機器視覺系統(tǒng)之光源篇

—光源篇機器視覺系統(tǒng)中國大恒（集團）有限公司北京圖像視覺技術(shù)分公司主講人：劉偉為什么要使用光源目的將被測物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質(zhì)、高對比度的圖像重要性直接影響處理精度和速度，甚至系統(tǒng)的成敗，錯誤圖像理想圖像手表玻璃表面劃痕檢測光源的種類理想的光源應(yīng)該是明亮，均勻，穩(wěn)定的視覺系統(tǒng)使用的光源主要有三種高頻熒光燈光纖鹵素?zé)鬖ED（發(fā)光二極管）光源光源的種類高頻熒光燈使用壽命約1500－3000小時優(yōu)點：擴散性好、適合大面積均勻照射缺點：響應(yīng)速度慢，亮度較暗光源的種類光纖鹵素?zé)羰褂脡勖s1000小時優(yōu)點：亮度高缺點：響應(yīng)速度慢，幾乎沒有光亮度和色溫的變化光源的種類LED光源使用壽命約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(yīng)速度快，波長可以根據(jù)用途選擇光源的對比高頻熒光燈鹵素?zé)鬖ED光源價格低高中亮度低高中穩(wěn)定性低中高閃光裝置無無有使用壽命中低高光線均勻度高中低多色光無無有復(fù)雜設(shè)計低中高溫度影響中低高LED光源的優(yōu)勢可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；可根據(jù)需要制成各種顏色，并可以隨時調(diào)節(jié)亮度；通過散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩(wěn)定；使用壽命長（約3萬小時，間斷使用壽命更長）；反應(yīng)快捷，可在10微秒或更短的時間內(nèi)達到最大亮度；電源帶有外觸發(fā)，可以通過計算機控制，起動速度快，可以用作頻閃燈；運行成本低、壽命長的LED，會在綜合成本和性能方面體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢；可根據(jù)客戶的需要，進行特殊設(shè)計。LED光源的顏色主要顏色紅色藍色綠色白色其他顏色橙色紅外紫外LED光源的光譜每一種類型的LED都有特別的光譜CCD攝像機的靈敏度受光譜的影響光源對成像的影響根據(jù)被測物的特征改變打光方式，可以突出被測物光源對成像的影響根據(jù)被測物的特征改變光源的顏色，可以得到對比鮮明的圖像照明技術(shù)的基礎(chǔ)知識

光在真空中呈直線傳播光的反射入射角=反射角光的折射受到材質(zhì)的影響光的透射材質(zhì)和厚度影響透射率光的波長越長,對物質(zhì)的透過力越強光的吸收形成色差照明技術(shù)的基礎(chǔ)知識

照射光的種類直射光主要來自于一個方向的光，可以在亮色和暗色陰影之間產(chǎn)生相對高的對比度圖像。漫射光（擴散光）各種角度的光源混合在一起的光。日常的生活用光幾乎都是擴散光。偏光光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量只沿某一個固定方向振動的光。通常是利用偏光板（片）來防止特定方向的反射。平行光照射角度一致的光。太陽光就是平行光。發(fā)光角度越窄的LED直射光越接近平行光。照明技術(shù)之一

直射光和漫射光(Regularlight&Diffusedlight)明亮、射角窄、會有光點較暗、射角寬無光點、光斑均勻照明技術(shù)之一

鏡面反射和漫反射(Regularreflection&Diffusedreflection)明亮與照射距離無關(guān)與角度有關(guān)不反映照射物的顏色較暗與照射距離有關(guān)與角度無關(guān)反映照射物的顏色表面光滑表面粗糙照明技術(shù)之二

明視野和暗視野(Brightfield&Darkfield)照明反射光(明視野)透射光(明視野)照射平面散亂光(暗視野)(暗視野)照明技術(shù)之二明視野：用直射光來觀察對象物（散亂光呈黑色）

暗視野：用散亂光來觀察對象物（散亂光呈白色）

FPQ-75LWD90mmFPQ-75LWD10mm照明技術(shù)之二暗視野照明明視野照明

案例一塑料飲料瓶肩部OCR——條型照明(直接光)照明技術(shù)之二

案例二硬幣鑄造暗視野照明明視野照明照明技術(shù)之三

折射照明(Refractionlight)光由一種介質(zhì)(物質(zhì))斜射到另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變當(dāng)入射角滿足一定的條件時，不會發(fā)生折射照明技術(shù)之三鉆石棱角測定照明技術(shù)之四

透射照明(Penetratinglight)——背光的運用透射照明，即使光線透射對象物，并觀察其透射光的照明手法因材質(zhì)和厚度不同，對光的透過特性(透明度)各異光根據(jù)其波長之長短，對物質(zhì)的穿透能力(穿透率)各異波長越長，對物質(zhì)的

透過力越強。波長越短，在物質(zhì)表

面的擴散率(反射和透

射的比率)越大擴散比率顏色波長(nm)擴散比率紅外9500.23紅6601.00綠5252.25藍4703.89紫外37010.12照明技術(shù)之四

案例一

讀取塑封帶內(nèi)的TSOP型號使用紅色照明(660nm)使用藍色照明(470nm)照明技術(shù)之四

案例二

印刷字檢測(LDL-42x15-BL)照明技術(shù)之四

案例三

藥片包裝(LDL-TP-51x51)照明技術(shù)之四

案例四

電纜導(dǎo)線的破損檢查使用LFL-100平面背光使用LFV-70同軸光照明技術(shù)之五

顏色和補色紅藍綠黃品紅青白光的三原色

R–紅

G–綠

B–藍色彩的三原色

C–青

M–品紅

Y–黃R、C；G、M；B、Y互為補色

照明技術(shù)之五照射物白色光(混合色)藍色其它顏色被吸收

非發(fā)光物體的顏色照明技術(shù)之五

測試白光紅光藍光綠光照明技術(shù)之五照明技術(shù)之五

案例一

樹脂芯片的表面檢測使用綠光可以檢測芯片和導(dǎo)線使用紅光單獨檢測芯片照明技術(shù)之五

案例二

金屬涂層的表面檢測(銅導(dǎo)線上涂有銀涂層)使用藍光可以檢測圖層使用紅光可以檢測基板照明技術(shù)之五

案例三

BGA焊點檢測使用藍光可以單獨提取焊接點使用紅光出現(xiàn)問題：可以看到底部的導(dǎo)線光源配件的應(yīng)用

偏光器(Polarizer)偏光鏡片偏光板兩者結(jié)合，用來消除照明時產(chǎn)生的泛光光源配件的應(yīng)用

偏光器的工作原理偏光板偏光鏡片光源A光源B

偏光技術(shù)的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用未使用偏光器使用偏光器

防外亂光濾鏡(Shape-cutfilter)光源配件的應(yīng)用R-64系列V-44系列

防外亂光濾鏡的應(yīng)用金屬工件的輪廓檢測光源配件的應(yīng)用由于來自室內(nèi)的光源產(chǎn)生了漫射光，其他不需要的細(xì)節(jié)也進入了攝像機添加濾鏡將漫射光濾掉，從而得到對比度良好的對象輪廓

光線控制薄膜(Lightcontrolfilm)

排列著微細(xì)遮光線條的塑料薄膜由微細(xì)遮光線條控制光線的方向和指向性將散射光轉(zhuǎn)化為類似平行光光源配件的應(yīng)用光線控制薄膜

光線控制薄膜的使用光源配件的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用同軸照明的發(fā)光面有泛光現(xiàn)象光線控制薄膜–光亮度分布數(shù)據(jù)同軸照明：LFV-50ALFV-50A＋LC-薄膜裝上LC薄膜后光量下降約40%，但沒有泛光現(xiàn)象

光線控制薄膜的應(yīng)用螺釘?shù)妮喞獧z測光源配件的應(yīng)用有光線控制薄膜無光線控制薄膜

平行光學(xué)裝置(Collimated-lighting)光源配件的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用太陽燈泡平行光散射光