基于单片机的视觉检测光源控制器研究

基于单片机的视觉检测光源控制器研究

陈锦锋

东莞康视达自动化科技有限公司 广东东莞 523000

[摘要]伴随计算机科学技术持续进步发展，企业总体生产效率持续提升，自动化设施设备得以广泛应用，备受企业重视。自动化高效生产过程，视觉系统从属核心部分，应用至逆向工程及在线测量等实时测量当中。视觉检测专项系统，内含相机、光源、镜头，能够防止人眼疲劳所致误判情况出现。LED为半导体新型固态光源，应用过程极具灵活性、高效节能，可实现便捷化控制，且有着较长寿命、环保优势突出等，为绿色型照明光源，故被广泛应用至视觉光源当中，但针对于驱动模块要求较高。视觉系统当中，控制好光源较为关键。鉴于此，本文主要探讨单片机之下视觉检测的光源控制器，仅供业内相关人士参考。

[关键词]光源；视觉检测；单片机；控制器；

前言：

视觉检测实操过程当中，若想确定达到较高精度，则光源控制器属于机器视觉整个系统内部最不可缺少的一类组件。以单片机为基础之下，研发设计性能比较优异视觉检测的光源控制器，达到更高精度及高效率化地视觉检测较为重要。因而，对单片机之下视觉检测的光源控制器开展综合分析，有着一定的现实意义和价值。

1、简述光源控制器基本特点层面

工业生产整个过程，伴随现代技术持续进步发展，视觉检测综合系统当中光源的控制器调节光源方式得以转变，以往手动控制实操效率低下，且呈较高成本，所以，需增加对光源控制层面深入研究，此次便是以单片机为基础，对视觉检测的光源控制器实施深入研究及探讨，此控制器可经由单片机和计算机相应通信协议达到调节操作目的，核心部分是STC12C5410AD微控制器，依托单片机当中AD采集、定时型计数器等各项硬件及功能模块，达到自动化及智能化的控制目的[1]。那么，此控制器自身特征表现，即可提供面板，也就是串口通信，对光源亮度予以控制，独立控制各个通道亮度，256级数字的调制软件，能够对负载光源实际亮度予以精确控制。此控制器内设断电记忆、常亮常灭自动切换、灵活触发各项功能，可实现高速形式光耦隔离，实际响应速度相对较快，稳定性突出；通道和亮度值可实现数码显示，操作者只需轻触开关即达到调节目的，实操过程极具便捷性简单；此外，此控制器与通用光源可实现无缝连接，有着过载自动化的保护功能。

2、单片机之下视觉检测的光源控制器

2.1在设计框架层面

此次所设计光源控制新型设备当中，除设有单片机外，还配置过流保护、D/A转换、显示警报、电源、负载、恒流源等各个部分。针对实现原理层面，即借助定时器相应控制系统，自动采集光照亮度相关数据，经采集获取信号实现数字化电信号的合理转换，结合数字信号数值，达到控制PWM占空比目的，充分满足于自动调控光照强度需求。光照调节，实则并非单纯依赖于计算机内部串口及时发送相关指令得以实现，针对控制器整个外部实施手动调节同样属于重要方式，需提高数码管及按键。应用实践当中，需及时触发各项功能，系统内需设计硬软件。硬件部分应当提供所需触发接口，触发模块负责接收接口所输入的信号，输出电压值为零情况下，满足硬件触发实际需求。针对软件触发层面，需依托计算机速内部串口发送相应指令，对单片机予以调控，输出电压设为零，即可满足软件触发基本条件。

2.2在硬件设计层面

以单片机为基础下视觉检测的光源控制器，它与主机可维持良好通信状态，对程序开关及其亮度进行有效控制，还可对高亮度的LED发光起到驱动作用，从中便可了解到，此控制器内含控制、驱动这两个模块。那么，针对驱动模块层面，此以单片机为基础下视觉检测的光源控制器，主控器部分选定STC12C5410AD，经由D/A转化，对于恒流源可产生一定反作用。故此模块处于恒流源整个反馈电路内部属于处理中心。因考虑到光度变化条件之下，光敏电阻值随之改变，所以，电路内部可增设AD采集，便于实时监控电压变化，使得光亮度相应模拟信号可实现数字信号的合理转换[2]。此次选定STC12C5410AD为MCS51系列，时钟频率为12MHz，片上外设丰富性明显。恒流源为负载驱动电源，之所以不选定恒压源这一驱动方式，而是选定恒流源予以驱动，这是因恒流源能够保证运行环境当中电流及负载功率可始终维持稳定性，不会产生较大跳动情况，确保系统控制更具稳定性及精度性。针对控制模块层面，它主要是与主机维持良好通信状态，接收控制驱动系统模块所传输信息，驱动控制便得以实现，达到调节平均电流的目的。单片机和上机位，经由RS232串口达到通信目的，为确保对驱动模块实施有效控制，则单片机应含PWM功能。借助RS232串口，计算机可实时读取并调节亮度，并发送开启或关闭通道相关指令。操作板上面按键，可对亮度予以调节，单片机及时接收按键信号，结合不同信号，及时作出响应。按键或PC机将亮度调节指令发出，单片机处理完数据后，便会直接发送至DA芯片当中实施信号转换。把所获数据传递于管理电压芯片，输出调节操作任务便可完成。按键操作任务执行或借助PC调节完亮度后，数码管则显示当前的单片机相关数据，管理电压芯片之下，硬件触发后，外部硬件则可得以触发。此次以单片机为基础下视觉检测的光源控制器当中硬件设计实施过程，设外部四路光电隔离的触发通道，确保系统运行操作更具可靠性。外部触发的脉冲信号设有手动输入方式，还可依托视觉系统完成部分输入，并与相机各部件实现协调操作。

2.3在软件设计层面

设计以单片机为基础下视觉检测的光源控制器期间，因软件系统所含模块较多，各模块需协同完成各项操作任务，各项数据需实现有效转换。故设计实践中，以模块化为主要方式，把系统合理划分成为若干模块，各模块均有着各项功能，且可实现独立运行，详细设计如下：一是，在主控模块层面。借助ARM内核相应处理器，与上位机实现数据交互和外设控制，对光电传感装置信号及光亮度数值予以检测，借助脉冲宽度相应调制技术对光源的度和开关方式实施有效调节；二是，在光采集作业模块层面。光敏电阻之下，对环境光的当前亮度予以采集，经中值的平均滤波相应算法予以处理，与PC端所需光源亮度实施比对分析，获取控制光源相应发光亮度[3]；三是，在电压转换处理模块层面。借助DCDC电路针对于所输入的电源电压实施降压处理，能够适应于7~24V较大范围内所输入的电源电压；四是，在光源驱动作业模块层面。依托脉冲宽度相应调制技术，对于光源亮度实施无极调光处理；五是，在多路光源、相机信号的光耦触发作业模块层面。借助多个相机，呈多个角度拍摄物品，光源开启方向不同，开启一个光源对应，并对应着一个相机进行拍摄，可实现多个相机及多个光源协同拍照操作；借助恒流类型二极，适应于3.3V~24V宽度范围内外部触发相应电压信号，不同器件相互间电压欠缺良好匹配性问题得以解决；六是，在人机及显示界面层面。人机界面设有手动调节操作方式，当前实际运作状态可实时显示出来。

3、结语

综上所述，此次所设计单片机之下视觉系统的光源控制器，采用了自动光学科学检测方法，实测精度相对较高，大量生产运行过程当中，生产效率及其检测精度可得到显著提升，值得持续推广及应用开来。

参考文献：

[1]王宁,皮俊涛,罗冬,等.基于单片机的全自动视觉检测系统研究[J].中国科技期刊数据库工业A,2022(3):4.

[2]侯方,曹琳,王晓光,等.一种基于彩色相机和单色光源的视觉检测系统,CN213239944U[P].2021.

[3]李莉,朱龙飞,沈灿基,等.一种用于视觉检测的光源控制器,CN216698942U[P].2022.