当电路开始工作后，pc通过网络配置好工作参数：触发模式，led亮度，相机的曝光，电机的运动参数等；网络模块监测pc发过来的网络触发信号，io模块监测外部plc等发过来的硬件触发信号，只要有一个生效，arm就控制电机运动，同时带动光栅尺读头运动，根据光栅尺反馈的计数，以等间距触发cmos相机采集带有干涉条纹的2d图像发送给pc，在pc上完成3d图像的重建；
[0092]
本发明采用armstm32f767+50nm光栅尺解码+2um步进电器控制+激光ld驱动+高速触发相机的控制系统；本电路无需专业的运动控制卡，无需超高精度，高成本的运动平台，伺服/直线电机等，通过arm内自实现的运动控制算法，只需常规步进电机及高精度的光栅尺反馈配合，就可以达到纳米级(100nm)位置快速触发采图像的需求，兼顾了电路板安装的小型化，低成本化，高精度化，减少对工艺组装的要求。

技术特征：
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-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-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-端连接，所述motor_cs-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-端连接，所述motor_awo-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接口通过电阻r77与vcc5v端连接；所述芯片u16的2接口外接motor_tim+端，所述motor_tim+端与插座p8的11接口连接；所述芯片u16的4接口外接motor_alm+端，所述motor_alm+端与插座p8的9接口连接；所述芯片u17的8接口做接地处理，所述芯片u17的4接口外接vcc5v端，所述芯片u17的16接口外接vcc5v端；所述u17的1接口外接mcu_dir_o端，所述mcu_dir_o端与芯片u13的131接口连接；所述u17的1接口外接mcu_pulse_o端，所述mcu_pulse_o端与芯片u13的133接口连接；所述芯片u17的2接口外接motor_dir+端，所述motor_dir+端与插座p8的3接口连接，所述芯片u17的3接口外接motor_dir-端，所述motor_dir-端与插座p8的4接口连接；所述u17的14接口外接motor_pulse+端，所述motor_pulse+端与插座p8的1接口连接；所述u17的13接口外接motor_pulse-端，所述motor_pulse-端与插座p8的2接口连接；所述芯片u23的5接口和7接口均做接地处理；所述芯片u23的6接口、mcu_end_i端、电阻r20、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u23的8接口、mcu_zero_i端、电阻r105、vdd33端，前述四项依次串联，所述mcu_end_i端与芯片u13的118接口连接；所述mcu_zero_i端与芯片u13的117接口连接；所述芯片u23的2接口通过motor_zero端与插座p11的3接口连接，所述芯片u23的4接口通过motor_end端与插座p11的4接口连接；所述motor_zero端与芯片u13的接口连接，所述motor_end端与芯片u13的接口连接；所述芯片u23的1接口、电阻r106、插座p11的2接口，前述三项依次串联，所述电阻r106和插座p11的2接口的连线上外接电阻r108和电阻r109，所述电阻r108外接vcc5v端，所述电阻r109外接24v_in端，所述芯片u23的3接口通过电阻r107电性接入电阻r106和电阻108之间，所述插座p11的1接口做接地处理，
且所述插座p11的1接口通过电容c92电性接入电阻r109和插座p11的2接口之间；所述插座p8的5接口和7接口分别外接vcc5v端；所述插座p8的10接口和12接口分别做接地处理。6.根据权利要求5所述的白光干涉3d传感器系统控制电路，其特征在于：所述光栅尺编码器接收模块包括芯片u18，所述芯片u18的8接口做接地处理，所述芯片u18的4接口外接vcc5v端，所述芯片u18的12接口做接地处理；所述芯片u18的16接口外接vcc5v端，所述芯片u18的16接口和vcc5v端直接外接电容c94，所述电容c94一端做接地处理；所述芯片u18的3接口、mcu_ea端、电阻r80、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u18的5接口、mcu_eb端、电阻r79、vdd33端，前述四项依次串联，所述芯片u18的11接口、mcu_ez端、电阻r79、vdd33端，前述四项依次串联；所述mcu_ea端与芯片u13的87接口连接，所述mcu_eb端与芯片u13的88接口连接，所述mcu_ez端与芯片u13的89接口连接；所述芯片u18的1接口外接extern_eaz-端，所述芯片u18的2接口外接extern_eaz+端，所述芯片u18的6接口外接extern_ebz+端，所述芯片u18的7接口外接extern_ebz-端，所述芯片u18的10接口外接extern_ezz+端，所述芯片u18的9接口外接extern_ezz-端；所述extern_eaz+端、extern_eaz-端、extern_ebz+端、extern_ebz-端、extern_ezz+端、extern_ezz-端均分别接入插座p10；所述插座p10的8接口做接地处理，所述插座p10的7接口外接vcc5v，所述插座p10的1接口、extern_eaz+端、电阻r81、extern_eaz-端、插座p10的2接口，前述五项依次串联，所述插座p10的3接口、extern_ebz+端、电阻r110、extern_ebz-端、插座p10的4接口，前述五项依次串联；所述插座p10的5接口、extern_ezz+端、电阻r111、extern_ezz-端、插座p10的6接口，前述五项依次串联。7.根据权利要求6所述的白光干涉3d传感器系统控制电路，其特征在于：所述激光ld驱动模块包括芯片u6、芯片u7、芯片u8、插座p2；所述插座p2的1接口、ld_scl端、芯片u7的9接口，前述三项依次串联，所述插座p2的2接口、ld_sda端、芯片u7的8接口，前述三项依次串联，所述插座p2的5接口、电容c28、芯片、u7的5接口，前述三项依次串联，所述芯片u7的4接口电性接入插座p2的5接口和电容c28之间，所述ld_sda端和芯片u7的8接口连接线之间外接电阻r49，所述ld_sda端和芯片u7的8接口连接线之间外接电阻r50，所述电阻r49、电阻r50、芯片u7的1接口均分别连接vdd33_ldref端；所述插座p2的4接口、ld_en端、芯片u6的1接口，前述三项依次串联，所述插座p2的6接口与芯片u6的2接口连接，所述p2的6接口与芯片u6的2接口连接线外接vcc2_5v端，所述芯片u6的3接口电性接入插座p2的5接口和电容c28之间，且所述芯片u6的3接口做接地处理，所述芯片u6的4接口、激光二极管ld6的1接口、激光二极管ld6的3接口、电阻rs1、电阻rs2、插座p2的5接口，前述六项依次串联，所述激光二极管ld6的1接口和激光二极管ld6的2接口之间并联有电阻r48，所述电阻rs2和插座p2的5接口的连线做接地处理；所述芯片u6的5接口、电阻r51、芯片u7的3接口，前述三项依次串联，所述芯片u6的5接口和电阻r51连线外接电阻r52和电阻r53，所述电阻r52一端电性接入激光二极管ld6的3接口和电阻rs1之间，所述电阻r53外接vdd33_ldref端，所述电阻r53外侧并联有电阻r54；所述电阻r51和电阻r52的连线外接电容c30，所述电容c30一端电性接入电阻rs2、插座p2的5接口之间，所述电阻
r51和芯片u7的3接口的连线外接电容c29，所述电容c29一端电性接入电容c30和插座p2的5接口之间；所述芯片u7的2接口电性接入电容c29和插座p2的5接口之间；所述芯片u7的10接口电性接入芯片u7的2接口和插座p2的5接口之间，所述芯片u7的6接口电性接入芯片u7的10接口和插座p2的5接口之间；所述芯片u8的3接口、电容c33、电容c31、芯片u8的2接口，前述四项依次串联，所述片u8的3接口和电容c33的连线外接vcc2_5v端，所述电容c31和芯片u8的2接口的连线外接vdd33_ldref端，所述电容c33和电容c31的连线做接地处理，所述芯片u8的1接口电性接入电容c33和电容c31之间，所述电容c31外侧并联有电容c32；所述ld_sda端与芯片u13的46接口连接，所述ld_scl端与芯片u13的45接口连接，所述ld_en端与芯片u13的44接口连接。8.根据权利要求7所述的白光干涉3d传感器系统控制电路，其特征在于：所述输入输出模块包括输入信号电路、输出信号电路和插接件cn1。9.根据权利要求8所述的白光干涉3d传感器系统控制电路，其特征在于：所述输入信号电路包括芯片u4；所述芯片u4的5接口和7接口均做接地处理，所述芯片u4的2接口和4接口均做接地处理；所述芯片u4的6接口与tgr-dsi1端连接，所述芯片u4的8接口与tgr-dsi2端连接；所述u4的6接口与tgr-dsi1端之间外接电阻r26；所述芯片u4的8接口与tgr-dsi2端之间外接电阻r25；所述电阻r26和电阻r25均连接vdd33端；所述芯片u4的1接口、三极管q1的3接口、三极管q1的2接口、dsi2端，前述四项依次串联，所述三极管q1的1接口、三极管q1的3接口之间并联有电阻r27，所述芯片u4的1接口和芯片u4的2接口之间连接有电容c24，所述电容c24一端电性接入芯片u4的1接口、三极管q1的3接口之间，所述电容c24外侧并联有电阻r28和二极管d7，且电阻r28和二极管d7并联；所述芯片u4的3接口、三极管q2的3接口、三极管q2的2接口、dsi1端，前述四项依次串联，所述三极管q2的1接口、三极管q2的3接口之间并联有电阻r29，所述芯片u4的3接口和芯片u4的4接口之间连接有电容c25，所述电容c25一端电性接入芯片u4的3接口、三极管q2的3接口之间，所述电容c25外侧并联有电阻r30和二极管d8，且电阻r30和二极管d8并联；所述tgr-dsi1端与芯片u13的167接口连接，所述tgr-dsi2端与芯片u13的168接口连接；所述dsi1端与插接件cn1的7接口连接，所述dsi2端与插接件cn1的6接口连接，所述插接件cn1的1接口和8接口分别做接地处理，所述插接件cn1的2接口外接24v_in端。10.根据权利要求9所述的白光干涉3d传感器系统控制电路，其特征在于：所述输出信号电路包括芯片u5，所述芯片u5的2接口、4接口、6接口均做接地处理，所述芯片u5的1接口通过电阻r42与tgr-dso1端连接，所述芯片u5的3接口通过电阻r43与tgr-dso2端连接，所述芯片u5的5接口通过电阻r44与tgr-dso3端连接，所述芯片u5的1接口与电阻r42的连线外接电阻r47，所述芯片u5的3接口与电阻r43的连线外接电阻r46，所述芯片u5的5接口与电阻r44的连线外接电阻r45；所述电阻r45、电阻r46、电阻r47均做接地处理；所述芯片u5的16接口、三极管q5的1接口、三极管q5的2接口、保险丝f2、dso1端，前述五项依次串联，所述芯片u5的15接口与三极管q5的3接口连接；所述芯片u5的14接口、三极管q6的1接口、三极管q6的2接口、保险丝f3、dso2端，前述五项依次串联，所述芯片u5的13接口与三极管q6的3接口连接；所述芯片u5的12接口、三极管q7的1接口、三极管q7的2接口、保险
丝f4、dso3端，前述五项依次串联，所述芯片u5的11接口与三极管q7的3接口连接；所述三极管q5的3接口、三极管q6的3接口、三极管q7的3接口均做接地处理；所述三极管q7的2接口和保险丝f4的连线外接电阻r41，所述电阻r41通过二极管d9与vcc5v端连接，所述三极管q6的2接口和保险丝f3的连线外接电阻r40，所述电阻r40电性接入电阻r41和二极管d9之间，所述三极管q5的2接口和保险丝f2的连线外接电阻r39，所述电阻r39电性接入电阻r40和二极管d9之间；所述电阻r39和二极管d9的连线外接电容c27，所述电容c27做接地处理，所述二极管d9和vcc5v端的连线外接电容c26，所述电容c26做接地处理，所述电容c26和电容c27之间连接有保险丝f1；所述电阻r39和二极管d9的连线外接vcc_pull端；所述tgr-dso1端与芯片u13的174接口连接，所述tgr-dso2端与芯片u13的175接口连接，所述tgr-dso3端与芯片u13的176接口连接，所述dso1端与插接件cn1的3接口连接，所述dso2端与插接件cn1的4接口连接，所述dso3端与插接件cn1的5接口连接。

技术总结
本发明公开了白光干涉3D传感器系统控制电路，涉及3D传感器技术领域，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。本发明中采用Arm+50nm光栅尺解码+2um步进电器控制+激光LD驱动+高速触发相机的控制系统；本电路无需专业的运动控制卡，无需超高精度，高成本的运动平台，伺服/直线电机等，通过ARM内自实现的运动控制算法，只需常规步进电机及高精度的光栅尺反馈配合，就可以达到纳米级位置快速触发采图像的需求，兼顾了电路板安装的小型化，低成本化，高精度化，减少对工艺组装的要求。减少对工艺组装的要求。减少对工艺组装的要求。


技术研发人员：王谷成
受保护的技术使用者：珠海博明传感器技术有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/7