CN111182224A - 一种基于主从控制的高速传感器*** - Google Patents

一种基于主从控制的高速传感器*** Download PDF

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陈鹏
童小华
汪本康
高飒
马皝平
赵佳俊
刘世杰
谢欢
许雄
柳思聪
冯永玖
王超
石海博
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Tongji University
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Abstract

本发明涉及一种基于主从控制的高速传感器***，包括主控机、网络互联器、子控机、高速相机和外部存储空间，网络互联器一端与主控机相连，另一端与子控机相连，高速相机与子控机相连，子控机还与外部存储空间相连，实现了基于高速相机的传感器***的主从控制。与现有技术相比，本发明具有安全可靠、传输速度快等优点。

Description

一种基于主从控制的高速传感器***
技术领域
本发明涉及一种传感器***，尤其是涉及一种基于主从控制的高速传感器***。
背景技术
在工程应用中，无论是结构或者材料，在投入使用之前都需要对其延展性、抗压性、抗震性等性能进行测试性实验。在对高速运动的结构或者脆性材料测试时，传统的接触式传感器存在量程受限、测量点位较少、安装费事费力、增加模型的质量影像测量结果等缺点，而通过高速相机对高速运动的测量目标进行拍摄，通过对序列影像进行解析可以对目标的位移变化进行求解。但在实际实验拍摄的过程中，有时需要对多台高速相机进行操控，并且一些实验考虑到人员的安全需要远离拍摄目标一定距离，这样就给高速相机的操作带来了诸多不便。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全可靠、传输速度快的基于主从控制的高速传感器***。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于主从控制的高速传感器***，所述的高速传感器***包括主控机、网络互联器、子控机、高速相机和外部存储空间；所述的网络互联器一端与主控机相连，另一端与子控机相连；所述的高速相机与子控机相连；所述的子控机还与外部存储空间相连，实现了基于高速相机的传感器***的主从控制。
优选地，所述的网络互联器为集线器、交换机或路由器。
优选地，所述的主控机与子控机以及子控机与高速相机均采用TCP/IP协议进行通信。
优选地，所述的外部存储空间为高速磁盘阵列。
优选地，所述的主控机与网络互联器以及网络互联器与子控机均通过千兆网线相连。
优选地，所述的子控机通过CameraLink数据线与高速相机相连。
优选地，所述的子控机中设有高速采集卡，子控机通过高速采集卡将高速相机采集的影像存储至子控机中的内存中，在子控机接受到主控机发出的开始存储的命令后，将影像数据传输至外部存储空间，完成影像数据的存储。
更加优选地，所述的子控机通过并行存储的方式将影像数据存储至外部存储空间。
优选地，所述的高速相机中设有用于存储高速相机采集的影像数据的高速存储卡。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、安全可靠：本发明中的高速传感器***采用主从控制模式，可以适用于多种情况，并且无需工作人员在现场进行操控，保证了工作人员的安全，***采用高速数据传输模式，数据传输更加可靠。
二、传输速度快：本发明中主控机与子控机通过千兆网线进行连接，子控机与高速相机之间通过CameraLink数据线进行连接，主控机可以快速的将指令传输至高速相机，从而控制高速相机；高速相机内设有高速存储卡，因此高速相机可以实现对影像数据的快速存储；外部存储空间采用高速磁盘阵列，并且采用并行存储的方式，可以实现对影像数据的快速存储。
附图说明
图1为本发明中的高速传感器***的结构示意图；
图2为本发明中的高速传感器***进行存储时的结构示意图；
图3为本发明实施例中的结构示意图；
图4为本发明实施例中的采集与停止采集指令的传输示意图；
图5为本发明实施例中的存储与停止存储指令的传输示意图；
图6为本发明实施例中的影像抓拍指令的传输示意图。
图中标号所示：
1、主控机，2、网络互联器，3、子控机，4、高速相机，5、外部存储空间。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明涉及一种基于主从控制的高速传感器***，其结构如图1所示，包括主控机1、网络互联器2、子控机3、高速相机4和外部存储空间5，网络互联器2一端与主控机1相连，另一端与子控机3相连，高速相机4与子控机3相连，子控机3还与外部存储空间5相连，实现了基于高速相机的传感器***的主从控制。
本实施例中的网络互联器2为集线器、交换机或路由器。
主控机1与子控机3以及子控机3与高速相机4均采用TCP/IP协议进行通信。
外部存储空间5为高速磁盘阵列，能够实现数据的快速存储。
主控机1与网络互联器2以及网络互联器2与子控机3均通过千兆网线相连。
本实施例中的子控机3通过CameraLink数据线与高速相机4相连，为配合CameraLink数据线进行数据采集，本实施例在子控机3内设置了高速采集卡，存储过程如图2所示，具体步骤如下：
步骤1：主控机将开始采集影像的指令发送至子控机；
步骤2：子控机控制高速相机进行影像数据的采集；
步骤3：采集的影像数据通过CameraLink数据线传输至子控机，子控机将影像数据存储在子控机的内存中；
步骤4：主控机将开始存储影像的指令发送至子控机；
步骤5：子控机在接收到开始存储影像的指令后，将影像数据以并行存储的方式存储至外部存储空间中。
需要指出的是，子控机3与高速相机4之间的数据传输也可以采用USB3.0实现，使用USB3.0接口时无需在子控机3内安装高速采集卡。CameraLink数据线和USB3.0接口的使用可以根据实际情况选择。
本实施例中若主控机1发送影像抓拍指令到相应的子控机3中，相应的子控机3接收到指令后，会对当前的影像进行抓拍，获得抓拍图片，然后直接传输至外部存储空间5中，无需再存储到子控机3的内存缓冲阵列中。同时，子控机3还会将抓拍到的图片发送至主控机1中，以便操作人员可以尽快得到抓拍图片。
本实施例在高速相机4中还设有用于存储影像数据的高速存储卡。
图3为本实施例中搭建的高速传感器***，该***由两台高速相机、两台子控机、一台路由器和一台主控机组成。为了保证指令和数据传输的可靠性，子控机与主控机之间通过千兆网线相连接，高速相机与子控机之间通过CameraLink数据线相连接。在***架设的过程中可通过对相机布设位置以及相机镜头的调整来改变视场范围，使其适应实际的应用场景。
本实施例中的高速传感器***还设有TCP/IP通讯网络协议端口，主控机1与子控机3可以通过改端口与局域网中的其他机器进行数据交流。工控机和主控制可以通过TCP/IP端口进行监听，监听成功后便可接收局域网中传输的数据信息。
由于不同实验使用的相机数量可能不同，本***中子控机3的数量是会动态变化的。因此本***通过UDP广播的形式实现在线用户的实时更新，当主控机或子控机上线时，会通过UDP广播，将自己的信息发送给所有局域网中的已在线用户，用户接收到广播后就广播的数据包进行解析，更新在线用户列表，从而实现用户的在线更新。
下面对主控机能够发出的几种指令进行描述：
1、相机采集与停止采集指令
具体过程如图4所示，相机采集旨在打开高速相机4使相机进入数据采集的状态。在该状态下可对相机采集的数据进行显示，操作者可以根据显示的图片质量对相机的姿态、焦距、光圈等参数进行调整，使其能够满足实际实验需求。对于数据方面，在该状态下数据只是经过高速采集卡将高速相机4获取的影像存储至子控机3的内存缓冲队列中，并将内存缓冲队列中的影像显示在子控机3上，但是此时的数据并未存储至子控机3的外部存储空间5上，当队列存满时，会自动释放队首的数据。主控机1发送“开始/停止采集”指令至指定的子控机3，子控机3接收到指令后开始/停止采集数据，并反馈“开始/停止采集”状态至主控机1。
2、相机存储与停止存储指令
具体过程如图5所示，相机存储旨在将高速相机4在采集状态下存储到内存缓冲队列的缓存数据存储至外部存储空间5，本***采用多块高速存储硬盘组成的高速磁盘阵列对数据进行并行存储，保证数据存储的可靠性。主控机1发送“开始/停止存储”指令至指定的子控机3，子控机3接收到指令后开始/停止存储数据，并反馈“开始/停止存储”状态至主控机1。
3、影像抓拍指令
具体过程如图6所示，相机存储旨在将采集过程中抓拍到的某一时刻的影像数据将其以图片的形式直接存储至外部存储空间5，以便快速的获取影像数据。主控机1发送“抓拍影像”指令至指定的子控机3，子控机3接收到指令后对当前时刻采集的影像进行抓拍并存储至外部存储空间5，并将抓拍的影像数据发送至主控机1。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的高速传感器***包括主控机(1)、网络互联器(2)、子控机(3)、高速相机(4)和外部存储空间(5)；所述的网络互联器(2)一端与主控机(1)相连，另一端与子控机(3)相连；所述的高速相机(4)与子控机(3)相连；所述的子控机(3)还与外部存储空间(5)相连，实现了基于高速相机的传感器***的主从控制。
2.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的网络互联器(2)为集线器、交换机或路由器。
3.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的主控机(1)与子控机(3)以及子控机(3)与高速相机(4)均采用TCP/IP协议进行通信。
4.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的外部存储空间(5)为高速磁盘阵列。
5.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的主控机(1)与网络互联器(2)以及网络互联器(2)与子控机(3)均通过千兆网线相连。
6.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的子控机(3)通过CameraLink数据线与高速相机(4)相连。
7.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的子控机(3)中设有高速采集卡，子控机通过高速采集卡将高速相机(4)采集的影像存储至子控机(3)中的内存中，在子控机(3)接受到主控机(1)发出的开始存储的命令后，将影像数据传输至外部存储空间(5)，完成影像数据的存储。
8.根据权利要求7所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的子控机(3)通过并行存储的方式将影像数据存储至外部存储空间(5)。
9.根据权利要求1所述的一种基于主从控制的高速传感器***，其特征在于，所述的高速相机(4)中设有用于存储高速相机采集的影像数据的高速存储卡。
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