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              机器视觉检测光源的重要性和光源类型

              2021-11-18 10:55

              在大批量工业生产过程中,用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高,用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而要做到个机器视觉检测项目的成功性 光源选择很重要,那么我们就来说说光源选择的重要性和类型?

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              1、选择合适光源的重要性

              机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断;机器视觉系统主要包含相机、镜头、光源、图像处理系统和执行机构。而光源作为其中重要组成部分,直接关系到系统的成败。在视觉系统中图像是核心,选择合适的光源能够呈现一幅好的图像,能够简化算法 提高系统稳定性,一幅图像如果曝光过度则会隐藏很多重要的信息;出现阴影则会引起边缘误判;图像不均匀则会导致阈值选择困难。因此要保证有较好的图像效果,就必须要选择一个合适的光源。

              2、常用光源

              目前理想的视觉光源有高频荧光灯、光纤卤素灯、氙气灯、 LED光源。应用最多是 LED光源,这里就详细介绍几种常见的 LED光源。

              环形光源:LED灯珠排布成环形与圆心轴成一定夹角, 有不同照射角度、不同颜色等类型, 可以突出物体的三维信息;解决多方向照明阴影问题;图像出现灯影情况可选配漫射板,让光线均匀扩散。应用:螺丝尺寸缺陷检测,IC定位字符检测,电路板焊锡检查,显微镜照明等。

              条形光源:LED灯珠排布成长条形。多用于单边或多边以一定角度照射物体。突出物体的边缘特征,可根据实际情况多条自由组合,照射角度与安装距离随有较好自由度。适用较大结构被测物。应用:电子元件缝隙检测,圆柱体表面缺陷检测,包装盒印刷检测,药水袋轮廓检测等。

              同轴光源:经面光源采用分光镜设计。适用于粗糙程度不同、反光强或不平整的表面区域,检测雕刻图案、裂缝、划伤、低反光与高反光区域分离、消除阴影等。需要注意的是同轴光源经过分光设计有一定的光损失需要考虑亮度,并且不适用于大面积照射。应用:玻璃和塑料膜轮廓和定位检测, IC字符及定位检测,晶片表面杂质和划痕检测等。

              圆顶光源:LED灯珠安装在底部通过半球内壁反射涂层漫反射均匀照射物体。图像整体的照度十分均匀, 适用反光较强金属、 玻璃、凹凸表面、弧形表面检测。应用:仪表盘刻度检测,金属罐字符喷码检测,芯片金线检测,电子元件印刷检测等。

              背光源:LED灯珠排布成一个面(底面发光)或者从光源四周排布一圈(侧面发光)。常用于突出物体的外形轮廓特征,适用于大面积照射,背光一般放置于物体底部需要考虑机构是否适合安装,在较高的检测精度下可以加强出光平行性来提升检测精度。应用:机械零件尺寸及边缘缺陷的测量,饮料液位及杂质检测、手机屏漏光检测,印刷海报缺陷检测,塑料膜边缘接缝检测等。

              点光源:高亮 LED,体积小,发光强度高;多用在配合远心镜头使用, 一种非直接同轴光源,检测视野较小。应用:手机内屏隐形电路检测,MARK点定位,玻璃表面划痕检测, 液晶玻璃底基校正检测等。

              线光源:高亮 LED排布,采用导光柱聚光,光线呈一条亮带, 通常用于线阵相机,采用侧向照射或底部照射,线光源也可以不使用聚光透镜让光线发散,增加照射面积也可在前段添加分光镜,转变为同轴线光源。应用:液晶屏表面灰尘检测,玻璃划痕及内部裂纹检测,布匹纺织均匀检测等。

              3、光源选择原则

              根据检测产品特征选择,一般选择光源的大小要比产品大,这样照射的光线才能覆盖到整个产品;选择的光源的形状接近产品形状,可以让整个产品区域光照强度一致;光源颜色选择是要能够让检测目标与背景有一定对比度, 在黑白相机下使用与产品目标区域颜色接近的光源能够该区域呈现更高的灰度,反之则呈现较低灰度;如果产品表面反光较强可以选用均匀性更好的无影光源, 目标特征不明显则选用指向性或平行性更好的光源。

              根据机构要求,光源能够满足设备的安装空间,产线的速度快就需要选择亮度更高的光源;在特殊环境(潮湿、高温)就需要考虑光源性能(防水、散热)。

              实际测试,光源照射能够呈现有效对比度,也要保证各个区域的均匀性。一般在检测区域目标和背景一个接近 255 灰度的峰值,这个时候对比度一般最高加强或减弱光源亮度都会影响对比度差值。当出现较好对比图像时一定要把检测物体放在视野内的各个位置看看图像是否一致,这样才能保证在实际环境中的稳定性。

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