[發明專利]一種數字化無線LED光源控制器

有效

• 申請號: 201610497684.X
• 申請日: 2016-06-27
• 公開（公告）號: CN106132000B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 吳福培;曾志超;方信佳;黎錦田;李昇平
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: H05B33/08
• 分類號: H05B33/08
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司44202
• 代理人: 溫旭,張澤思

技術領域

本發明涉及工業品表面質量檢測的機器視覺光源控制，具體地說是涉及一種數字化無線LED光源控制器。

背景技術

機器視覺系統是利用機器代替人眼獲取客觀事物的圖像，通過計算機和圖像處理技術對獲取的圖像進行處理、分析和識別的系統，包括照明、鏡頭、相機、圖像采集卡和視覺處理器五大部分，每部分均可能影響圖像處理的結果，甚至導致機器視覺系統的不穩定。其中光源控制器是最關鍵的環節之一。

現有的光源控制器存在發熱量明顯，控制指令輸入模塊與控制器之間布線麻煩的問題。在工業現場，由于安裝環境的限制，有時需要將調節光源亮度的控制信號輸入模塊與光源控制器的其他模塊分離安裝。

發明內容

本發明為了解決現有的光源控制器在工業現場應用時發熱明顯，控制指令輸入模塊與控制器之間布線麻煩的問題，提出了一種數字化無線LED光源控制器。

一種數字化無線LED光源控制器，包括軟件部分和硬件部分；所述硬件部分包括包括上位機、無線串口通信模塊、嵌入式控制單元、光源驅動電路、LED光源、顯示模塊和供電電源模塊；所述上位機通過無線串口通信模塊與嵌入式控制單元雙向連接，用于發送指令和接收數據；所述嵌入式控制單元通過光源驅動電路與LED光源連接，利用PWM控制技術調節LED光源的亮度；所述顯示模塊由數碼管顯示電路構成，與嵌入式控制單元連接，用于顯示出通道序號和LED光源的亮度值；所述供電電源模塊分別與無線串口通信模塊、嵌入式控制單元、光源驅動電路、顯示模塊連接，提供穩定電源；

所述軟件部分包括上位機軟件，嵌入式控制單元程序和LED灰度值調節算法；所述上位機軟件用于選擇LED光源通道，發送調節LED光源亮度的控制指令；所述嵌入式控制單元程序用于分析、處理接收到的控制指令，然后根據處理的結果調節PWM波的占空比，從而調節LED光源的亮度；所述LED灰度值調節算法，是利用LED光源灰度值與PWM占空比之間的關系，通過間距劃分多級的占空比調節可以實現LED光源灰度值的調節；

所述嵌入式控制單元采用LPC2148芯片作為核心控制芯片，所述LED灰度值調節算法包括如下步驟：

S1設置PWM波為單邊沿控制的，在PWM周期的開始時都是高電平，并且每個PWM的周期不變，周期大小由以下公式給出：

f_cclk表示LPC2148芯片的系統時鐘頻率，n表示核心控制芯片LPC2148的PWMMR0寄存器的值，T_PWM表示每個PWM的周期；

S2將PWM波的周期數字化為256份，通過設置核心控制芯片LPC2148的PWM匹配寄存器來控制每個PWM周期中高電平的時間，在嵌入式控制單元程序中，PWM匹配寄存器的值由以下公式給出：

i＝1,2,3,4,5,6；N＝0,1,2,3...255；N表示LED光源的灰度值，PWMMR_i表示PWM匹配寄存器的值；

S3實現間距為的0～255級占空比調節，從而實現0～255的LED光源灰度值的調節，PWM波的占空比為：

DutyRatio表示占空比。

進一步地，所述硬件部分還包括紅外控制模塊，紅外控制模塊分為紅外遙控按鍵和紅外接收電路，所述紅外接收電路與嵌入式控制單元連接，紅外遙控按鍵用于發送指令，紅外接收電路用于接收指令并發送給嵌入式控制單元。操作者除了可以通過上位機無線遠程控制發送指令給嵌入式控制單元，還可以使用紅外控制模塊遙控發送指令，支持多種發送指令的模式，節省布線的麻煩。

進一步地，所述上位機軟件包括界面初始化、串口初始化、選擇LED光源通道和發送控制指令四個部分。

進一步地，所述嵌入式控制單元程序包括設備初始化，檢測控制指令、解析控制指令和調節PWM波占空比四個部分，設備初始化包括I/O口初始化、鎖相環初始化、紅外引腳初始化、串口初始化和脈寬調制初始化。

進一步地，所述LED光源有四路，光源驅動電路包含四通道的驅動電路，用于提供四路LED光源的供電電壓。

進一步地，所述無線串口通信模塊分為上位機無線串口模塊和下位機無線串口模塊，上位機無線串口模塊與上位機之間雙向連接，下位機無線串口模塊與嵌入式控制單元的串口之間雙向連接，從而實現上位機和嵌入式控制單元之間數據的雙向通信。