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閱讀：0發(fā)布時間：2025-2-16
光源選型
背景：是構(gòu)建機器視覺系統(tǒng)首要考慮的因素，一個合適的視覺光源能夠?qū)φ麄€機器視覺檢測項目起到事半功倍的作用。
目的：為了使視覺檢測過程變得更加的方便，效果更加的明顯，效率更加的高，才有了光源的選型。
光源的基本要素：
對比度：對比度對機器視覺來說非常重要。機器視覺應(yīng)用的照明的最重要的任務(wù)就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生的對比度，從而易于特征的區(qū)分。對比度定義為在特征與其周圍的區(qū)域之間有足夠的灰度量區(qū)別。好的照明應(yīng)該能夠保證需要檢測的特征突出于其他背景。
亮度：當(dāng)選擇兩種光源的時候，的選擇是選擇更亮的那個。當(dāng)光源不夠亮?xí)r，可能有三種不好的情況會出現(xiàn)。，相機的信噪比不夠;由于光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。其次，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深。另外，當(dāng)光源的亮度不夠的時候，自然光等隨機光對系統(tǒng)的影響會。
魯棒性：另一個測試好光源的方法是看光源是否對部件的位置敏感度最小。當(dāng)光源放置在攝像頭視野的不同區(qū)域或不同角度時，結(jié)果圖像應(yīng)該不會隨之變化。方向性很強的光源，增大了對高亮區(qū)域的鏡面反射發(fā)生的可能性，這不利于后面的特征提取。在很多情況下，好的光源需要在實際工作中與其在實驗室中的有相同的效果。好的光源需要能夠使你需要尋找的特征非常明顯，除了是攝像頭能夠拍攝到部件外，好的光源應(yīng)該能夠產(chǎn)生的對比度、亮度足夠且對部件的位置變化不敏感。光源選擇好了，剩下來的工作就容易多了!機器視覺應(yīng)用關(guān)心的是反射光(除非使用背光)。物體表面的幾何形狀、光澤及顏色決定了光在物體表面如何反射。機器視覺應(yīng)用的光源控制的訣竅歸結(jié)到一點就是如何控制光源反射。如何能夠控制好光源的反射，那么獲得的圖像就可以控制了。因此，在機器視覺應(yīng)用中，當(dāng)光源入射到給定物體表面的時候，明白光源最重要的方面就是要控制好光源及其反映。
光源可預(yù)測：當(dāng)光源入射到物體表面的時候，光源的反映是可以預(yù)測的。光源可能被吸收或被反射。光可能被吸收(黑金屬材料，表面難以照亮)或者被部分吸收(造成了顏色的變化及亮度的不同)。不被吸收的光就會被反射，入射光的角度等于反射光的角度，這個科學(xué)的定律大大簡化了機器視覺光源，因為理想的想定的效果可以通過控制光源而實現(xiàn)。
物體表面：如果光源按照可預(yù)測的方式傳播，那么又是什么原因使機器視覺的光源設(shè)計如此的棘手呢?使機器視覺照明復(fù)雜化的是物體表面的變化造成的。如果所有物體表面是相同的，在解決實際應(yīng)用的時候就沒有必要采用不同的光源技術(shù)了。但由于物體表面的不同，因此需要觀察視野中的物體表面，并分析光源入射的反映。
控制反射：本文前面提到了，如果反射光可以控制，圖像就可以控制了。這點再怎么強度也不為過。因此在涉及機器視覺應(yīng)用的光源設(shè)計時，最重要的原則就是控制好哪里的光源反射到透鏡及反射的程度。機器視覺的光源設(shè)計就是對反射的研究。在視覺應(yīng)用中，當(dāng)觀測一個物體以決定需要什么樣的光源的時候，首先需要問自己這樣的問題：“我如何才能讓物體顯現(xiàn)?”“我如何才能應(yīng)用光源使必須的光反射到鏡頭中以獲得物體外表?” 影響反射效果的因素有：光源的位置，物體表面的紋理，物體表面的幾何形狀及光源的均勻性。 光源的位置：既然光源按照入射角反射，因此光源的位置對獲取高對比度的圖像很重要。光源的目標(biāo)是要達(dá)到使感興趣的特征與其周圍的背景對光源的反射不同。預(yù)測光源如何在物體表面反射就可以決定出光源的位置。
表面紋理：物體表面可能高度反射(鏡面反射)或者高度漫反射。決定物體是鏡面反射還是漫反射的主要因素是物體表面的光滑度。一個漫反射的表面，如一張不光滑的紙張，有著復(fù)雜的表面角度，用顯微鏡觀看的時候顯得很明亮，這是由于物體表面角度的變化而造成了光源照射到物體表面而被分散開了。而一張光滑的的紙張有光滑的表面而減小了物體表面的角度。光源照射到光源的表面并按照入射角反射。
表面形狀：一個球形表面反射光源的方式與平面物體不近相同。物體表面的形狀越復(fù)雜，其表面的光源變化也隨之而復(fù)雜。對應(yīng)一個拋光的鏡面表面，光源需要在不同的角度照射。從不同角度照射可以減小光影。光源均勻性：不均勻的光會造成不均勻的反射。均勻關(guān)系到三個方面。，對于視野，在攝像頭視野范圍部分應(yīng)該是均勻的。簡單的說，圖像中暗的區(qū)域就是缺少反射光，而亮點就是此處反射太強了。不均勻的光會使視野范圍內(nèi)部分區(qū)域的光比其他區(qū)域多。從而造成物體表面反射不均勻(假設(shè)物體表面的對光的反射是相同的)。
均勻的光源會補償物體表面的角度變化，即使物體表面的幾何形狀不同，光源在各部分的反射也是均勻的。 光源技術(shù)的應(yīng)用：光源技術(shù)是設(shè)計光源的幾何及位置以使圖像有對比度。光源會使那些感興趣的并需要機器視覺分析的區(qū)域更加突出。通過選擇光源技術(shù)，應(yīng)該關(guān)心物體使如何被照明及光源是如何反射及散射的。
光源的種類：
1. 環(huán)形光源：
應(yīng)用領(lǐng)域：
2. 環(huán)形光源：
應(yīng)用領(lǐng)域：
3. 條形光源：
應(yīng)用領(lǐng)域：
4. 背光源：
應(yīng)用領(lǐng)域：
5. 無影光源
應(yīng)用領(lǐng)域：
組合條形光源：
應(yīng)用領(lǐng)域：
6. 點光源
應(yīng)用領(lǐng)域：
光源的選擇要素：談?wù)劰庠催x擇的幾個要素:
1.選擇的角度
低角度光源主要應(yīng)用于暗視場檢測,也就是被測物體表面大部分反光都不進(jìn)攝像頭，故背景呈黑色，只有物體高低不平之處的反光進(jìn)入攝像頭，比如金屬表面劃痕的檢測，背景呈黑色，劃痕呈白色高角度光源主要應(yīng)用于明照明，也就是被測物體表面大部分反光都能進(jìn)攝像頭，故背景呈白色，比如物體表面突出特征的檢測.漫反射角度光源主要是應(yīng)用于表面形狀不規(guī)則或發(fā)光表面的檢測,它會補償物體表面的角度變化,獲得更均勻的圖像.
低角度光源選擇范圍有:低角度,零角度,,組合,方形光源
高角度代表性光源有:高角度,90度,,,組合等
漫反射代表性光源有:環(huán)形無影光源,圓頂無影光源,平面無影光源等
2.選擇LED光源照射方向
根據(jù)照射方向,可分為前向光照明,背向光照明,結(jié)構(gòu)光照明,正向光照明是光源和相機位于被測物體的同一側(cè)，其優(yōu)點是便于安裝,主要是體現(xiàn)物體的表面細(xì)節(jié)特征,背向光照明是將被測零件放在光源和相機之間,主要是體現(xiàn)物體的輪廓邊緣信息,其優(yōu)點是可以獲得高對比度的圖像,結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或結(jié)構(gòu)光源投射到被測物上，根據(jù)結(jié)構(gòu)光路，確定出三維信息。
前向光光源選擇范圍有:,無影光源,,(大部份光源都是前向光照明)
背向光照明光源:,平行,,,高亮平行光源
結(jié)構(gòu)光照明:AOI光源
3.選擇光源的顏色--波長越長，穿透力越強；波長越短，擴散性越好。
LED中,紅色用得最多，因為紅色LED成本低,并且黑白CCD 芯片對660nm光線最敏感。藍(lán)色適合檢測物體表面質(zhì)量，因為波長短。當(dāng)然，紫外的散射性更好，因為波長更短。而白色是中性顏色，適合拍彩色圖片，或著被測物體的顏色在變化的。綠色的亮度很高，且波長和藍(lán)色接近，所以有時可用綠色代替藍(lán)色。紅外用于半透明等的物體檢測.考慮光源顏色和背景顏色，使用與被測物同色系的光會使圖像變亮(如：紅光使紅色物體更亮)；使用與被測物相反色系的光會使圖像變暗(如：紅光使藍(lán)色物體更暗)?！?br data-filtered="filtered">
富愛其可定制特定波長光源:如紫外光源,紅外光源,中遠(yuǎn)紅外光源等
4.選擇光源的尺寸
除了安裝空間的限制,被檢測物即視場的大小是選擇光源尺寸的首要因素,一般考慮到整個視場的均勻性及在線檢測的偏移量,光源能夠均勻照射的范圍要比被檢測物視場大1/3左右
富愛其可定制大尺寸,如超長,大面積,等
5.選擇光源的亮度
當(dāng)光源不夠亮?xí)r，可能有三種不好的情況會出現(xiàn)。，相機的信噪比不夠；由于光源的亮度不夠，圖像的對比度必然不夠，在圖像上出現(xiàn)噪聲的可能性也隨即增大。其次，光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了。另外，當(dāng)光源的亮度不夠的時候，自然光等隨機光對系統(tǒng)的影響會。
特別是在高速機器視覺檢測中,由于進(jìn)光量少,對光源的亮度就提出了更高的要求.一般高亮度光源的解決方案有:采用大功率LED顆粒密集排布,加特殊光學(xué)透鏡,利用頻閃控制器瞬間提高電壓來提高亮度.
富愛其在高亮度光源方面有特別的優(yōu)勢.特別是高亮,采用了特殊的電路和散熱設(shè)計,有3倍于普通的亮度
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