詳述機器視覺項目中光源選型

如果紙上寫的內容不夠清晰，通?？梢靡环N簡單的解決方案：將文字放在一盞燈下。如果我希望看清紙上模糊的輪廓，就需要舉起紙張朝向光源，這樣就可以看得更清楚。換句話說，不同的光源類型和強度可以產生不同效果。

根據(jù)我們的統(tǒng)計，機器視覺項目中用到的光源有如下幾種：

環(huán)形光源(LQ-HDRmmnn-C)：

光出射角度值在0°~90°。0°~45°為低角度環(huán)形光源，目前應用案例包括手機金屬外框劃痕檢測、光滑表面的劃痕、破損檢測以達到突顯物體輪廓及劃傷，破損的效果60°~90°光出射角度集中照射被測物表面，突顯物體的表面對不同特性，應用案例有：電感錫面檢測，USB接口網線接口等不同數(shù)據(jù)接口的pin針檢測，高爾夫球T端面檢測，以及平面噴碼檢測。

條形光源(LQ-HBLmmnn-C)

這款光源的特點為尺寸靈活小巧，可適應不同位置，主要適用于檢測較大方形結構被測物效果明顯。目前應用案例包括裂紋，一維二維碼讀取。注塑件毛邊檢測，高爾夫球Tee文字檢測。

四面可調光源(LQ-SQLmm-C)：

四個獨立可調的條形光源，可獨立控制亮度，安裝靈活，高亮度，高精度照明。應用領域：四側引腳扁平封裝的檢查。二維碼讀取，陶瓷包裝表面檢查。

圓頂無影光源(LQ-DMLmm-C)：

光線經過球面漫射板反射之后，光滑，均勻的照射在被測物體上，適用于被測物表面起伏不平，反光的物體。應用案例進行曲面，表面凹凸，弧形檢測。金屬，玻璃反光較強的表面檢測。

底部背光源(LQ-HFLmmnn-C)：

底部發(fā)光的標準背光源可應用于顯微鏡載物臺，突出被測物的外形輪廓并由高密度的LED陣列提供高亮度的背光照明。應用于透明物體的毛邊，污漬，劃痕檢測。

方形無影光源(LQ-PSFmm-C)：

適用于矩形和不規(guī)則被測物，提供矩形視野。應用案例：電池板斷線檢測，手機貼膜，貼膜位置邊緣校正，一維，二維碼識別。

AOI專用光源(LQ-HRLmmm-RGB)：

具有高亮度，均勻性好，空間分辨率高的特點;由三組獨立控制的環(huán)形光源以高中低不同角度照射電路板，很好的把電路板上的元件電極、焊盤、焊點等不用傾斜度的特征凸顯出來。應用領域多層次物體檢測，插件焊點檢測，貼裝，焊錫檢測。

點光源(LQ-PTw-C)

采用獨特的聚光效果(導光柱)實現(xiàn)均勻的照射應用利于包括液晶玻璃線路檢測，玻璃表面劃痕檢測，插頭底部字符檢測。

線性光源(LQ-LNSmm-C)：

線性光，高強度光照明，目前應用案例：手機外殼表面凹凸點，劃痕，污漬檢測。使用特殊的鏡片使光線達到線性射出，并保持均勻，平滑。

同軸光源(LQ-CXLmm-C：

高強度均勻的光線通過分光鏡后與鏡頭同軸的光線，采用特殊材料抑制反光造成的重影。提高成像清晰度。適用于反光率高的被測面的劃痕，印字檢測。應用案例包括：激光打標字符，二維碼識別，反光率高的物體表面的劃傷檢測。

除了以上10種光源還有平行光源，紫外光源，紅外光源，后續(xù)會繼續(xù)學習。

了解了光源再談談所使用的控制器，有以下兩種:

數(shù)字控制器(LQ-DPW-mVw-XT)：

通信控制，可實現(xiàn)持續(xù)照應與頻閃照明，并具有自動延時關閉輸出功能(與上位機停止通信超過60s后自動關閉光源輸出，以減少光源性能損耗)，并可以選用外部點亮的功能。產品特點：短路保護，亮度256級控制。最大輸出通道8，各通道的亮度獨立控制。觸發(fā)速度快延時小于10us。

模擬控制器(LQ-APW-mVw-XT)：

無級調節(jié)。操作方便，最大4個通道，可長時間持續(xù)點亮LED燈，也可選用外部觸發(fā)點亮功能?？刂破髯畲筝敵鲭妷?V和24V。(光源輸入電壓要與控制器最大輸出電壓匹配，否則可能造成光源損壞)

兩種常見正向打光方式：暗視野，明視野

明視野用直射光來觀察對象。散亂光呈黑色(看反射光和透射光)

暗視野用散亂光來觀察對象。散亂光呈白色(看散亂光)不規(guī)則的光線為散亂光

照射光的種類：漫射光，直射光，偏光光，平行光

漫射光：(擴散光)各種角度混合起來的光，日常生活中用到的基本是擴散光

直射光：來自一個方向上的光，可以在亮色暗色陰影之間產生相對高的對比圖像

偏光光：在垂直于傳播方向的平面內，光矢量延著某一固定方向振動的光(通常是利用偏光板片來防止特定方向的反射。

平行光：照射角度一致的光，太陽光就是平行光。發(fā)光角度越窄的LED直射光越接近平行光。

在可用自然光線不足或光的成分不適合時，需要應用外部(額外)人工光源，這是常見情況。在優(yōu)化光源方面進行投資可以削減編程和圖像分析成本。而且，光源系統(tǒng)的選擇精心與否，會直接影響圖像質量的好壞，進而影響圖像處理系統(tǒng)的效果。

雖然在光源應用領域有很多不同的光源類型和技術，但是不用焦慮：80%的應用采用以下三個解決方案之一即可達到理想效果：

環(huán)形光

條形光(包括射燈)

背光

LED是光源工程市場上明顯的發(fā)展趨勢。相比鹵素燈和熒光燈等其他選擇，LED更便宜、更高效。

如何為您的應用找到合適的光源?

為系統(tǒng)選擇合適的光源，這個過程很容易。首先，必須確定需要顯示物體的哪些特征。它是由什么材料制成的?是否反射或吸收光?采用什么樣的結構、幾何形狀和顏色?另外，物體的運動情況、環(huán)境光條件和對象的距離也會影響光源的選擇。一旦確定了這些因素，選擇光源類型就變得比較容易，或者說，它至少大大縮小了選擇范圍。

下面通過幾個例子說明物體特征對于光源選擇的影響。

調整光源照射角度以達到不同展示效果

如果希望只使用一個視覺系統(tǒng)來標識劃痕，那么建議使用側面光。劃痕從相機方向反射入射光線，會使得劃痕顯得很明亮，可以清晰得看清劃痕。相反，如果不希望看到劃痕，而是想隱藏它們，那么就需要從其他角度照亮物體，例如：使用環(huán)形光從上方照射，從而防止產生陰影，可以在沒有干擾的情況下突出顏色和打印元素等其他特點。

不同波長光源搭配以展現(xiàn)不同的視覺效果

如果需要真實的色彩還原，那么就需要在使用彩色相機時搭配白色光源。

在有些可以檢測到顏色特征(例如目標物體上的紅色點)情況下，是不需要色彩還原的。這些特征常常也可以通過黑白相機搭配彩色光源顯示在黑白圖像上。

假設檢驗任務需要將紅色糖果從藍色糖果中分開，那么可使用紅光。紅色糖果完全反射紅光，因此顯得很亮，而藍色糖果主要吸收光，顯得很暗。

特定波長光源的一個好處在于，它還可以使其他情況下無法看到的特定屬性呈現(xiàn)出來。例如，使用紅外線(IR)檢測水果上的壓力點，它會特別有效，能輕松顯示出人眼難以辨別的缺陷。

總結

對于檢測任務來說，適當?shù)墓庠词侨魏纬晒Φ膱D像處理系統(tǒng)的基本要素之一。光源系統(tǒng)的選擇精心與否，對圖像質量的好壞有決定性影響，進而影響系統(tǒng)效果。簡單來說，光源在一定程度上決定了檢測任務能否有效進行。為視覺系統(tǒng)找到合適的光源并不困難。80%的應用適合使用LED環(huán)形光、條形光或背光。在許多情況下用戶可以通過輕松修改或優(yōu)化光源來提高圖像亮度。

審核編輯：湯梓紅