光源控制器的优势

LED光源控制器在机器视觉系统中的应用

机器视觉系统的成功、高效益应用往往依赖于系统内部的各个组成部分之间的相互作用，包括机器视觉光源。本文概要的介绍了在机器视觉系统中应用LED光源控制器的独特优势，其中包括光源控制器的技术原理和一些实际应用。

本指南基于Gardasoft RT系列控制器进行概述，总结了该系列特色产品的选择标准。

1.0 为什么使用LED光源控制器？

对于需要精确的照明强度、相机与光源之间的精准触发时序的机器视觉系统而言，LED光源控制器是其基本的必备组件。LED光源控制器的主要应用领域如下所述：

脉冲（或频闪）控制

当用户需要同步光源点亮时间、相机曝光时间和目标产品时（可精确至毫微秒的定时分辨率）

∙过流驱动

当用户需要在自定义的短时间内提高LED光源亮度（最多10倍的过载能力）

∙提供恒定电流输出

当用户需要为LED光源提供高度稳定恒定电流时。

∙多光源控制体系

对于有多个光源配置的系统，需要亮度控制和高速同步时(包括单次或多次触发)

∙远程参数配置

适用于需要远程配置协助来设置光源参数的系统，例如当系统运转时可高效地进行光源的参数设置

Courtesy of OSRAM

LED 光源是电流型驱动器件

虽然LED 光源被设计为12V 或24V ，事实上，LED 光源的发光强度是受流过其电流大小影响，而非电压。为了提高LED 光源的利用效率，所有LED 光源生产商都建议通过电流控制来实现亮度控制。

通常，LED 的参数表都会标明，LED 两端电压的微小变化将引起LED 电流的巨大变化，电流的巨大变化将造成LED 光源输出的光照强度的巨变。因此，Gardasoft LED 光源控制器通过调节电流（而不是电压）来控制LED 光源的亮度，所以，使得LED 光源输出亮度更稳定、控制更精确、调节精度更高。

控制电流可以精确地控制LED 光源亮度输出，另外一个特性，即适用于需要过流驱动以提高光源输出亮度的客户群体。

2.0 脉冲的优势

Gardasoft Vision 的控制器通常有两个主要的工作模式 - 脉冲模式和连续模式。

连续模式

连续输出是指光源一直处于开启状态，此模式为最简单的应用，因为输出亮度是唯一可调节的参数。连续模式下不允许过流驱动。

脉冲模式（频闪模式）

在脉冲模式下，光源只有在需要时被开启。当需要脉冲时，控制器会接收到一个触发信号。 从触发信号到来输出的延迟、脉冲宽度、脉冲强度等参数均可由用户设置。

应用脉冲模式，可以使得拍摄运动物体时物体处理相对静止状态，而消除拖影。Gardasoft控制器可精确设置脉冲时序，这比相机时序调节更灵活。相机可设置较长的曝光时间同时设定较短的脉冲时间即可捕捉到移动物体的清晰图像。

3.0 过流驱动LED光源

在光源额定电流下，LED光源能达到LED的100%的亮度。然而，通过过流驱动在短暂的脉冲时间内可以输出超过100%的亮度。过流驱动功能，融合了Gardasoft 的SafePower™和SafeSense™专利技术，使得用户能够方便、安全利用光源过流驱动。

过流驱动应用于脉冲模式下驱动光源，它使得大部分机器视觉应用系统受益。有一些相机曝光时间较长的应用特例并不能应用此功能，例如线扫描应用。

Gadarsoft 光源控制把一个连续照明系统转换为脉冲照明系统十分方便，只需要把相机的触发输入信号发送光源控制器即可实现。控制器提供精确的脉冲宽度时间、电源和亮度大小控制，这确保了相机曝光时间内对于采集到的每张图像光源开启脉冲时间与光源亮度始终一致。

3.1 LED光源的精确过流驱动

在一些应用中，用户希望实现过流驱动LED光源，电流控制非常实用。当需要提高光源亮度到2倍时，需要2倍的输入电流；需要光源亮度达到5倍时，则需提高输入电流到5倍。但是基于电压驱动型的光源控制器而言，这种方式的精确过流驱动很难实现，因为电压成倍的增加并不会产生相同倍数的电流增加。举例来说，为把光源亮度增加2倍，有些光源需要28V，有些需要40V。

3.2 安全的过流驱动LED光源

精确的过流驱动是LED光源控制器的重要进步，相应地，确保高占空比的不能实现变得非常重要。Gardasoft的SafeSense™专利技术解决了这一潜在的过流驱动下设置高占空比的问题。当控制器连接上光源时，利用SafeSense™技术进行快速检测，以得到光源的实际额定电流。（SafeSense™技术的更多详情文档后面将作介绍）

4.0 触发控制器 - 可用模式

本节将介绍Gardasoft RT 系列LED 光源控制器不同模式下的触发信号。此外，将在如何同步输出光与相机的曝光时间的方面讨论不同触发模式的典型应用。

4.1 连续模式

不需要触发输入信号便可提供恒定、连续的电流输出。

4.2 脉冲模式

当收到一个脉冲触发输入信号时，提供一个脉冲输出。

t

I

Intensity

t

I

Intensity

Trigger Delay

Pulse Width

Trigger Pulse

4.3 转换模式

在触发信号生命期间，提供电流输出。

4.4 触发输入信号拓扑结构选择

下图描述了一些典型的相机触发输入拓扑结构。如结构①所示出了传统的触发信号接线结构，相机由安装制造子系统当中的进给传感器触发，然后相机再触发光源控制器，同时开始曝光。如结构②所示，外部传感器先触发光源控制器，然后由光源控制器触发相机。光源控制器在向光源输出电流之前，可以过滤部分的触发信号，这是此结构的一大优势。如结构③所示，光源一直保持开启，相机进行连续的采集图像，相机内嵌的图像处理软件在视场内查找相关产品，这种结构安排应用日益广泛。此结构不需要外部触发信号，光源控制器为相机提供固定频率的触发信号；相反地，相机持续地为光源控制器提供触发信号。

t

I

Intensity

Trigger Pulse

Light is on only during trigger live

period