如果紙上寫的內容不夠清晰,通常可引用一種簡單的解決方案:將文字放在一盞燈下。如果我希望看清紙上模糊的輪廓,就需要舉起紙張朝向光源,這樣就可以看得更清楚。換句話說,
不同的光源型別和強度可以產生不同效果
。
根據我們的統計,機器視覺專案中用到的光源有如下幾種:
環形光源(LQ-HDRmmnn-C):
光出射角度值在0°~90°。0°~45°為低角度環形光源,目前應用案例包括手機金屬外框劃痕檢測、光滑表面的劃痕、破損檢測以達到突顯物體輪廓及劃傷,破損的效果60°~90°光出射角度集中照射被測物表面,突顯物體的表面對不同特性,應用案例有:電感錫面檢測,USB介面網線介面等不同資料介面的pin針檢測,高爾夫球T端面檢測,以及平面噴碼檢測。
條形光源(LQ-HBLmmnn-C)
這款光源的特點為尺寸靈活小巧,可適應不同位置,主要適用於檢測較大方形結構被測物效果明顯。目前應用案例包括裂紋,一維二維碼讀取。注塑件毛邊檢測,高爾夫球Tee文字檢測。
四面可調光源(LQ-SQLmm-C):
四個獨立可調的條形光源,可獨立控制亮度,安裝靈活,高亮度,高精度照明。應用領域:四側引腳扁平封裝的檢查。二維碼讀取,陶瓷包裝表面檢查。
圓頂無影光源(LQ-DMLmm-C):
光線經過球面漫射板反射之後,光滑,均勻的照射在被測物體上,適用於被測物表面起伏不平,反光的物體。應用案例進行曲面,表面凹凸,弧形檢測。金屬,玻璃反光較強的表面檢測。
底部背光源(LQ-HFLmmnn-C):
底部發光的標準背光源可應用於顯微鏡載物臺,突出被測物的外形輪廓並由高密度的LED陣列提供高亮度的背光照明。應用於透明物體的毛邊,汙漬,劃痕檢測。
方形無影光源(LQ-PSFmm-C):
適用於矩形和不規則被測物,提供矩形視野。應用案例:電池板斷線檢測,手機貼膜,貼膜位置邊緣校正,一維,二維碼識別。
AOI專用光源(LQ-HRLmmm-RGB):
具有高亮度,均勻性好,空間解析度高的特點;由三組獨立控制的環形光源以高中低不同角度照射電路板,很好的把電路板上的元件電極、焊盤、焊點等不用傾斜度的特徵凸顯出來。應用領域多層次物體檢測,外掛焊點檢測,貼裝,焊錫檢測。
點光源(LQ-PTw-C)
採用獨特的聚光效果(導光柱)實現均勻的照射應用利於包括液晶玻璃線路檢測,玻璃表面劃痕檢測,插頭底部字元檢測。
線性光源(LQ-LNSmm-C):
線性光,高強度光照明,目前應用案例:手機外殼表面凹凸點,劃痕,汙漬檢測。使用特殊的鏡片使光線達到線性射出,並保持均勻,平滑。
同軸光源(LQ-CXLmm-C:
高強度均勻的光線透過分光鏡後與鏡頭同軸的光線,採用特殊材料抑制反光造成的重影。提高成像清晰度。適用於反光率高的被測面的劃痕,印字檢測。應用案例包括:鐳射打標字元,二維碼識別,反光率高的物體表面的劃傷檢測。
除了以上10種光源還有平行光源,紫外光源,紅外光源,後續會繼續學習。
瞭解了光源再談談所使用的控制器,有以下兩種:
數字控制器(LQ-DPW-mVw-XT):
通訊控制,可實現持續照應與頻閃照明,並具有自動延時關閉輸出功能(與上位機停止通訊超過60s後自動關閉光源輸出,以減少光源效能損耗),並可以選用外部點亮的功能。產品特點:短路保護,亮度256級控制。最大輸出通道8,各通道的亮度獨立控制。觸發速度快延時小於10us。
模擬控制器(LQ-APW-mVw-XT):
無級調節。操作方便,最大4個通道,可長時間持續點亮LED燈,也可選用外部觸發點亮功能。控制器最大輸出電壓5V和24V。(光源輸入電壓要與控制器最大輸出電壓匹配,否則可能造成光源損壞)
兩種常見正向打光方式:暗視野,明視野
明視野用直射光來觀察物件。散亂光呈黑色(看反射光和透射光)
暗視野用散亂光來觀察物件。散亂光呈白色(看散亂光)不規則的光線為散亂光
照射光的種類:漫射光,直射光,偏光光,平行光
漫射光:(擴散光)各種角度混合起來的光,日常生活中用到的基本是擴散光
直射光:來自一個方向上的光,可以在亮色暗色陰影之間產生相對高的對比影象
偏光光:在垂直於傳播方向的平面內,光向量延著某一固定方向振動的光(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。發光角度越窄的LED直射光越接近平行光。
在可用自然光線不足或光的成分不適合時,需要應用外部(額外)人工光源,這是常見情況。在最佳化光源方面進行投資可以削減程式設計和影象分析成本。而且,
光源系統的選擇
精心與否,會直接
影響影象質量的好壞
,進而
影響影象處理系統的效果
。
雖然在光源應用領域有很多不同的光源型別和技術,但是不用焦慮:80%的應用採用以下三個解決方案之一即可達到理想效果:
環形光
條形光(包括射燈)
背光
LED是光源工程市場上明顯的發展趨勢。相比鹵素燈和熒光燈等其他選擇,LED更便宜、更高效。
如何為您的應用找到合適的光源?
為系統選擇合適的光源,這個過程很容易。首先,必須確定需要顯示物體的哪些特徵。它是由什麼材料製成的?是否反射或吸收光?採用什麼樣的結構、幾何形狀和顏色?另外,
物體的運動情況
、
環境光條件
和
物件的距離
也會影響光源的選擇
。一旦確定了這些因素,選擇光源型別就變得比較容易,或者說,它至少大大縮小了選擇範圍。
下面通過幾個例子說明物體特徵對於光源選擇的影響。
■
調整光源照射角度以達到不同展示效果
如果希望只使用一個
視覺系統來標識劃痕
,那麼
建議使用側面光
。劃痕從相機方向反射入射光線,會使得劃痕顯得很明亮,可以清晰得看清劃痕。相反,如果
不希望看到劃痕
,而是想隱藏它們,那麼就需要
從其他角度照亮物體
,例如:使用環形光從上方照射,從而防止產生陰影,可以在沒有干擾的情況下突出顏色和列印元素等其他特點。
■
不同波長光源搭配以展現不同的視覺效果
如果需要
真實的色彩還原
,那麼就需要在使用彩色相機時搭配白色光源。
在有些可以檢測到顏色特徵(例如目標物體上的紅色點)情況下,是不需要色彩還原的。這些特徵常常也可以透過黑白相機搭配彩色光源顯示在黑白影象上。
假設檢驗任務需要將紅色糖果從藍色糖果中分開,那麼可使用紅光。紅色糖果完全反射紅光,因此顯得很亮,而藍色糖果主要吸收光,顯得很暗。
特定波長光源的一個好處在於,它還可以使其他情況下無法看到的特定屬性呈現出來。例如,使用紅外線(IR)檢測水果上的壓力點,它會特別有效,能輕鬆顯示出人眼難以辨別的缺陷。
總結
對於檢測任務來說,適當的光源是任何成功的影象處理系統的基本要素之一。光源系統的選擇精心與否,對影象質量的好壞有決定性影響,進而影響系統效果。簡單來說,光源在一定程度上決定了檢測任務能否有效進行。為視覺系統找到合適的光源並不困難。80%的應用適合使用LED環形光、條形光或背光。在許多情況下使用者可以透過輕鬆修改或最佳化光源來提高影象亮度。