機器視覺是用機器代替人眼來做測量和判斷,機器視覺系統(tǒng)主要包含相機、鏡頭、光源、圖像處理系統(tǒng)和執(zhí)行機構。而光源作為其中重要組成部分,直接關系到系統(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,能夠簡化算法提高系統(tǒng)穩(wěn)定性,一幅圖像如果曝光過度則會隱藏很多重要的信息,出現(xiàn)陰影則會引起邊緣誤判,圖像不均勻則會導致閾值選擇困難。因此要保證有較好的圖像效果,就必須要選擇一個合適的光源。

機器視覺涉及行業(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產品也是多種多樣:形狀大小不同、顏色材質不一、檢測環(huán)境和指標各異。面對種類繁多要求各異的檢測產品如何選擇光源,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、光纖鹵素燈、氙氣燈、LED光源。應用最多是LED光源,這里就詳細介紹幾種常見的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,讓光線均勻擴散。應用:螺絲尺寸缺陷檢測,IC定位字符檢測,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。適用較大結構被測物。應用:電子元件縫隙檢測,圓柱體表面缺陷檢測,包裝盒印刷檢測,藥水袋輪廓檢測等。

3、同軸光源

經面光源采用分光鏡設計。適用于粗糙程度不同、反光強或不平整的表面區(qū)域,檢測雕刻圖案、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過分光設計有一定的光損失需要考慮亮度,并且不適用于大面積照射。應用:玻璃和塑料膜輪廓和定位檢測,IC字符及定位檢測,晶片表面雜質和劃痕檢測等。

4、圓頂光源

LED燈珠安裝在底部通過半球內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,適用反光較強金屬、玻璃、凹凸表面、弧形表面檢測。應用:儀表盤刻度檢測,金屬罐字符噴碼檢測,芯片金線檢測,電子元件印刷檢測等。

5、背光源

LED燈珠排布成一個面(底面發(fā)光)或者從光源四周排布一圈(側面發(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構是否適合安裝,在較高的檢測精度下可以加強出光平行性來提升檢測精度。應用:機械零件尺寸及邊緣缺陷的測量,飲料液位及雜質檢測、手機屏漏光檢測,印刷海報缺陷檢測,塑料膜邊緣接縫檢測等。

6、點光源

高亮LED,體積小,發(fā)光強度高;多用在配合遠心鏡頭使用,一種非直接同軸光源,檢測視野較小。應用:手機內屏隱形電路檢測,MARK點定位,玻璃表面劃痕檢測,液晶玻璃底基校正檢測等

7、線光源

高亮LED排布,采用導光柱聚光,光線呈一條亮帶,通常用于線陣相機,采用側向照射或底部照射,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,轉變?yōu)橥S線光源。應用:液晶屏表面灰塵檢測,玻璃劃痕及內部裂紋檢測,布匹紡織均勻檢測等。

針對具體的應用,從眾多的方案中選擇一個最好的照明系統(tǒng)是整個圖像處理系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關鍵。遺憾的是,沒有一個通用的照明系統(tǒng)能夠適應各種場合。但由于LED光源多形狀及多顏色等特點,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,然后通過相機觀察圖像;

2、科學分析法(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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