[发明专利]光源亮度的线性调节方法及系统

说明书

本发明提供了一种光源亮度的线性调节方法及系统，该方法包括以下步骤：确定目标斜率曲线c0，目标斜率曲线c0对应PWM对照频率；根据目标斜率曲线c0和在不同占空比下实测的亮度曲线斜率k₁，调节PWM频率；创建PWM混合频率与PWM对照频率、PWM频率调节量之间的PWM混合频率方程，计算PWM混合频率，得到PWM输出信号，以调节光源亮度的线性度。本发明提供了一种光源亮度的线性调节方法，通过调节PWM频率调节光源亮度的线性度，该方法成本低、响应速度快、抗干扰性好。

技术领域

本发明涉及机械视觉光源调节技术领域，尤其涉及一种光源亮度的线性调节方法及系统。

背景技术

机械视觉系统主要包括三部分：照明、镜头和相机，其中照明是影响机器视觉系统输入的重要因素，直接影响输入数据的质量和应用效果。

在机械视觉照明调节的工业现场一般对视觉光源亮度需求较高的线性可调范围。目前，中小功率光源都能够很好的满足现场应用对光源亮度线性可调范围的需求，而大功率光源，尤其是一千瓦以上的光源，其亮度调节线性度和光照均匀性受电源功率、电子元器件的电气特性、光源灯珠V_f特性以及光源温度影响较大，因此其光源亮度线性可调方面的性能参数不如中小功率的光源，其在线性度方面的设计难度也相对较大。大功率光源调节至一定亮度值以后，其亮度变化不再是线性变化，甚至可能会出现亮度突变。

现有技术中，针对上述大功率机械视觉系统中光源线性度问题已有多种解决方法，如恒流电源控制方法、开关电源+数字恒流控制方法、数字PWM控制+亮度反馈补偿方法等，其中恒流电源控制光源线性度调节是比较简单且直接的方法，但是满足一定范围内光源亮度线性可调的优质恒流电源的成本相对普通开关电源价格较高，其价格与电源功率大小相关，稳定性也随着电源功率增大而有所下降从而导致光源亮度出现波动；开关电源+数字恒流控制方法采用较多，一方面，开关电源相对恒流电源价格便宜，大功率输出情况下稳定性也较好，另一方面，数字恒流控制模块主要控制光源电流恒定，能够克服光源温度上升带来的不利影响，便于光源亮度的线性调节，但是，该方法受电子元器件精密度影响，使得线性调节的范围受到限制；数字PWM+亮度反馈补偿方法相对数字恒流控制方法所使用的电子元器件数量相对较少，由于电子元器件本身精度问题所引入的误差也会相对减少，同时进一步降低了成本，数字PWM方式在有反馈补偿的情况下，可以从零点到最大输出范围内达到光源亮度的线性调节的目的，采用亮度反馈模块补偿亮度，不仅能够补偿亮度调节线性度，还可以补偿温度变化对其调节的影响，但是该方法中亮度反馈模块的安装位置以及补偿参数受光源的光照均匀性影响，直接增加了光源的设计难度。且数字PWM亮度控制方式主要通过在一个固定的PWM频率下调节占空比来实现亮度调节，即通过调节光源点亮和熄灭的时间来控制亮度，但是单一的PWM频率下，线性调节区域比较窄，无法满足全范围线性调节。

亟需一种成本低、响应速度快的大功率光源亮度的线性调节方法以满足机械视觉应用中对光源亮度的线性调节的需求。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种光源亮度的线性调节方法以改善上述问题。

第一方面，本发明提供了一种光源亮度的线性调节方法，包括以下步骤：

S10：确定目标斜率曲线c0，目标斜率曲线c0对应PWM对照频率；

S20：根据目标斜率曲线c0和在不同占空比下实测的亮度曲线斜率k₁，调节PWM频率；

S30：创建PWM混合频率与PWM对照频率、PWM频率调节量之间的PWM混合频率方程，计算PWM混合频率，得到PWM输出信号，以调节光源亮度的线性度。

更优地，所述步骤S20与S30之间还包括，

根据温度负反馈，二次调节PWM频率以补偿步骤S20中PWM频率调节所导致的温度变化对线性曲线斜率的影响，其中，步骤S20中PWM频率调节量为A，二次调节PWM频率的调节量为B，