基于DLP4500的结构光3DScan应用手册

本文以博众视觉的DLP4500光机作为演示，其他厂商的光机操作方法可能会有所不同，建议选择性的参考本教程。​ 主要介绍了DLP4500的GUI软件及固件，固件制作，固件上传，结构光图案的制作、合成，pattern sequence的设置等。并总结了使用者经常容易犯的一些错误以及误操作，帮用户少走弯路。如果觉得有用，欢迎多多关注和支持。如需DLP光机，可致电咨询。

目录 
           

一、 准备阶段

1.1 硬件

1.2 软件

二、操作指南

2.1 安装GUI和Firmware

2.2 硬件连接

2.3 DLP4500光机的配置

三、固件的制作及上传

3.1 制作结构光图案

3.1.1 结构光图案的生成

3.1.2 合成结构光图案

3.2 制作固件Firmware

3.2.1 将结构光图案写入到固件生成新固件firmware-1中并烧录到DLP中

3.2.2 配置sequence settings并生成“.ini”文件

3.2.3 将“.ini”文件写入到firmware-1中并保存新固件为firmware-2

3.3 上传固件

一.准备阶段

1.1 硬件

• 装有Windows操作的电脑*1台
• DLP4500光机*1台
• 12V/5A电源适配器*1套
• Type-C to USB数据线*1

1.2 软件

上位机控制软件GUI：

• DLPLCR4500GUI-4.0.0-windows-installer

DLPC350固件Firmware：

• DLPR350PROM-4p1p0-windows-installer

备注：Win10系统务必使用4.0及以上版本，Win7及以下版本的操作系统，建议使用3.1版本GUI，固件建议都是用最新版本。本文内容使用的GUI版本为目前最新版本4.0，固件为4.1版本，其他版本操作可能会有些差异。

二.操作指南

2.1 安装GUI和Firmware

直接按照指示下一步即可，直至安装完成，无需特别的配置。​

2.2 硬件连接

打开GUI软件，使用Type-C数据线将DLP4500光机与电脑USB相连接，然后将电源适配器与DLP4500光机的电源接口相连接并接通电源（通电后自动开机，无手动开关，断电也时让光机处于非投影状态，然后拔下电源插头）。

2.3 DLP4500光机的配置

对于结构光应用，主要使用DLP来投射一定数量的结构光图案，并与工业相机同步实现相机的同步采集。可以通过GUI来配置固件并烧录到DLP光机中。配置内容包括：

2.3.1 将结构光图案存储到固件中

2.3.2 配置光源的颜色、结构光图案的投影顺序及曝光时间

2.3.3 配置投影的触发信号及触发方式

以上操作均可以通过GUI配置好固件，然后将固件烧录到DLP光机的flash中。具体的操作方法及详细的教程见第三部分“固件的制作”。

三.固件的制作及上传

固件的制作通常包含以下3个主要步骤：

3.1 制作结构光图案

3.1.1 结构光图案的生成

结构光图案可通过Matlab或openCV来生成，生成的图案必须是分辨率为912*1140且位深为1bit、2bit、3bit、4bit、5bit、6bit、7bit、8bit的位图bmp格式。

3.1.2 合成结构光图案

由于DLP4500的控制器DLPC350中只有48Mbit的高速buffer，最多能以120Hz显示6张8bit或以4225Hz显示48张1bit的图案，为了充分利用高速缓存，使所有图案都以允许的最快速度显示，通常将生成的结构光图案合成之后，再写入到固件中。

可通过GUI的Create Images工具合成图片，具体操作如下：

3.1.2.1 在Image/Firmware标签页，打开自标签页Create Images，在Input bmp File中分别选择上一步生成的结构光图案

3.1.2.2 浏览选择Output bmp File的存储路径及名称，注意手动加上后缀.bmp

3.1.2.3 下拉选择图片位深Bit depth，此处根据图片实际的灰度进行选择，如使用格雷码，选择1bit即可，如使用正弦渐变图案，通常选择8bit。

3.1.2.4 下拉选择At bit(s) position in the destination file，如果图片是1bit，可选择G0、G1、……G7，B0、B1……B7和B0、B1……B7等；如果图片是8bit，可自动联动选择【G7 G6 G5 G4 G3 G2 G1 G0】、【R7 R6 R5 R4 R3 R2 R1 R0】、【B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0】。此处的RGB仅代表图片存储的数据通道的位置，与投影图片的色彩没有任何关系。

此处需要记住每一幅条纹图存储的数据通道，后续配置pattern sequence需要与之一一对应。

3.1.2.5 点击Add to output File，存储图片，主要不要重复点击，重复点击会覆盖之前存储的图像，需要重新操作。每存满24bit图形，再按以上操作开始合成下一张24bit的图像。

以下内容可先不查看，待遇到问题再来查找对应的解决思路。

【备注】

1. 如果是1bit的二值图，每1张24bit的图像里其实是包含24张1bit二值图的，可以在后续设置pattern sequence时，依次将每一张分别投影出来；
2. 如果是24bit的灰度图，每1张24bit的图像里其实是包含3张8bit的灰度图的，可以在后续设置pattern sequence时，依次将3张图像分别投影出来。

【误区】

1. 使用matlab或者openCV直接生成24bit的图形

结构光图案通常是1bit或8bit灰度的，生成的24bit图形包含了RGB888色彩信息，实际编码最多只用了8bit灰度信息，其他空白无效部分被填充了，但由于存储的图像实际占用了24bit空间，这样操作会导致浪费珍贵的48Mbit

buffer，所以建议先生成1bit或8bit条纹，然后通过DLP4500的GUI程序合成24bit图形。

1. 将单张1bit或8bit合成1张24bit的图形

DLP4500在Pattern sequence

mode下投影图案，出现投影图案错位的情况。通常是由于buffer内预先加载的48Mbit图像投影完毕，需要再从flash中去加载48Mbit图案，而这个加载的时间通常是200ms，而当设置的曝光周期过快时，由于图像还未加载完成即开始显示，这样就会导致投影图案错位的情况。

通常有2种情况：

• 投影的总图片空间不超过48Mbit，即1bit图案不超过48张或8bit图案不超过6张

切勿将每1张1bit或8bit的图案单独生成1张24bit的图案，这样的话实际存储到flash中的图案将大大超过48Mbit，导致投影帧率不能达到最高的1bit图4225Hz或8bit图120Hz。

正确的操作方式是，将24张1bit或3张8bit合成1张24bit图案，然后写入到firmware中，最后再烧录到flash。

• 投影的总图片空间超过48Mbit，即1bit图案超过48张或8bit图案超过6张

若投影图案的空间超过48Mbit，可以适当降低图片的灰度，以降低存储空间，来存储更多的图案；或者只能降低投影的帧率。

由于DLPC350有2个24Mbit

Buffer用于高速缓存，当图片超过48Mbit，就需要先清空buffer，然后从flash加载另外的48Mbit图案，加载时间通常为200ms，所以需要在投影每一个48Mbit图案的最后一帧时，延长曝光周期至200ms以上，充分load下一组48Mbit图像后，再显示下一组图案。

3.2 制作固件Firmware

将存储有结构光图案的firmware烧录到flash中需要经过3个步骤：

3.2.1 将结构光图案写入到固件生成新固件firmware-1并烧录到DLP中

3.2.1.1 加载固件

如上图所示，在Image/Firmware标签页，打开Firmware Build子标签页，点击Browse选择之前安装的TI官方固件文件。

3.2.1.2 填写标签

此步骤不可省略，否则无法保存固件。在Add Firmware Tag处填写标签，内容不超过32个ASCII字符，随便填写即可。

3.2.1.3 添加图片

TI官方固件默认存储了3张图形，可以替换change、删除Remove或者直接添加Add自己生成的结构光图案。

图片存储的index默认从0开始，需要记住每一张图形的index，方便后续配置pattern sequence。

3.2.1.4 保存合成的新固件firmware-1

点击save updates，保存固件为一个新的固件firmware-1。

3.2.1.5 将新固件firmware-1烧录到DLP中

确保DLP与电脑端的GUI控制软件正常连接。

点击firmware upload标签页，选择该固件并upload。

3.2.2 配置sequence settings并生成“.ini”文件

首先确保DLP与电脑端的GUI软件连接正常。

此步骤的目的是配置好dlp光机默认启动柜的工作模式和状态，上电之后，DLP4500即可根据配置自动运行。

所有设置项都可以修改默认配置，点击对应设置栏的set项目生效，点击get获取当前配置。结构光应用中，一般会用到的配置如下图框选出的部分所示，主要包括：

• 运行模式Operating Mode

Pattern Sequence模式每一帧的曝光时间和曝光周期都是相同的

Pattern Sequence[Variable Exposure]模式每一帧曝光时间和曝光周期均可单独设置

• LED Driver Control & LED selection
• Individual Pattern Settings、Trigger等
• Timing 包括曝光时间Pattern Exposure和 曝光周期Pattern Period
• Pattern Sequence

图片顺序及曝光时间等一旦设定好并制成固件烧录之后，运行过程中不能随意修改；如要修改，需重新配置或制作固件。

当以上所有配置都完成之后，依次点击send、Validate Sequence、Play按钮运行，可实际观察一下效果，是否按照所需配置执行。如果都无误，可点击Save solution保存，保存的“.ini”文件留给下一步备用。

，

3.2.3 将“.ini”文件写入到firmware-1中并保存新固件为firmware-2

切换到Firmware Build标签页，选择之前制作好的固件firmware-1，填写firmware tag，点击Select .ini File并选择上一步保存的.ini文件，点击save updates保存新固件firmware2，后缀可为.bin或.img格式，需手动输入。

存储固件的路径最好不要有中文或者特殊字符。

3.3 上传固件

将上述制作好的固件firmware-2烧录到DLP中即可。

步骤如下：

• 点击切换到Firmware Upload标签页
• 选择制作好的固件firmware-2
• 点击upload直至提示烧录成功即可

注意上传过程中不要有其他操作，切勿断电，关闭软件，以免上传固件失败导致无法连接故障。

完结！！

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博众视觉产品介绍

基于DLP 微镜芯片组的工业投影模块非常适用于需要可编程高速光图形的解决方案。精密的光学设计和结构设计，可以保证高质量的投影效果；主控制板与光机模块一体化设计，从而实现像素级精准光控制。体积小巧、工作距离适中以及接口标准化，便于用户使用和集成。

产品参数

产品图片

产品优势

1、优异的光学性能

• 大光圈，蓝光/RGB 光源可选，极高的MTF，图像边缘锐利
• 低畸变，畸变均小于0.05%
• 光均匀度＞90%，利于使用灰度编码图案
• 可为用户定制特殊需求的光学性能

2、模块化设计

• 主控制板，光机模块一体化
• 集成2MB 高速flash 芯片，可储存超过1000 个一维图形
• 提供I2C，RGB24，SPI等扩展口，方便二次开发
• 提供USB type C 接口，可以使用TI 官方软件进行控制

3、专为结构光检测系统设计

• 体积小，不同视场范围，可灵活配置结构光检测方案
• 投影亮度动态范围大，易于对黑色、光泽表面准确测量
• 大光圈，低像差，均匀性好，低畸变，能获得对比度高，边缘清晰的编码图案，特别适合高精度的检测需求
• 具备两路同步触发I/O信道，可搭建单、双目结构光检测系统

博众视觉公司介绍

博众视觉，成立于2017年初，目前由博众智能装备事业中心、博众北京技术研究院以及博众日本研发中心组成，我们致力于成为世界一流机器视觉公司，为客户提供视觉核心零部件以及视觉检测与测量的系统解决方案。

博众视觉是中国机器视觉联盟（CMVU）与欧洲机器视觉联盟（EMVU）成员，也是国家级（中国）企业技术中心，博众视觉团队目前有近百名研发人员，其中拥有硕士及以上学历人员占比超过85%。

我们所开发的结构光3D相机、4亿像素超大靶面工业相机以及智能相机等产品被广泛的应用于各种工业场景，满足客户对质量检测与产品追踪的需求。

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