機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)光源選型技巧

用一句常說(shuō)的話來(lái)開(kāi)頭：機(jī)器視覺(jué)是用機(jī)器代替人眼來(lái)做測(cè)量和判斷；機(jī)器視覺(jué)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(shuō)呢，在視覺(jué)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(guò)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(jué)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)品如何選擇光源呢，我們先來(lái)看一下常見(jiàn)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(wèn)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(guò)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(guò)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(pán)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(lái)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。