機器視覺檢測設備的光源硬件選擇

2022-07-14 11:17:24 精質視覺

　　機器視覺檢測設備的光源硬件選擇

　　1、光源的選擇

　　光源是基礎，打光是藝術。一個好的打光效果，基本決定了視覺檢測成功的一大半。

　　光源的合理性選擇，直接影響了輸入圖像數據的質量與應用效果。針對每個不同的應用案例與環境，需要選擇相應的光源與合理的照明方式，以求達到最好的應用效果。

　　(1)光源可分為可見光和不可見光。

　　常用的幾種可見光源有LED燈、螢光燈、鹵素燈(光纖光源)、特殊光源。

　　LED 燈：

　　• 使用壽命約10000-30000小時。

　　• 可以使用多個LED達到高亮度，同時可組合不同的形狀;

　　• 響應速度快，波長可以根據用途選擇，制成不同的顏色。

　　螢光燈：

　　• 使用壽命大約1500-3000小時;

　　• 優點：擴散性好、適合大面積均勻照射;

　　• 缺點：響應速度慢，亮度較暗。

　　光纖鹵素燈：

　　• 使用壽命大約1000小時;

　　• 優點：亮度高;

　　• 缺點：響應速度慢，幾乎沒有光亮度和色溫的變化。

　　(2)按照射方式不同可分為背向照明、前向照明、結構光和頻閃光照明等。

　　背向照明是被測物放在光源和攝像機之間，它的優點是能獲得高對比度的圖像，圖像效果為黑白分明的被測物輪廓，常用于尺寸測量;

　　前向照明是光源和攝像機位于被測物的同側，這種方式便于安裝，主要用于檢測物體表面的重要細節特征、缺陷和劃痕。

　　結構光照明是將光柵或線光源等投射到被測物上，根據它們產生的畸變，解調出被測物的三維信息。

　　頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，攝像機拍攝要求與光源同步。

　　(3)按照照明方式可分為穹形光源、環形光源、平行光源、同軸光源、點光源、低角度光源、線光源、光柵等。

　　選擇光源的角度：根據期望的圖像效果，選擇不同入射角度的光源。

　　穹形光源，主要用于球型或曲面物體的缺陷檢測、不平坦的光滑表面字符的檢測、金屬或鏡面的表面檢測。如玻璃瓶、滾珠、小工件表面、塑料或鋁制容器等。

　　環形光照射，多用于集成電路料帶與管腳字符、金屬工件刻印字符、光滑表面劃痕、瓶口尺寸或裂痕、平面工件表面質量檢測。

　　條形光源(可控照明，紅色，藍色，綠色單色光源)也叫條形燈是一種從側面打光的照明光源，常用的角度是45度，也有更小的角度。側光燈可以避免正面照射產生的強烈反光，同時還可以對邊緣部分實現高亮的照明。是一種在尺寸測量、外觀檢測方面應用非常廣泛的一種照明方式。常用于：LCD缺陷的檢測、包裝文字檢測、包裝膜破損檢測、紙張質量檢測、常規印刷質量檢測、制造物裂紋的檢測、電子部件的形狀識別和大小的測量、各種線陣檢測等。

　　同軸光照射，圖像效果為明亮背景上的黑色特征，用于反光厲害的平面物體檢測，能夠加強有差異角度的表面特征，增強表面紋理(劃痕、凹陷、壓印)，減少陰影。如金屬、玻璃等光潔表面的劃痕和瑕疵檢測，芯片和硅片的破損檢測、金屬件上的沖壓字符檢測、線路板焊點與符號、集成電路的管腳字符檢測等。

　　高角度照射，圖像整體較亮，適合表面不反光物體;

　　低角度照射，圖像背景為黑，特征為白，可以突出被測物輪廓及表面凹凸變化;

　　多角度照射，圖像整體效果較柔和，適合曲面物體檢測;

　　(a)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：紅光使藍色物體更暗、用藍光照射黃色物體，呈現黑色)。

　　波長越長，穿透能力越強;波長越短，擴散能力越強。紅外的穿透能力強，適合檢測透光性差的物體，如棕色口服液雜質檢測。紫外對表面的細微特征敏感，適合檢測對比不夠明顯的地方，如食用油瓶上的文字檢測。

　　(b)選擇光源的形狀和尺寸：

　　主要分為圓形、方形和條形。通常情況下選用與被測物體形狀相同的光源，最終光源形狀以測試效果為準。光源的尺寸選擇，要求保障整個視野內光線均勻，略大于視野比較好。

　　(c)選擇是否用漫射光源：

　　如被測物體表面反光，最好選用漫反射光源。多角度的漫射照明使得被測物表面整體亮度均勻，圖像背景柔和，檢測特征不受背景干擾。