常见的光源频闪控制方式

一、光源频闪的优势

  1. 消除运动模糊,提升成像质量 光源以极短脉冲(微秒级)与相机曝光严格同步,实现“瞬时冻结”高速运动物体。

  2. 增强特征对比度,提高缺陷检出率 频闪模式下,LED可短时超负荷工作,峰值亮度提升5-10倍,有效凸显微小缺陷(如金属划痕、PCB断路)。

  3. 降低系统功耗与热损耗 频闪占空比1%~10%(如1ms亮/99ms灭),相比连续光,平均功耗降低50%~90%,光源寿命延长2~3倍。

  4. 多设备协同与抗干扰 支持多光源分时触发,避免光污染干扰,典型同步精度 ±0.5μs。

二、方式一:外部信号 → 光源 → 相机

别名:光源主控(Strobe-Master)

项目设计要点
接线外部触发信号 → 光源驱动器 Trigger IN;光源驱动器 Strobe Out → 相机 Trigger IN(光耦隔离)。
时序公式相机触发延时 Δt = (光源发光脉宽 T<sub>) – (相机曝光时间 T<sub>)。
光源驱动器选型带“Strobe Out”同步端子:CCS PD3、Moritex LFS、国产 LTS-PS1 系列。
调参步骤① 设定光源脉宽 T<sub>=1 ms→② 设定相机曝光 T<sub>=800 µs→③ 调整 Δt=200 µs→④ 验证运动冻结:V=1 m/s 时拖影 ≤1 pixel。

三、方式二:外部信号 → 相机 → 光源

别名:相机主控(Camera-Master)

项目设计要点
接线外部触发 → 相机 Trigger IN;相机闪光输出 Flash Out → 光源 Trigger IN。
时序公式光源触发延时 Δt = (相机机械快门延迟 T<sub>) – (光源上升沿 T<sub>)。
<sub> 全局快门 10–50 µs。
相机要求必须有可编程闪光输出(Line 2/3):Basler ace2、Hikrobot MV-CE、Daheng MER2。
调参步骤① 相机曝光 T<sub>=2 ms→② 设定光源 T<sub>=1.5 ms→③ Δt=T<sub>+10 µs→④ 检查无暗角。

四、方式三:外部信号 → 相机 & 光源(同时)

别名:硬同步(Hard-Sync)

项目设计要点
接线外部触发同时接入相机 Trigger IN 和光源 Trigger IN;使用同轴或双绞线保证时差 <1 ns/10 cm。
时序公式相机与光源间仍允许微调:Δt = (光源延时 T<sub>) – (相机延时 T<sub>)。
器件选型高速光耦+LVDS:TI ISO1212 + DS90LV019;光源驱动器上升沿 ≤1 µs(CCS HLV3、Inolux IN-PL190)。
调参步骤① 设定 T<sub>=100 µs,T<sub>=80 µs→② 以 1 µs 步进扫描 Δt=-10…+10 µs→③ 选图像亮度最大且拖影最小值。

五、快速对照表

场景推荐方式关键参数注意事项
500 mm/s 产线检测方式一T<sub>=1 ms,Δt=200 µs光源需带 Strobe Out
100 mm/s 低速装配方式二T<sub>=2 ms,Δt=T<sub>相机必须有 Flash Out
>1000 mm/s 飞拍方式三T<sub>=50 µs,Δt=±2 µs线缆长度<1 m,差分触发

六、调试

  1. 示波器接法
    探头1:光源电流采样电阻(看发光脉冲)。
    探头2:相机曝光输出(看EXSTROBE或Flash Out)。
    两者时差即为实际 Δt。

  2. 拖影估算
    拖影像素 = (物体速度 × T<sub>) / 像素分辨率。
    例:1 m/s × 100 µs / 0.01 mm/pixel ≈ 1 pixel。

  3. 过驱动不烧毁
    频闪占空比 D = T<sub> / T<sub> ≤ 10 %。
    峰值电流 I<sub> ≤ 额定电流 × √(1/D)。
    例:1 A LED,D=5 % → I<sub>≤4.5 A。

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