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机器视觉LED光源电源

时间:2017-03-20来源:石鑫华视觉shixinhua.com 作者:石鑫华 点击:
在机器视觉系统中,巧妙地选择合适的照明方式及照明手法,可使难以摄取的图像一举成功,并能取得更为优质的图像。而在使用机器视觉LED光源时,一般都提供几种供电方式可供选择。: L$ F7 i& T! j4 K5 P
    机器视觉LED光源电源常见的有5V、12V、24V直流电源,功率根据所用LED的数量多少而定。通常LED的工作电流在10mA~25mA,特别亮的LED可达50mA甚至更高,而LED的电压降一般为1.8V到3.3V,因此通常每个LED上都串联一个电阻(分压电阻),这样才能保证LED发光均匀,而且在电压波动时不易损毁。
    由于LED上的电压降和通过的电流都是恒定的,供电电源的电压不同时,多余的电压是串联的电阻所承担的。例如给一颗1.8V、15mA的LED用24V供电时,需要串联1.48KΩ[(24-1.8)/0.015=1480],此时电阻的功耗是0.015*0.015*1480=0.333W,如果使用多个LED颗粒组合成光源,光源会发出很高的热量,这时必须采用风扇等强制散热手段,否则光源的寿命会很短。而同样的LED使用5V供电时,串联电阻R=213Ω,电阻的功耗为0.048W,和24V供电时差了近7倍。这时仅仅靠对流产生的散热效应就足够了,不必用强制散热的方法, |( e0 [, z# g2 u9 u, M, F

既然用低电压有好处,为什么还使用12V、24V呢?原因很简单,由于机器视觉系统用于工业生产线上,一般24V是标准配置;另外电压高时,搞干扰能力强,而低压则对电源和工作环境提出了更高的要求。是使用恒流源还是恒压源,环境温度有何影响等,均需要考虑。
    如果保持稳定的供电,那么光源的亮度基本不变,如果供电使用脉冲,脉冲的时间宽度和LED本身的响应时间决定了发光时间,若是这个时间小于相机快门开启的时间,那么相机曝光程度是由光源发出的光通量决定的,如果大于快门时间,则由快门决定。
    一般情况下,如果需要频闪光源(时间小于快门速度),传统上使用普通的照相机闪光灯,使用LED强度不够,所以以往针对于LED光源来讲,闪光是指光源开启时间大于快门时间的情况。
    此时就需要用到频闪控制器,通常采用的是超电流的方法,即控制通过LED的电流超出标定的值多少倍,而使亮度增加,但是这种高负荷的工作状态由于功率过大,发热严重,对光源的寿命影响很大,所以通常通电时间都很短,减少光源的工作时间,以此来延长光源的使用时间。+ [% f% q6 f) N$ e% t  T* j
    使用频闪控制器,可以获得高亮的光源,可以减少环境的影响,可以减少快门时间从而减少动态拍摄时的拖尾现象,而且如果只需要平常的亮度时,可以使用低亮度的LED发光管,可以降低成本。8 }* |. k; h  X/ Y6 ^: F5 {$ ?
    但是使用频闪时,电源的成本会提高,而且同步问题也必须考虑,频闪控制器可以从外部输出触发信号来触发光源,也可以从外部输出触发信号来触发频闪控制器,本身输出触发信号同时触发光源与相机,这样能达到光源与相机触发的同步,从而进一步确保机器视觉系统的稳定性和检测精度。
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