USB2.0相机与频闪信号控制实验报告.docx

关于频闪光源取代常亮光源的实验 实验背景： LED光源有寿命长,容易设计成各种结构和形状,光的波长和亮度容易选择和控制等优点,?所以LED光源成为机器视觉的主要光源.?但机器视觉在使用光源上又有其独特的要求,否则不容易得到理想的拍摄效果：1.需要高亮度光源.主要有2个方面的原因,一是提高性噪比,光源亮度越高,环境亮度对拍摄影响越小，例如利用路灯拍摄和闪光灯拍摄的区别.另外一点,光源亮度越高,相机曝光时间越短,可以节约拍摄时间。同时,还可以减少镜头光圈。减少镜头光圈的好处是,相机的拍摄景深增加,也?就是增加了垂直高度的拍摄清晰范围.?2.需要稳定的亮度.虽然机器视觉软件都可以在亮度和对比度上进行自调整,以消除或减少亮度变化的影响,?但这种后处理的能力也是有限的,这是造成测试结果不稳定的一个主要因素. 简单地将,光源不稳定,?拍摄的图片先天不足,后天努力只有一定程度的改善。 LED灯的亮度与其电流是基本正比的,电流越大,亮度越高.??LED灯的使用寿命比较长,但这是在额定?电流范围内才有的效果.如果为了增加LED亮度,强行超过额定电流,LED灯的亮度很快衰减,寿命很快降低,或是直接烧掉.? 另外,LED的一个特点是,发热大。据有关实验显示,LED光源每增加1摄氏度,亮度将衰减1%,而且这种衰减?是持续的。这就说明,如果没有很好的控制机制,LED的光源温度会持续增加,亮度会持续下降。 为了满足机器视觉对光源的要求,同时克服LED的一些问题,人们在实验中发现了LED的的一个特点:?利用大电流瞬间点亮的方式(不超过10ms),可以将LED的亮度提高的正常亮度的10倍以上,这种方式,?不会造成寿命减少,不会造成光衰,理论上讲,用这种方式使用的LED,其寿命是无限的!?????? 而且因为瞬间点亮,产生的热量会通过相关散热结构散除,不会造成温度累计,这样就保证正常稳定的工作温度和环境。 基于以上背景，频闪光源取代常亮光源具有以下优势： 频闪光源极大提高光源亮度，从而减少曝光时间与镜头光圈，使图像拍摄效果更好。 频闪光源瞬间点亮产生的热量可以通过散热结构散除，不会造成温度累计，既能提高光源使用寿命，也能有效的提高光源稳定性。  实验目的： 为了使频闪光源能取代常亮光源，我们就要解决频闪控制与相机控制信号同步问题，从而确保我们每一个外部触发信号都能拍摄出一张有效照片。因为频闪控制器具有驱动相机功能以及相机也具有驱动频闪控制器功能，所以准备了两套实验方案:1、PLC控制频闪驱动相机 2、PLC控制相机驱动频闪 实验器材： 工业相机：微视图像-MVC360MF-M00 参数：分辨率752*480 帧率60fps 频闪控制器：锐视-P-HPS-24W120-4T PLC:松下-FPOR-C16 实验一：PLC控制频闪驱动相机 搭建电路 1、根据频闪控制器使用手册可以查到如图1-1为频闪控制器的脚位功能。 图1-1 2、根据相机使用手册可以查到如图1-2为相机触发信号脚位功能。 图1-2 3、根据频闪与相机脚位共功能图可以搭建如图1-3所示电路图，实现PLC从Y0输出脉冲控制频闪驱动相机拍照的功能。 图1-3  PLC脉冲触发程序 如图1-4，为PLC脉冲输出程序。通过修改数据寄存器DT0（脉冲ON参数）以及DT1（脉冲OFF参数）中数据可以控制脉冲输出频率。 图1-4  相机软件介绍及相关参数设定 如图1-5所示，为MVC DEMO软件操作界面。 图1-5 鼠标点击按钮，使电脑连上相机，再点击，调出相机拍摄画面。 针对本次实验，主要注意以下参数设定： （1）操作模式 相机默认操作模式为continue,即内部连续获取图片，改为trigger（触发）模式，如图1-6所示。 图1-6  （2）有效触发信号 相机默认下降沿触发，如图1-7所示，勾选为“/”前有效，不勾选则为“/”后有效。可根据实际情况设定，本次实验为下降沿触发。第二项为相机驱动频闪时的有效触发信号。 图1-7 （3）触发脉冲宽度 如图1-8所示参数，触发脉冲宽度设置主要用于信号去毛刺。只要外部触发信号小于该值，则此脉冲为无效信号。 图1-7 曝光时间 鼠标点击按钮，可调整曝光时间参数。根据测试频率以及图像效果调整曝光时间参数。 实验过程 设定PLC参数DT0，DT1值为20，即PLC输出脉冲为25HZ。通过示波器测量频闪控制光源信号与频闪控制相机信号同步性。如图1-8所示， 图1-8 由图可以看出PLC以25HZ脉冲信号控制频闪时，频闪对光源（黄色）以及频闪对相机（蓝色）的触发信号时同步的。同时通过放大上图，如图1-9所示，可以测量得出频闪对光源以及频闪对相机的触发脉冲宽