智能读码器镜头自动对焦系统的设计与实现

王正家，李 勇，邵明志，何 涛

(湖北工业大学机械工程学院，湖北武汉 430068)

0 引言

在嵌入式设备领域，目前实现镜头对焦功能的方式主要有3种，手动对焦、电动马达对焦和液态镜头对焦。手动对焦在单反相机、工业相机上较常见，但需通过人工反复调焦，耗时长，成像条件苛刻，不适用于需要快速变更焦距的场景，限制了该技术的应用范围[1]；液态镜头也叫液态透镜，精度高，响应速度快，但市场上现有液态镜头产品价格高、控制方案复杂，智能读码器采用的镜头更多是小型化镜头(M12镜头)，非C接口或CS接口等标准接口镜头，而液态镜头对非标准接口镜头兼容较少；电动马达对焦是嵌入式设备常用的对焦方式，多采用步进电机作为驱动机构，因其成本低、控制精准等优势得到大范围应用[2-3]。市场上智能读码器厂商中，日本厂商基恩士对电动对焦方式的应用较为丰富，国内海康威视ID5000系列产品采用了电动对焦技术，但镜头模组尺寸较大，产品整体外观观感与体验上与国外产品例如SR-2000相比，存在一定差距。

步进电机驱动与控制技术是电动对焦方案效果优劣的关键性技术，现有步进电机驱动方案多是基于STM32控制器所设计的，例如王秋云[4]、张婧[5]、蓝杰[6]、刘媛媛[7]等的研究，但当前智能读码器等图像处理嵌入式设备更多是采用ARM平台或者INTEL平台等能够搭载操作系统的芯片作为主处理器[8-9]，基于STM32控制器的步进电机驱动方案已很难适用，急需适用于读码器产品新的步进电机驱动方案出现；……