PWM 数字可调均匀光源的设计

范伟军，张 浩，上官景仕，余桂英

（中国计量学院 计量测试工程学院，浙江 杭州310018）

1 引 言

在影像测量工件基本尺寸的过程中，检测工件轮廓需要采用下照明，光源的均匀性和适中的光强是非常重要的指标［1］，不均匀的光源会造成不均匀的反射。光源较弱时，图像上的噪声增强、光圈加大、景深减少；光源较强时，图像亮度失真，给后期图像处理以及数据分析带来不便，有必要设计一种精确数字可调的均匀光源，适用于二维光学测量系统［2］。其中LED 阵列和导光板可以得到均匀的光源，LED 作为第四代照明光源，和传统光源相比，其集成了高效率、低能耗、长寿命、低污染等诸多优点，是未来理想的替代光源［3］。

为了保证在测量中有好的照明环境，应设计出具有较理想亮度和照明均匀度的LED 阵列。环形阵列可以显示被测物体边缘和高度变化，突出难以看清的部分，是边缘检测和损伤检测的理想阵列方式。将LED 阵列设计成中央视场直径2cm 内的环形阵列。其控制器接收来自上位机的命令和参数，经过处理，由驱动电路控制LED光源按照设定实现PWM 调光。

本文设计了一种基于PWM 数字可调的均匀光源系统，系统分为LED 均匀光源的设计、LED驱动电路的设计。LED 均匀光源的设计是通过正交实验法计算出LED 的数量（4～12 个）和倾角（35～45°）等设计出一套均匀光源，LED 驱动电路的设计通过控制器程序控制D／A 转换输出模拟电压，输入恒流源驱动LED。

2 LED 均匀光源的仿真与设计

作为照明光源，要求在照明区域内具有一定的均匀光通量和照度。……