一文了解機器視覺(jué)光源選型技巧及分類(lèi)

　機器視覺(jué)是用機器代替人眼來(lái)做測量和判斷,機器視覺(jué)系統主要包含相機、鏡頭、光源、圖像處理系統和執行機構。而光源作為其中重要組成部分,直接關(guān)系到系統的成敗。在視覺(jué)系統中圖像是核心,選擇合適的光源能夠呈現一幅好的圖像,能夠簡(jiǎn)化算法提高系統穩定性,一幅圖像如果曝光過(guò)度則會(huì )隱藏很多重要的信息,出現陰影則會(huì )引起邊緣誤判,圖像不均勻則會(huì )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(gè)合適的光源。

　　機器視覺(jué)涉及行業(yè)廣泛包含電子、汽車(chē)、包裝、印刷、食品、醫療等。因而我們面臨的檢測產(chǎn)品也是多種多樣:形狀大小不同、顏色材質(zhì)不一、檢測環(huán)境和指標各異。面對種類(lèi)繁多要求各異的檢測產(chǎn)品如何選擇光源,我們先來(lái)看一下常見(jiàn)的光源特性。

　　目前理想的視覺(jué)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(jiàn)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(lèi)型,可以突出物體的三維信息;解決多方向照明陰影問(wèn)題;圖像出現燈影情況可選配漫射板,讓光線(xiàn)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(cháng)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(jīng)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域,檢測雕刻圖案、裂縫、劃傷、低反光與高反光區域分離、消除陰影等。需要注意的是同軸光源經(jīng)過(guò)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(zhì)和劃痕檢測等。

　　4、圓頂光源

　　LED燈珠安裝在底部通過(guò)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(pán)刻度檢測,金屬罐字符噴碼檢測,芯片金線(xiàn)檢測,電子元件印刷檢測等。

　　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(lái)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(zhì)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(diǎn)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(diǎn)定位,玻璃表面劃痕檢測,液晶玻璃底基校正檢測等

　　7、線(xiàn)光源

　　高亮LED排布,采用導光柱聚光,光線(xiàn)呈一條亮帶,通常用于線(xiàn)陣相機,采用側向照射或底部照射,線(xiàn)光源也可以不使用聚光透鏡讓光線(xiàn)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(xiàn)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(gè)最好的照明系統是整個(gè)圖像處理系統穩定工作的關(guān)鍵。遺憾的是,沒(méi)有一個(gè)通用的照明系統能夠適應各種場(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(jué)光源的方法,主要方法有以下兩種:

　　1、觀(guān)察試驗法(Look and Experiment-最常用的)嘗試著(zhù)用不同類(lèi)型的光源在不同的位置照射物體,然后通過(guò)相機觀(guān)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。