機(jī)器視覺系統(tǒng)光源選型技巧

用一句常說的話來開頭：機(jī)器視覺是用機(jī)器代替人眼來做測量和判斷；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。

為什么這樣說呢，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(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(biāo)各異。面對種類繁多要求各異的檢測產(chǎn)品如何選擇光源呢，我們先來看一下常見的光源特性。

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，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(jié)構(gòu)被測物。應(yīng)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(shè)計。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，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。應(yīng)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(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，在較高的檢測精度下可以加強(qiáng)出光平行性來提升檢測精度。應(yīng)用：機(jī)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(jī)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(qiáng)度高；多用在配合遠(yuǎn)心鏡頭使用，一種非直接同軸光源，檢測視野較小。應(yīng)用：手機(jī)內(nèi)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(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，玻璃劃痕及內(nèi)部裂紋檢測，布匹紡織均勻檢測等。