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机器视觉-相机镜头光源介绍及选型-5.选择光源

时间:2023-02-11 08:09:16

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机器视觉-相机镜头光源介绍及选型-5.选择光源

选择光源

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1.1.光源选择原则:

根据对比度:

创造对比请使用颜色光:黑白相机与彩色光源

利用相邻色过滤背景;选择特征互补色使特征偏黑提高对比度

根据波长:

长波长穿透率高;短波长对物质表面的扩散率愈大.

精确定位使用合适波长:亮场

铜和金对短波长光源反光弱;银和铝在波长850nm左右反光相差最大;蓝光源能更好区分铜金铝差异

红光检测芯片;绿光可检测芯片和导线;

金属涂层表面检测(铜导线银涂层)红光检测基板;蓝光检测图层

蓝光单独提取焊接点使用红光出现问题:可以看到底部的导线

红外光:

消除反射用红外光:消除环境光带来了不想要的亮反射

消除颜色变化请使用红外光:用于在彩色对象之间消除灰度差别

材质:

材料缺损检测用高亮度光:亮场

检测塑料–用紫外或红外光

检测胶体-紫外光;

检测玻璃刮痕用非漫射光:暗场

透明包装用漫射光:连续漫射

表面光滑度-光滑粗糙

闪光,平的,但粗糙的表面,尝试用同轴散射光

平滑反光表面-低角度线光源(暗视场)

反光曲面,用散射圆顶光

其他检测:

检测快速移动物体请使用频闪光:频闪宽度 = 视场÷ 像素/移动速度

频闪能够产生比常亮照明20倍强的光

环境光问题:单色光源+滤镜

单个光源不能有效解决问题时考虑用组合光源

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2.选择光源

原则:

满足应用,综合考虑; 理论分析+实验;

目的:

对比度高,亮度大光源均匀,鲁棒性(光源对部件位置敏感度最小)

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3.步骤:

3.1.了解项目需求,需确定:

1)检测内容:尺寸面积外轮廓,缺陷划痕污迹,OCR,定位,存在,计数,颜色

2)对象特征:材质表面纹理,颜色,透光性,反光度;光滑度光滑粗糙;表面几何形状平面或曲面;

对象大小:决定视野视场(FOV)

工作距离:(WD)

对象材质:表面色彩,表面状态(平面弧面;光滑粗糙;反光吸光)

检测速度:

外界干扰:环境光干扰;工作空间;检测点,背景关系;配套设备(面阵,线阵)

3.2.初步确定光源:

物料特性:表面光滑度,暗淡光亮,平面弯曲,标记颜色,移动静止

光源类别:曲面用圆顶光源,光滑平面用同轴光源,粗糙平面用明视场光源;透光性好用IR光源

前景颜色多变化宜用彩色光源及白色光源

选择光源:均匀度稳定性好;光谱特征:色温卤灯黄色,氙灯蓝色;效率;寿命特性;费用,费用易购买

光源亮度,光源颜色,是否采用频闪,波长;图像泛白应降低光源亮度,或减小镜头光圈

图像亮度不均匀检查光源放平没有

3.3.确定空间结构:光源的安装位置

直射光源—环形光,同轴光源,圆顶光源;

侧射光源—环形光,条形光源,线光源,点光源;

背部照射—方形背光源,条形背光源。

3.4.准备物料,测试

测试样品(好,坏样品);测试光源(多种颜色)

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4.注意事项

4.1.影响因素:

相机的光谱响应特性,形状

打光方式(dark field, bright field, low angle, structure light)

LED器件(颜色, 发光角,亮度,寿命等)

辅助手段(偏光片,滤光片,漫射 片等) 即结构,光谱,强度,寿命,修正手段,价格等)

4.2.照明

一般照明:采用环状或点状照明

背光照明:产生很强对比度。表面特征可能会丢失

同轴照明:

定义:

与摄像头的轴向有相同方向的光照射到物体表面。使用一种特殊半反射镜面反射光源到摄像头的透镜轴方向。

半反射镜面只让从物体表面反射垂直于透镜的光源通过。

特性:

对实现扁平物体且有镜面特征表面的均匀照明很有用。

实现使表面角度变化部分高亮,因为不垂直于摄像头镜头的表面反射的光不会进入镜头,从而造成表面较暗。

连续漫反射照明:

应用于物体表面反射性或表面有复杂的角度,可170立体角范围均匀照明

应用半球形均匀照明,以减小影子及镜面反射。如组装后电路板照明

暗域照明:

暗域照明是相对于物体表面提供低角度照明;与光源的位置有关。

暗域照明应用:表面有突起部分或表面纹理变化的照明。

结构光:

是一种投影在物体表面有一定几何形状的光(如线形、圆形、正方形)

典型结构光涉及激光或光纤。结构光可用来测量相机到光源的距离。

多轴照明:使视野下不同特征表现不同对比度需要多重照明

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