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工业视觉检测中光源有什么作用?

2023-09-08 09:44:06

机器视觉系统主要由图像采集、图像处理和分析、输出或显示三部分组成。图像采集是机器视觉的核心,图像采集系统由光源、镜头和相机组成。光源的选择和照明是否合理,可以直接影响至少30%的成像质量。因此,光源是机器视觉系统中非常重要的一部分。

作用

通过适当的光源照明设计,可以将图像中的目标信息与背景信息分离,大大降低图像处理算法分割识别的难度,提高系统的定位和测量精度,提高系统的可靠性和综合性能。相反,如果光源设计不当,图像处理算法设计和成像系统设计将事半功倍。因此,光源和光学系统设计的成败是决定系统成败的首要因素。

照亮目标,提高目标亮度;

突出测量特点,简化图像处理算法;

克服环境光的干扰,保证图像的稳定性,提高图像的信噪比;

提高视觉系统的定位、测量、识别精度,以及系统的运行速度;

降低系统设计的复杂性,形成最有利于图像处理的成像效果;


工业视觉检测

分类

1、环形光源

环形光源提供不同的照射角度和颜色组合,可以突出物体的三维信息;高密度LED阵列,高亮度;各种紧凑设计,节省安装空间;解决对角照射阴影问题;可选择漫射板导光,光线均匀扩散。应用领域:PCB基板检测、IC元件检测、显微镜照明、液晶校正、塑料容器检测、集成电路印刷检查。

2、背光源

采用高密度LED阵列表面提供高强度背光,可突出物体的轮廓特征,特别适合作为显微镜的载体平台。红白背光源,红蓝背光源,可分配不同颜色,满足不同被测物体的多色要求。应用领域:机械零件尺寸测量、电子元件、IC外观测试、胶片污点测试、透明物体划痕测试等。

3、条形光源

条形光源是大方形结构的光源;颜色可根据需要自由组合;照明角度和安装可随意调整。应用领域:金属表面检查、图像扫描、表面裂纹检测、LCD面板检测等。

4、同轴光源

同轴光源可消除物体表面不均匀引起的阴影,减少干扰;部分采用分光镜设计,减少光损失,提高成像清晰度,均匀照射物体表面。应用领域:系列光源最适用于高反射物体,如金属、玻璃、胶片、晶片等表面划痕检测、芯片和硅晶片损坏检测、Mark点定位、包装条码识别等。

5、AOI专用光源

不同角度的三色光照明突出了焊接的三维信息;加上漫射板导光,减少反射;不同角度的组合;应用领域:用于电路板焊接检测。

6、球积分光源

具有积分效果的半球面内壁均匀反射从底部360度发出的光,使整个图像的照度非常均匀。应用领域:适用于曲面、表面凹凸、弧形表面检测,或金属、玻璃表面反射强烈的物体表面检测。

7、线形光源

超高亮度,采用柱面透镜聚光,适用于各种流水线连续检测场合。应用领域:阵相机照明、AOI。

8、点光源

大功率LED,体积小,发光强度高;光纤卤素灯的替代品,特别适用于镜头的同轴光源;高效散热装置,大大提高了光源的使用寿命。应用领域:适用于芯片检测、Mark点定位、晶片和液晶玻璃基础校正。

9、组合条形光源

四面配有条形光,各照明独立可控;所需照明角度可根据被测物体的要求进行调整,适用性广。应用案例:CB基板检测、IC元件检测、焊接检测、Mark点定位、显微镜照明、包装条形码照明、球形物体照明等。

10、对位光源

对位速度快;视场大;精度高;体积小,易于检测和集成;亮度高,可以选择辅助环形光源。应用领域:VA系列光源是自动电路板印刷机对位的专用光源。

LED光源特性

目前,LED(发光二极管)主要用于机器视觉光源。由于其形状自由度高、使用寿命长、响应速度快、单色性能好、色彩多样、综合性价比高等特点,在行业内得到广泛应用:

?形状自由度

LED光源由许多单个LED组成,因此与其他光源相比,它可以做成更多的形状,更容易根据用户的情况设计光源的形状和尺寸。

?使用寿命长

为了使图像处理单元得到准确、重复的测量结果,照明系统必须确保在相当长的时间内提供稳定的图像输入。LED光源在连续工作1万到3万小时后,亮度下降,但比其他类型的光源要好得多。此外,使用控制系统间歇工作可以抑制发光管加热,使用寿命翻倍。

?响应速度快

LED发光管响应时间很短。响应时间的真正意义是确保多个光源之间或不同光源区域之间的工作切换。当使用专用控制器为LED光源供电时,照度时间小于10秒

?颜色多样

除了光源的形状,获得稳定图像输入的另一个方面是选择光源的颜色。即使是相同形状的光源,由于颜色的不同,图像也会有很大的不同。事实上,如何利用光源颜色的技术特性来获得对比度的图像效果一直是光源开发的主要方向。

?综合运营成本低

选择性能不保证的低成本产品,投资的节约很快就会被日常维护和维护成本所抵消。其他光源不仅耗电量是LED光源的2-10倍,而且几乎每个月都会更换,浪费了维修工程师很多宝贵的时间。而且投入使用的光源越多,设备更换和人工成本就越高。因此,从长远来看,选择寿命长的LED光源是非常经济的。

如何选择

?环境要求分析

1、了解客户对系统结构和运行的要求,确定工业相机、光源和被测物体之间的空间结构关系。

确定的参数有:视场(FOV),工作距离(WD);

2、空间结构包括:直射、侧射、背部照射;

直接结构光源-部分环形光源、同轴光源、圆顶光源;

侧射光源-部分环形光源、条形光源、线光源、点光源;

背部照射-方形背光源,条形背光源。

?物体表面纹理和颜色分析

1、物体表面是曲面还是平面?物体表面光滑吗?反射强吗?

圆顶光源应用于曲面检测,同轴光源应用于光滑平面,明视场光源应用于粗糙平面。

2、物体的透光性如何?

IR光源可用于透光性好的物体。

3、区分背景(大家不需要检测)是什么颜色,前景(大家需要检测)是什么颜色?

好的光源是对比度好---背景和前景都很清楚。

4、前景的颜色变化很大

应使用彩色光源和白色光源;

?选择总结

1、前景和背景之间需要更大的对比度–考虑使用黑白相机和彩色光源

2、环境光的问题–尝试使用单色光源,配备滤镜

3、闪光曲面?–试着用散射圆顶光

4、闪光、平坦但粗糙的表面–试着用同轴散射光

5、看看表面的形状–考虑使用暗视场(低角)

6、检测塑料时–尝试使用紫外线或红外光

7、需要通过反射的表面来看特征?–尝试使用低角度线光源(暗视场)

8、组合光源有时可以解决问题

9、频闪能产生比常亮照明强20倍的光

如何打光

?一般目的照明:

一般照明一般采用环形或点形照明。环灯是一种常用的一般照明方法,易于安装在镜头上,可为漫反射表面提供足够的照明。

?背光照明:

背光是将光源放置在相对于相机的物体的背面。这种照明方法与其他照明方法有很大的不同,因为图像分析不是水光,而是入射光。背光产生了很强的对比度。当应用背光技术时,物体的表面特征可能会丢失。例如,背光技术可以用来测量硬币的直径,但不能判断硬币的正面和背面。

?同轴照明:

同轴照明是指与相机轴向相同方向的光照射到物体表面。同轴照明使用一种特殊的半反射镜反射光源到相机的透镜轴方向。半反射镜只允许垂直于透镜的光源从物体表面反射。同轴照明技术对实现具有镜面特征的扁平物体表面的均匀照明非常有用。此外,该技术还可以改变表面角度

 

 


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