一文了解機(jī)器視覺光源選型技巧及分類

機(jī)器視覺是用機(jī)器代替人眼來做測(cè)量和判斷,機(jī)器視覺系統(tǒng)主要包含相機(jī)、鏡頭、光源、圖像處理系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。而光源作為其中重要組成部分,直接關(guān)系到系統(tǒng)的成敗。在視覺系統(tǒng)中圖像是核心,選擇合適的光源能夠呈現(xiàn)一幅好的圖像,能夠簡(jiǎn)化算法提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,一幅圖像如果曝光過度則會(huì)隱藏很多重要的信息,出現(xiàn)陰影則會(huì)引起邊緣誤判,圖像不均勻則會(huì)導(dǎo)致閾值選擇困難。因此要保證有較好的圖像效果,就必須要選擇一個(gè)合適的光源。

機(jī)器視覺涉及行業(yè)廣泛包含電子、汽車、包裝、印刷、食品、醫(yī)療等。因而我們面臨的檢測(cè)產(chǎn)品也是多種多樣:形狀大小不同、顏色材質(zhì)不一、檢測(cè)環(huán)境和指標(biāo)各異。面對(duì)種類繁多要求各異的檢測(cè)產(chǎn)品如何選擇光源,我們先來看一下常見的光源特性。

目前理想的視覺光源有高頻熒光燈、光纖鹵素?zé)?、氙氣燈?a target="_blank">LED光源。應(yīng)用最多是LED光源,這里就詳細(xì)介紹幾種常見的LED光源。

1、環(huán)形光源

LED燈珠排布成環(huán)形與圓心軸成一定夾角,有不同照射角度、不同顏色等類型,可以突出物體的三維信息;解決多方向照明陰影問題;圖像出現(xiàn)燈影情況可選配漫射板,讓光線均勻擴(kuò)散。應(yīng)用:螺絲尺寸缺陷檢測(cè),IC定位字符檢測(cè),電路板焊錫檢查,顯微鏡照明等。

2、條形光源

LED燈珠排布成長(zhǎng)條形。多用于單邊或多邊以一定角度照射物體。突出物體的邊緣特征,可根據(jù)實(shí)際情況多條自由組合,照射角度與安裝距離隨有較好自由度。適用較大結(jié)構(gòu)被測(cè)物。應(yīng)用:電子元件縫隙檢測(cè),圓柱體表面缺陷檢測(cè),包裝盒印刷檢測(cè),藥水袋輪廓檢測(cè)等。

3、同軸光源

經(jīng)面光源采用分光鏡設(shè)計(jì)。適用于粗糙程度不同、反光強(qiáng)或不平整的表面區(qū)域,檢測(cè)雕刻圖案、裂縫、劃傷、低反光與高反光區(qū)域分離、消除陰影等。需要注意的是同軸光源經(jīng)過分光設(shè)計(jì)有一定的光損失需要考慮亮度,并且不適用于大面積照射。應(yīng)用:玻璃和塑料膜輪廓和定位檢測(cè),IC字符及定位檢測(cè),晶片表面雜質(zhì)和劃痕檢測(cè)等。

4、圓頂光源

LED燈珠安裝在底部通過半球內(nèi)壁反射涂層漫反射均勻照射物體。圖像整體的照度十分均勻,適用反光較強(qiáng)金屬、玻璃、凹凸表面、弧形表面檢測(cè)。應(yīng)用:儀表盤刻度檢測(cè),金屬罐字符噴碼檢測(cè),芯片金線檢測(cè),電子元件印刷檢測(cè)等。

5、背光源

LED燈珠排布成一個(gè)面(底面發(fā)光)或者從光源四周排布一圈(側(cè)面發(fā)光)。常用于突出物體的外形輪廓特征,適用于大面積照射,背光一般放置于物體底部需要考慮機(jī)構(gòu)是否適合安裝,在較高的檢測(cè)精度下可以加強(qiáng)出光平行性來提升檢測(cè)精度。應(yīng)用:機(jī)械零件尺寸及邊緣缺陷的測(cè)量,飲料液位及雜質(zhì)檢測(cè)、手機(jī)屏漏光檢測(cè),印刷海報(bào)缺陷檢測(cè),塑料膜邊緣接縫檢測(cè)等。

6、點(diǎn)光源

高亮LED,體積小,發(fā)光強(qiáng)度高;多用在配合遠(yuǎn)心鏡頭使用,一種非直接同軸光源,檢測(cè)視野較小。應(yīng)用:手機(jī)內(nèi)屏隱形電路檢測(cè),MARK點(diǎn)定位,玻璃表面劃痕檢測(cè),液晶玻璃底基校正檢測(cè)等

7、線光源

高亮LED排布,采用導(dǎo)光柱聚光,光線呈一條亮帶,通常用于線陣相機(jī),采用側(cè)向照射或底部照射,線光源也可以不使用聚光透鏡讓光線發(fā)散,增加照射面積也可在前段添加分光鏡,轉(zhuǎn)變?yōu)橥S線光源。應(yīng)用:液晶屏表面灰塵檢測(cè),玻璃劃痕及內(nèi)部裂紋檢測(cè),布匹紡織均勻檢測(cè)等。

針對(duì)具體的應(yīng)用,從眾多的方案中選擇一個(gè)最好的照明系統(tǒng)是整個(gè)圖像處理系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。遺憾的是,沒有一個(gè)通用的照明系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種場(chǎng)合。但由于LED光源多形狀及多顏色等特點(diǎn),我們還是找到一些挑選視覺光源的方法,主要方法有以下兩種:

1、觀察試驗(yàn)法(Look and Experiment-最常用的)嘗試著用不同類型的光源在不同的位置照射物體,然后通過相機(jī)觀察圖像;

2、科學(xué)分析法(Scientific Analysis-最有效的)分析成像的環(huán)境,推薦最好的解決方法。

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