數(shù)字化LED光源控制器設計

在現(xiàn)代自動化生產(chǎn)過程中，機器視覺系統(tǒng)廣泛應用于工況監(jiān)視、成品檢驗和質(zhì)量控制等領域。機器視覺系統(tǒng)主要由照明系統(tǒng)、鏡頭、攝像機、圖像采集卡和圖像處理系統(tǒng)組成，通過光源、鏡頭及CCD等成像器件匹配圖像采集及處理系統(tǒng)來進行產(chǎn)品的檢查、識別等，此技術可大大減輕人工目檢產(chǎn)品質(zhì)量的負擔，有效地提高檢測效率，并有利于生產(chǎn)管理。照明系統(tǒng)是機器視覺系統(tǒng)的重要組成部分，是保證采集圖像質(zhì)量和應用效果的關鍵，而光源控制器是照明系統(tǒng)的核心，其主要作用就是針對具體應用場合提供不同的照明亮度和照明方式，從而提高照明光源的品質(zhì)，獲得高質(zhì)量的圖像。
　　簡單地說，光源控制器的主要功能是接收PC主機發(fā)來的預先定義好的各種命令和設置參數(shù)，經(jīng)過主控制器處理，然后通過驅(qū)動電路控制LED光源按照設定實現(xiàn)數(shù)字PWM調(diào)光。
　　光源控制器按照體系架構可以劃分為軟件部分和硬件部分，其中軟件部分又可以分為Pc端用戶界面應用程序，USB驅(qū)動程序，控制器硬件固件。硬件部分可以分為主控模塊和LED驅(qū)動模塊。主控模塊主要負責完成與Pc機的通信，命令響應，以及事物管理，它是整個控制器的核心部分。LED驅(qū)動模塊主要為LED光源提供合適的驅(qū)動方式。LED光源常用的驅(qū)動方式有電感式驅(qū)動和電荷泵式驅(qū)動，其中電感式驅(qū)動電路適合驅(qū)動若干個相串聯(lián)的LED。LED亮度控制方法可分為模擬調(diào)光和數(shù)字PWM調(diào)光兩種。模擬調(diào)光通過改變LED電流來調(diào)整亮度。其缺點在于LED會隨著正向電流改變而產(chǎn)生色偏現(xiàn)象，無法滿足精度的要求。PWM調(diào)光通過開啟和關閉LED來改變正向電流導通時間以達到亮度調(diào)整效果。由于LED都是以恒定的電流導通，因此不會出現(xiàn)模擬調(diào)光技術的色偏移問題。故本設計采用電感式驅(qū)動、PWM恒流調(diào)光。