AOI检测系统的光源照明模式和控制电路设计（三

　　3 光源照明模式的驱动控制电路设计

 

　　现有的AOI自动光学检测光源中通常只能统一调整照明亮度，而无法随自然光的变化自动调节光强。为达到统一的图像效果只能由人工调整光源亮度，且由于人工调整的不及时或调整不到位造成图像不一致，导致后续图像处理难度增加。另外，当要突出产品的缺陷部分或待测产品需要突出检测的重要部分时，需多次移动高精度的X-Y平台，调整待测产品与光学镜头的位置关系，影响了检测的精确度，降低了检测效率。

 

　　文中设计的光源控制电路中，一是通过光传感器自动调整光源控制器来控制光源的亮度，使其光源亮度可保持一致;二是一共有16个亮度控制区域，该区域可按任意组合一同调节，也可相互独立地调节，其控制是通过串口通信完成的。控制器可通过控制16个控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分或重要部分，以提高检测精度及检测效率。

 

　　图10为AOI检测仪控制电路组成框图，电路由4部分组成，电路部分1为电源稳压电路，作用是给整个电路系统提供稳定的5 V电源;电路部分2为控制器电路，是控制器的基本工作系统电路，作用是为控制电路部分3工作;电路部分3为LED驱动电路，其是主要创新部分，作用是根据电路部分2，控制器电路的控制信号来驱动LED照明;电路部分4为串口通信电路，作用是提供TTL电平信号和RS-232协议电平信号的相互转换，使控制器电路能接受RS-232协议的串口通信连接。

 

　　电路部分2控制器电路引出16根PWM信号线连接电路部分3，PWM信号由控制电路的程序控制。当需改变某照明区域时，可通过串口通信向CPU发送特定格式的命令来完成，CPU会按照输入的指令来改变对应端口PWM波的占空比，以达到控制对应照明区域亮度的目的。

 

　　电路部分3是LED驱动电路，为16路PWM的DAC转换电路，输入的PWM方波通过非门取反后，得到正反相两个PWM方波信号，再分别经过一个传导逻辑门，得到两个对出电气特性相同的正反相PWM方波信号。随后经电容耦合将交流成分大幅抵消掉，并最终经由小功率三极管9014和中功率三极管2DS882组成的达林顿管作电压跟随放大后，驱动各照明区域的LED。

 

　　图11为图10电路中LED驱动电路部分的一路电路图，图12为图11所示电路的交流等效图。INPUT端输入的PWM方波通过非门取反后，得到两个PWM方波信号，这两个PWM方波信号分别经一个传导门，得到两个电气特性相同的正反相PWM方波信号，然后经过电容耦合将交流成分较大程度地抵消掉，得到较稳定的直流信号从OUTPUT端输出，并最终经由小功率三极管9014和中功率三极管2DS882组成的达林顿管作电压跟随放大之后，驱动发光二极管组件。

 

　　下面通过对图12进行分析来确定电路中电阻电容的选择：采用的PWM波为占空比可调方波。AOI检测仪在设计PWM的低通网络时，PWM方波具有一个特征，即方波可被视为模拟信号，也可被视为数字信号，而数字信号由于操作相比模拟信号更易实现，即“倒相”。根据傅立叶变换理论，周期信号可被视为由若干个正弦信号和一个直流分量组成，这若干个正弦信号构成该信号的交流成分，要实现PWM的ADC转换，就需将这些正弦信号去除。数字取反后的方波，分解出的正弦信号与取反前分解出的正弦信号成镜像关系，对于正弦信号而言等效于180°的相移，也就是数字取反后的方波其分解出的所有正弦信号分量的变化等效于发生了180°的相移，其大小不变。这说明数字取反后，方波的频谱发生了180°的相移，若数字取反前后的方波相叠加，则在频域和时域上均可看出，结果将为0。