CN105937734A - 用于机器视觉的智能光源 - Google Patents

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金秉文
留赟
戴云霄
刘运杰
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    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00—Lighting devices intended for fixed installation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • F21V19/001—Fastening of light sources or lamp holders the light sources being semiconductors devices, e.g. LEDs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array

Abstract

本发明涉及光源技术领域，提供了一种用于机器视觉的智能光源，包括控制器和环形光源，所述环形光源包括电平转换芯片、恒流芯片、基板和安装于所述基板上的LED灯珠；所述电平转换芯片用于将控制器发出的电压信号转换后供给恒流芯片；所述恒流芯片用于通过多个输出管脚分别输出多路电流；所述安装于基板上的LED灯珠分为若干组，每组包括一个或一个以上串联的LED灯珠，所述若干组LED灯珠分别并联接入所述恒流芯片的多个输出管脚。本发明的智能光源，采用能输出多路不同大小电流的恒流芯片控制若干组并联的LED灯珠，实现了LED环形光源的分段自动控制，能在图像采集过程中有效消除高光的影响，提高了图像采集的质量和效率。

Description

用于机器视觉的智能光源
技术领域
本发明涉及光源技术领域，特别涉及到一种用于机器视觉的智能光源。
背景技术
中国正成为世界上机器视觉发展最活跃的地区之一，应用范围涵盖了工业、农业、军事、交通、安全等各行业。机器视觉的优点是可覆盖不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，且在大批量工业生产过程中，机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。
有效的光源照明设计能够提高机器视觉系统的可靠性和综合性，但现有光源类型单一，且大多为静态光源，在照明过程中易出现高光现象，难以消除，严重影响图像质量。而基于机器视觉的检测要范围广、精度高、速度快，图像质量是基础。因此，设计一款用于机器视觉的智能光源很有必要。
发明内容
本发明的目的在于：针对基于机器视觉检测与搜索中的图像高光问题，提供一种用于机器视觉的智能光源。
为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：
用于机器视觉的智能光源，包括控制器和环形光源，所述环形光源包括电平转换芯片、恒流芯片、基板和安装于所述基板上的LED灯珠；
所述电平转换芯片连接控制器，用于将控制器发出的电压信号转换后供给恒流芯片；
所述恒流芯片连接所述电平转换芯片，用于通过多个输出管脚分别输出多路电流；
所述安装于基板上的LED灯珠分为若干组，每组包括一个或一个以上串联的LED灯珠，所述若干组LED灯珠分别并联接入所述恒流芯片的多个输出管脚。
优选的，所述若干组LED灯珠均为相同规格的LED灯珠。
优选的，所述基板为铝基板。
进一步的，所述控制器包括电源模块和主板控制模块；所述电源模块用于将外部电源变压后为所述主板控制模块供电；所述主板控制模块连接所述电平转换芯片，用于输出控制电压信号。
优选的，所述电源模块包括开关电源模块和降压电源模块，所述降压电源模块为可调降压模块。
优选的，所述主板控制模块包括单片机及外围电路，所述单片机为STM32系列芯片。
进一步的，所述环形光源还包括外壳，所述外壳为铝制外壳。
本发明的用于机器视觉的智能光源，在传统LED环形光源的基础上，采用能输出多路电流的恒流芯片控制若干组并联的LED灯珠，实现了LED环形光源的分段自动控制，可根据需求调整控制模式，实现多种不同的照明模式。其用于机器视觉检测或搜索系统时，能在图像采集过程中有效消除高光的影响，提高了图像采集的质量和效率。
本发明的用于机器视觉的智能光源，采用铝基板作为LED灯珠的载板，散热效果好，提高了光源的稳定性。采用相同规格的灯珠，减少了个体灯珠之间的差异，从而避免了亮度不均匀的问题。同时，采用恒流控制LED的模式对智能环形光源进行控制，光源稳定性好，使用寿命长。
本发明的用于机器视觉的智能光源，基于光电技术和计算机技术，通过单片机控制模块实现了照明光源的多模式自动动态照明，改变了传统的视觉技术照明方式，具有良好的实用性和经济性，能广泛适用于工业生产和生活领域的图像采集系统中。
附图说明
图1为本发明的一个较佳实施例的整体结构示意图；
图2为图1实施例中控制器的模块结构示意图；
图3为图1实施例中环形光源的LED灯珠分布示意图；
附图标记说明：1-导线；2-控制器；3-环形光源；4-LED灯珠。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
如图1所示，本发明的用于机器视觉的智能光源采用LED环形光源作为照明光源，包括控制器2和环形光源3，控制器2通过导线1接入外部交流电源，并通过导线1连接环形光源3。
如图2所示，控制器2包括电源模块和主板控制模块，电源模块进一步包括开关电源模块和降压电源模块。其中，开关电源模块连接外部交流电源，功能为电源整流变压；降压电源模块连接开关电源模块和主板控制模块，用于进一步降低电压为主板控制模块供电；主板控制模块核心为单片机，用于控制环形光源中的恒流芯片。
如图3所示，环形光源3包括电平转换芯片、恒流芯片以及安装于基板上的LED灯珠4。其中，电平转换芯片与恒流芯片相连，控制器2输出的电压信号经电平转换芯片进行电压转换后供给恒流芯片；恒流芯片有多路电流输出，可调节电阻来改变各管脚输出的电流大小；LED灯珠为相同规格，一个或一个以上串联的灯珠为一组，各组LED灯珠再分别并联接入恒流控制芯片的管脚，每组灯珠相对独立。作为优选方案，基板为铝基板，散热效果好，提高了光源的稳定性。
具体的，在优选实施例中，环形光源包括64颗相同规格的A2835WDSDX灯珠，每四颗串联为一组，16组灯珠并联接入恒流芯片的对应管脚。采用相同规格的灯珠，可减少个体灯珠之间的差异，从而避免了亮度不均匀的问题。
恒流芯片共有16路输出，可以根据承接的电阻来改变输出管脚的电流大小。主板控制模块使用的单片机为STM32系列芯片，由于STM32发出的是3.3V电压信号，而恒流芯片所需的信号电平为5V，故而需要使用电平转换芯片进行电压转换。STM32输出控制信号，恒流芯片接收到控制信号后控制与指令对应的一组或几组的LED灯珠亮暗。
上述的智能光源，采用了LED灯珠先串后并的模式实现了光源的分段控制，应用于机器视觉的图像采集或搜索系统时，可有效消除高光，提高了图像采集质量和效率。
下面进一步给出将上述智能光源应用于纽扣自动分拣系统的应用实例。
将16组LED灯珠依次每相邻两组作为一部分，则有8部分，编号为0~7。对纽扣的图像采集分4次完成，STM32依次控制8个部分的LED灯珠中对角的两个部分照明。即将纽扣置于环形光源正中心后，第一次0和4点亮，拍摄图片为（a），第二次1和5点亮，拍摄图片为（b），第三次2和6点亮，拍摄图片为（c），第四次3和7点亮，拍摄图片为（d）。图像（a）（b）（c）（d）合成方法为：1、图像（a）与图像（b）先配准后融合得图像（ab）；2、图像（ab）与图像（c）先配准后融合得图像（abc）；3、图像（abc）与图像（d）先配准后融合得图像（abcd），即图像（e）。最终合成的图像（e）有效消除了高光。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.用于机器视觉的智能光源，包括控制器和环形光源，其特征在于：
所述环形光源包括电平转换芯片、恒流芯片、基板和安装于所述基板上的LED灯珠；
所述电平转换芯片连接控制器，用于将控制器发出的电压信号转换后供给恒流芯片；
所述恒流芯片连接所述电平转换芯片，用于通过多个输出管脚分别输出多路电流；
所述安装于基板上的LED灯珠分为若干组，每组包括一个或一个以上串联的LED灯珠，所述若干组LED灯珠分别并联接入所述恒流芯片的多个输出管脚。
2.如权利要求1所述的用于机器视觉的智能光源，其特征在于：所述若干组LED灯珠均为相同规格的LED灯珠。
3.如权利要求1所述的用于机器视觉的智能光源，其特征在于：所述基板为铝基板。
4.如权利要求1所述的用于机器视觉的智能光源，其特征在于：所述控制器包括电源模块和主板控制模块；所述电源模块用于将外部电源变压后为所述主板控制模块供电；所述主板控制模块连接所述电平转换芯片，用于输出控制电压信号。
5.如权利要求4所述的用于机器视觉的智能光源，其特征在于：所述电源模块包括开关电源模块和降压电源模块，所述降压电源模块为可调降压模块。
6.如权利要求4所述的用于机器视觉的智能光源，其特征在于：所述主板控制模块包括单片机及外围电路，所述单片机为STM32系列芯片。
7.如权利要求1-6任一项所述的用于机器视觉的智能光源，其特征在于：所述环形光源还包括外壳，所述外壳为铝制外壳。
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