用于线阵相机照明的光源亮度控制方法及系统、存储介质技术方案

本发明专利技术涉及光源亮度控制技术领域，具体公开了一种用于线阵相机照明的光源亮度控制方法及系统、存储介质，所述方法通过脉冲宽度控制光源亮度，包括以下步骤：控制线阵相机曝光和光源点亮同时发生，根据光源亮度要求通过脉冲宽度调节光源点亮时长。该方案使光源打开时机与线阵相机开始曝光的时机相同，满足不同曝光周期内光源打开时间相等，通过脉冲宽度调节光源关闭的时机来调节线阵相机照明亮度，无需通过占空比参数调节，实现不同亮度的灵活控制；线阵相机与光源脉冲上升沿对齐的方法保证了同一系统或不同系统中的亮度一致性；不需要DAC芯片控制电流大小，硬件实现方案简单，成本低。低。低。

【技术实现步骤摘要】
用于线阵相机照明的光源亮度控制方法及系统、存储介质


[0001]本专利技术涉及光源亮度控制
，具体地涉及一种用于线阵相机照明的光源亮度控制方法及系统、存储介质。

技术介绍

[0002]机器视觉是自动化、智能化领域非常重要的组成部分。图像质量的好坏直接影响到机器视觉的识别效果。光源亮度控制是影响机器视觉相机图像采集效果非常重要的工作。
[0003]线阵相机需要LED（发光二极管）照明才能实现得到高品质的图像。线阵相机的的曝光时间通常比较短，比如10μs左右。线阵相机的应用场景为待拍照物体从线阵相机视野范围内经过，按照一定的运动距离不停触发曝光拍照，从而实现图像采集。为了实现拍照的效果，要求每次曝光时，光照亮度都是均匀的。根据物体运动速度不同，线阵相机的触发间隔也是不均匀的。
[0004]调节光源亮度的方法通常有模拟调光（analog dimming）和脉冲宽度控制调光（PWM dimming）两种。模拟调光的方式通过改变通过LED电流大小，来改变LED光强，从而改变光源亮度。模拟调光的缺点是硬件开发复杂，通常需要额外增加一个DAC（Digital Analog Convertor模数转换芯片）芯片，从而实现控制电流大小。脉冲宽度控制调光通过改变LED打开时长的方式来改变光源亮度；例如设置脉冲宽度控制调节周期长度为100μs，占空比设为10%，即打开10μs，再关闭90μs，循环往复。脉冲宽度控制调光通常要求曝光时长是脉冲宽度控制调节周期的整数倍，从而实现光照均匀。脉冲宽度控制调光的缺点是LED光源开关速度通常比较慢（上升沿/下降沿5μs以上，即开关频率100kHz以下），因此对于曝光时间很短的应用场景，经常会存在明暗不均、线性关系差的现象。由此，脉冲宽度控制调光的方式通常应用在面阵相机中，面阵相机曝光时间长，通常为ms量级，取LED曝光调节周期为曝光时间的整数分之一即可。例如曝光时间为1ms，曝光调节周期取为100μs，通过调节占空比实现亮度调节，且此时光照是均匀的，LED光源开关速度也是能满足的。
[0005]线阵相机曝光时间较短（10μs左右），若采用脉冲宽度控制调光控制的方式，难以实现脉冲宽度控制调节周期是曝光时间的整数分之一。采用传统的脉冲宽度控制调光，若不能保证周期整数倍，在不同的曝光周期内，LED光源打开的时间不一致，即会导致亮度不均匀，会出现明显的明暗条纹。
[0006]因此现有技术缺少一种可以使线阵相机拍摄图像亮度均一且方案简单的方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种用于线阵相机照明的光源亮度控制方法及系统、存储介质。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种用于线阵相机照明的光源亮度控制方法，通过脉冲宽度控制光源亮度，包括以下步骤：控制线阵相机曝光和光源点亮同时发
生，根据光源亮度要求通过脉冲宽度调节光源点亮时长。
[0009]优选地，所述方法还包括：分别对线阵相机曝光和光源点亮进行延时测试，得到线阵相机曝光和光源点亮的相对延时时长，补偿所述相对延时时长使线阵相机曝光时间和光源脉冲上升沿对应的时间一致。
[0010]优选地，所述延时测试过程具体为：分别以指定步长改变线阵相机曝光的延时时间和光源点亮的延时时间，每改变一次延时，测试得到一次图像亮度，得到线阵相机曝光和光源点亮的相对延时时长与图像亮度关系，直至图像亮度不再改变时对应的相对延时时长即为补偿的相对延时时长。
[0011]优选地，所述光源为LED灯。
[0012]本专利技术第二方面提供一种用于线阵相机照明的光源亮度控制系统，其特征在于，包括线阵相机，用于拍摄图像；照明设备，用于照明；控制模块，分别与照明设备和线阵相机电性连接，用于通过脉冲宽度控制照明设备点亮与触发线阵相机曝光，并且使线阵相机曝光时间和照明设备脉冲上升沿对应的时间一致；上位机，分别与线阵相机和控制模块信号连接，用于接收并分析来自线阵相机的图像数据，获取图像亮度信息，还用于下发点亮时长参数至所述控制模块。
[0013]优选地，所述控制模块还用于分别以指定步长改变线阵相机曝光的延时时间和照明设备点亮的延时时间，每改变一次延时，由所述线阵相机拍摄图像并发送至所述上位机，经所述上位机分析所述图像亮度，根据图像亮度确定补偿的相对延时时长。
[0014]优选地，所述系统还包括光栅尺，所述光栅尺与控制模块信号连接，用于检测待拍摄物体的位置，并将位置信息反馈至控制模块，所述控制模块根据所述位置信息控制线阵相机曝光和照明设备点亮。
[0015]优选地，所述照明设备为LED灯。
[0016]本专利技术第三方面提供一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述用于线阵相机照明的光源亮度控制方法的步骤。
[0017]通过上述技术方案，使光源打开时机与线阵相机开始曝光的时机相同，满足不同曝光周期内光源打开时间相等，通过脉冲宽度调节光源关闭的时机来调节线阵相机照明亮度，无需通过占空比参数调节，实现不同亮度的灵活控制；线阵相机与光源脉冲上升沿对齐的方法保证了同一系统或不同系统中的亮度一致性；不需要DAC芯片控制电流大小，硬件实现方案简单，成本低。
附图说明
[0018]图1是传统的脉冲宽度控制调光波形图示意图；图2是本专利技术脉冲宽度控制调光波形图示意图；图3是本专利技术实施例延时测试示意图；图4是本专利技术实施例亮度与延时关系示意图；
图5是本专利技术实施例用于线阵相机照明的光源亮度控制系统示意图；图6是本专利技术实施例亮度与相对延时关系曲线；图7是本专利技术实施例亮度与行关系曲线；图8是本专利技术测试例亮度与点亮时间的线性关系曲线；图9是本专利技术实施例脉冲宽度控制配合模拟调光波形图示意图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。
[0020]如图1所示，上方波形图为线阵相机曝光周期，下方波形图为光源点亮周期，由于在特定占空比下（如50%），光源点亮的时机与相机曝光时机并不完全一致，导致在四个相机曝光周期内有效光照时间分别为8μs，8μs，2μs，5μs，这显然会导致图像明暗不均的现象，严重影响到图像识别的结果。而光源控制芯片工作频率的限制又导致不能继续调高脉冲控制频率。因此在现有的线阵相机光照方案中，均没有采用脉冲宽度控制光源亮度的方案。
[0021]本专利技术第一方面提供一种用于线阵相机照明的光源亮度控制方法，通过脉冲宽度控制光源亮度，包括以下步骤：控制线阵相机曝光和光源点亮同时发生，根据光源亮度要求通过脉冲宽度调节光源点亮时长。所述光源优选为LED灯，但不限于LED灯。
[0022]进一步地，所述方法还包括：分别对线阵相机曝光和光源点亮进行延时测试，得到线阵相机曝光和光源点亮的相对延时时长，补偿所述相对延时时长使线阵相机曝光时间和光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于线阵相机照明的光源亮度控制方法，其特征在于，通过脉冲宽度控制光源亮度，包括以下步骤：在线阵相机以不同的周期曝光下，以线阵相机曝光时机为基准控制线阵相机曝光和光源点亮同时发生；根据光源亮度要求通过脉冲宽度调节光源点亮时长；其中，所述光源点亮可采用任意的光源占空比。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：分别对线阵相机曝光和光源点亮进行延时测试，得到线阵相机曝光和光源点亮的相对延时时长，补偿所述相对延时时长使线阵相机曝光时间和光源脉冲上升沿对应的时间一致。3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述延时测试过程具体为：分别以指定步长改变线阵相机曝光的延时时间和光源点亮的延时时间，每改变一次延时，测试得到一次图像亮度，得到线阵相机曝光和光源点亮的相对延时时长与图像亮度关系，直至图像亮度不再改变时对应的相对延时时长即为补偿的相对延时时长。4.根据权利要求1
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3任意一项所述的控制方法，其特征在于，所述光源为LED灯。5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：根据光源亮度要求通过脉冲宽度调节光源点亮时长进行粗调后，再通过模拟调光进行细调。6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，所述根据光源亮度要求通过脉冲宽度调节光源点亮时长进行粗调后，再通过模拟调光进行细调具体为：预设脉冲宽度...

【专利技术属性】
技术研发人员：元光远，董宁，唐之瀚，唐学峰，田丰收，
申请(专利权)人：合肥安迅精密技术有限公司，
类型：发明
国别省市：