LED在機械視覺(jué)中的應用

機械視覺(jué)是指電腦視覺(jué)應用到工廠(chǎng)自動(dòng)化的過(guò)程。機械視覺(jué)使用數碼相機、照明及圖像處理軟件來(lái)進(jìn)行過(guò)去由檢查員進(jìn)行的檢測工作。抓拍高質(zhì)量的圖像是非常重要的，因為電腦是以對這些圖像的分析為基礎來(lái)做判斷的。

機械視覺(jué)系統可設計來(lái)執行指定的任務(wù)，比如說(shuō)清數傳送帶上的物品數量、讀取系列號、查找表面缺陷等。雖然機械視覺(jué)系統既不具備智能也沒(méi)有檢測員的學(xué)習能力，但它在許多應用場(chǎng)所都非常有用。機械視覺(jué)系統在要求高速、高放大率、24小時(shí)運作以及重復檢測的視覺(jué)檢測中，非常受歡迎。

為什么使用LED？如何使用LED？

機械視覺(jué)中最關(guān)鍵的一個(gè)方面就是選擇正確的照明。多年來(lái)，光纖照明配合鹵素光源都是最理想的選擇方案。但是，隨著(zhù)LED的發(fā)展和性能/價(jià)格方面的不斷改進(jìn)，它在機械視覺(jué)應用中的作用也更為可*，性能也更穩定。

（圖：環(huán)行照明。Schott已研發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于立體顯微及放大效果的VisiLED系列。圖中上部是明視場(chǎng)環(huán)形燈，下部是傳輸式燈臺。）

由于機械視覺(jué)相機的敏感度不及人眼，使用精確的照明來(lái)突顯特色區域就很必要了。對機械視覺(jué)來(lái)說(shuō)，具有足夠的燈光亮度、能夠控制亮度以及保持照明區域亮度的一致性是非常重要的。實(shí)際上，LED在所有的機械視覺(jué)中都被用來(lái)照亮物品。

物品照明時(shí)會(huì )用到多種技術(shù)，而這些技術(shù)都要求用不同的方式來(lái)組合LED，其中包括：

- 封貼在相機透鏡周?chē)h(huán)形照明產(chǎn)品用來(lái)提供均衡、無(wú)陰影的前照式照明；
- 從后部提供均衡照明的背光燈用來(lái)暴露邊緣缺陷等特征；
- 用來(lái)提供一致亮度的燈束，線(xiàn)掃描的相機應用中就有這樣的要求；
- 發(fā)光光束較淡的暗地環(huán)形照明，要求在搜尋擦痕等缺陷時(shí)非常有用；
- 只允許直接反射光線(xiàn)進(jìn)入相機的軸形照明，是表面照明的最優(yōu)方案。

與其他光源相比的優(yōu)勢

在過(guò)去，向所需區域提供照明的最常用方法就是使用鹵素光源與光纖照明相結合。而這種方案最大的不便就是每1500小時(shí)就需要更換燈泡，而且燈光亮度退化得很快。與此相對的是，典型紅光LED的使用壽命是100,000小時(shí)，而且因為它是比較流行的色彩，價(jià)格也不貴。紅光LED也是單色機械視覺(jué)應用的最佳選擇，因為它與相機CCD感應器的峰值靈敏度一致。

因為L(cháng)ED有各種色彩可選，它還適于色彩應用。白光LED與鹵素光源具有相同的特性，但它的使用壽命為50,000小時(shí)左右。不過(guò)，因為白光LED是生產(chǎn)商以藍光LED為基礎，使用磷光體涂層而制成的，所以不同生產(chǎn)商的白光可能有所不同，這在LED需要更換時(shí)，可能會(huì )在一定應用場(chǎng)所引發(fā)色彩不一致的問(wèn)題。

在需要更多背光以及更大燈束的應用中，沿著(zhù)照明產(chǎn)品很難獲得足夠的燈光。而當使用LED時(shí)，只需多使用幾個(gè)LED，同時(shí)確保有效地消除了熱能問(wèn)題就可以了。

穩定光源以及光纖附件的最初成本大致與LED陣列相同。然而，考慮到成本/小時(shí)方面，LED的價(jià)格遠遠低于其他任何一款同類(lèi)穩定光源。通過(guò)使用合適的控制器，LED更容易截斷、提升使用壽命以及光輸出亮度。而且，使用LED沒(méi)有電線(xiàn)長(cháng)度限制。

具體產(chǎn)品范例

Phlox利用專(zhuān)利技術(shù)，設計并制造了極度一致的背光。這款背光由專(zhuān)門(mén)刻制的PMMA材料組成，LED精確地圍繞在邊緣以提供照明。最終成品的均衡度為+/- 3%，亮度高達30,000 cd/m2，是光纖背光與150瓦鹵素光源組合亮度的6.5倍。有高亮的紅光或白光可選、尺寸各異、僅為8.5mm厚。

V形立方體光束通過(guò)使用Luxeon Ⅲ，使得LED光束具有不同亮度。因為需要消散400 W/m的熱能，它還具有水冷功能。最終成品就是光束亮度非常一致，而且比同類(lèi)光纖產(chǎn)品更明亮。

未來(lái)的發(fā)展

白光LED技術(shù)的不斷提高將為機械視覺(jué)應用提供最大的便利。如果LED在使用壽命和色彩一致性方面能得到進(jìn)一步的提升，那它就可以完全取代鹵素光源。

雖然如今的LED在大多數應用中已具備了足夠亮度，但光束和更大場(chǎng)合應用還需要更高亮度的LED產(chǎn)品。更具能效的LED也會(huì )帶來(lái)更大的收益，比如說(shuō)減少熱消散問(wèn)題等。