机器视觉中光源选型的基本要素
机器视觉光源选型技巧及应用案例
光源选型技巧及应用案例光源选型技巧及应用案例用一句常说的话来开头：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。
为什么这样说呢，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。
机器视觉涉及行业广泛包含电子、汽车、包装、印刷、食品、医疗等。
因而我们面临的检测产品也是多种多样:形状大小不同、颜色材质不一、检测环境和指标各异。
面对种类繁多要求各异的检测产品如何选择光源呢，我们先来看一下常见的光源特性。
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。
1、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。
2、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。
3、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。
相机、镜头、光源如何选择（建议收藏）
相机、镜头、光源如何选择（建议收藏）机器视觉在跨多个学科的行业和研究领域实现了令人兴奋的新进展。
设计机器视觉系统似乎令人生畏，本文概述了机器视觉系统的不同方面，目的是帮助相机、镜头、光源的选择。
相机机器视觉相机中的传感器是一项技术，可从视场(FOV) 中的相应对象创建图像。
传感器是相机中规格最多的部分，它决定了相机的一些最重要的特性。
这些重要特性包括但不限于传感器尺寸、像素尺寸、光谱特性和快门类型。
由于适用于不同目的、应用和技术的相机型号种类繁多，因此了解相机的应用非常重要。
最常见的相机接口是通用串行总线(USB) 和千兆以太网 (GigE)，这些接口提供标准化的数据传输协议和软件兼容性。
此外，相机接口决定了数据传输速度和相机同步等规格USB 3.1 Gen 1 是一种通用接口，数据传输速率限制在 5 Gb/s 左右。
GigE 连接范围从 1000 Mb/s 到 10 Gb/s。
数据传输速度影响帧速率。
对于在FOV 中快速移动的物体，与USB 接口相关的更快数据传输速率可能是比 USB 接口更好的选择，尤其是对于实时视频捕获。
通常，USB 为相机供电。
默认情况下，大多数GigE 接口不为摄像机供电。
但是，某些 GigE 接口可以使用以太网供电 (PoE) 或输入/输出连接 (GPIO)。
这些 PoE 和 GPIO 接口将需要额外的电缆和电源。
传感器尺寸决定了FOV 的大小和系统的主要放大倍率(PMAG)。
图1 显示了用于传感器格式的命名约定，该命名约定基于1930 年代至 1990 年代用于电视摄像机的过时阴极射线摄像机管。
带有数字的命名约定不提供有关它们所指的传感器尺寸的直接信息。
但是，规格表上为成像镜头指定了最大传感器格式。
如果相机传感器大于镜头的最大传感器格式，则传感器边缘会变暗；这种现象称为渐晕。
在选择成像镜头时，传感器尺寸兼容性很重要。
主要用于机器视觉相机的传感器技术有两种。
CCD和CMOS传感器，两者都将光转换为电子信号。
机器视觉技术与应用实战-光源选型,打光方式和台架
（4）背光照射 特点：光源安置在与相机同轴且位于被测物体的后面。 背光方式用来突出显示不透明物体的外形轮廓， 所 以这种照明方式只适用于待测目标需要的信息可以从其轮廓中获得的场合。例如尺寸测量、 形状判断等。 （背光源、平行背光源）
《机器视觉技术与应用实战》
（5）多角度照射 特点：RGB三种不同颜色不同角度光照，可以实现焊点的三维信息的提取。适用于组装机板的焊锡部份、球 形或半圆形物体、其它奇怪形状物体、接脚头（AOI光源）
• 观察实验法（Look and Experiment-最常用） 尝试使用不同类型光源在不同位置、角度照射物体，通过相机观察图
• 科像学。分析法（Scientific Analysis-最有效） 分析成像环境及客户需求，综合考虑推荐解决方法。
《机器视觉技术与应用实战》
光源选择的原则和标准
光源选择的原则 1.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。 2.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）。 3.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
光源选型原理及使用方法
光源选型原理及使用方法一、光源选型原理光源选型是指在特定的照明需求下，根据不同的光源特性和照明要求，选择合适的光源类型和参数。
光源选型的原理主要涉及以下几个方面：1. 照明需求分析：首先需要明确照明的具体需求，包括照明区域的大小、亮度要求、颜色温度要求等。
根据不同的照明需求，选择合适的光源类型。
2. 光源特性分析：不同类型的光源具有不同的特性，如光源的光效、色温、寿命、调光性能等。
通过对光源特性的分析，可以确定光源的适用范围和性能要求。
3. 光源效果评估：根据照明需求和光源特性，对光源的效果进行评估。
可以通过光源的光束角、光照度等参数来评估光源的照明效果。
4. 光源比较选择：将不同的光源类型进行比较，综合考虑其性能、成本、能耗等因素，选择最适合的光源类型。
二、光源选型使用方法光源选型的使用方法主要包括以下几个步骤：1. 确定照明需求：明确照明的具体需求，包括照明区域的大小、亮度要求、颜色温度要求等。
根据不同的照明需求，选择合适的光源类型。
2. 分析光源特性：对不同类型的光源进行特性分析，包括光源的光效、色温、寿命、调光性能等。
根据光源特性的分析，确定光源的适用范围和性能要求。
3. 评估光源效果：根据照明需求和光源特性，对光源的效果进行评估。
可以通过光源的光束角、光照度等参数来评估光源的照明效果。
4. 比较选择光源：将不同的光源类型进行比较，综合考虑其性能、成本、能耗等因素，选择最适合的光源类型。
可以通过查阅相关的产品资料、咨询专业人士等方式进行比较选择。
5. 考虑配套设备：在进行光源选型时，还需要考虑配套的照明设备，如灯具、驱动器等。
光源与配套设备的匹配性也是光源选型的重要考虑因素。
6. 考虑经济因素：在进行光源选型时，除了考虑照明需求和光源特性外，还需要考虑经济因素，包括光源的成本、能耗、维护成本等。
综合考虑照明效果和经济效益，选择性价比最高的光源类型。
总结：光源选型是根据照明需求和光源特性，选择合适的光源类型和参数的过程。
机器视觉光源选型的三大技巧
机器视觉光源选型的三大技巧
随着机器视觉技术的不断发展，光源在其中扮演着重要的角色。
光源的选型直接影响到图像质量、精度和稳定性等方面。
因此，在进行机器视觉光源选型时，需要掌握以下三大技巧：
1.光源亮度选择
光源亮度是指光源发出的光线强度。
在机器视觉应用中，选择合适的光源亮度可以提高图像的清晰度和对比度。
一般来说，光线越亮，对比度越高，但也需要根据实际应用场景进行选择，避免光线过于强烈影响图像质量。
2.光源波长选择
光源波长指光线的特定频率，不同的光源波长对不同的物体有不同的反射和吸收率。
因此，在选择光源波长时，需要考虑待检测物体的特性。
比如，红光可以更好地检测金属表面缺陷，蓝光可以更好地检测塑料零件的缺陷。
3.光源色温选择
光源色温是指光源发出的光线颜色的温度，一般用开尔文(K)来表示。
不同的色温对图像的色彩还原有着不同的影响，因此需要根据具体应用场景进行选择。
在一些要求色彩还原精度较高的场合，需要选择色温稳定的光源。
总之，机器视觉光源选型需要综合考虑多个因素，选择合适的光源才能提高机器视觉应用的效果。
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标准光源选型
无缺损工件，图像为 宜完整的无阴影圆形 亮环。
缺损工件，缺损处无
反射光线进入相机，
圆环内出现阴影。
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环形光高角度应用
明亮部分光路 示意
阴影部分光路 示意
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环形光低角度照射方式
产品特点： 90角度光源提供低角 度照射、更能突出物 体的物体表面轮廓 多种紧凑设计，节省 安装空间
示例：检测IC字符
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
环形光源内径太小，不 适合大视场的打光。出 现漏灯现象。
组合条形光源尺寸可根 据工件所需随意组合， 是大视场检测比较理想 的光源。
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RID球积分照明
示例：喷锡PCB板检测
产品特点： 具有积分效果的半球面 内壁，均匀反射从底部 360°发射出的光线，使 整个图像的照度十分均 匀。
应用领域： 适合于曲面，表面凹 凸，弧形表面检测 金属、玻璃表面反光较 强的物体表面检测
OPT光源选型技术要点
1
目录
OPT公司简介 光源的重要性 打光的基础知识 OPT光源的照射方式 OPT非标光源 选择光源的步骤
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OPT公司简介
OPT公司2005年开始专业从事机器视觉光源设计/生产/销售. 设有对客户开放的视觉实验室 国内有13家合作伙伴 美国/新加坡/以色列等国有代理商 超过12000个实验案例 平均每周设计2款新光源 公司产品具20有多项专利
喷 锡 PCB 板 ， 焊 盘 表 面呈轻微凹凸状，普 通环形光照射，焊盘 图像呈现轻微阴影。
采用球积分无影光照 射，焊盘图像无阴影， 整幅图像对比度高。
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示例：手机字符检测
示例：易拉罐 底部字符检测
球积分打光，方向和广 度都十分均匀，键盘字 符很清晰背景形状基本 全部滤掉，没有影响。
标准光源选型
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案例二：RIH118W
示例：手机屏表面划伤检测
实验难点：手机表面反光，视 场稍大，高角度打光会在表面 出现倒影，无法辨认缺陷。低 角度打光会把工件表层的灰尘 照射出来，影响处理效果。
光 源 特 点：低角 度漫射 照明，可在不产生LED反 光的情况下，均匀照射 物体表面。
背光源从一侧打光，通 过镜面反射能看出表面 划伤，但是对比度不够， 而且具有局限性，有些 缺陷不能体现。 RIH118W 光源能均匀的 照射工件表面，不会形 成倒影，且从四面打光 过来，不会出现缺陷检 测不到的情况。
光源特点：光线从圆锥形发 光表面的各个角度照射，均 匀照射物体表面而没有阴影。 普通打光会在边缘地带 形成一个光圈，字符难 以辨认，对比度不够高。
RIU80W 光 源 漫 射 性 效 果好，能消除边缘的亮 环，适当打光不会在工 件表面形成光环，且能 凸显工件表面信息。 使得工件表面打光非常 均匀，字符清晰可见。
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环形光高角度照射方式
产品特点： 高角度光源提供高角度照射、不同 颜色组合，更能突出物体的物体表 面信息 高密度LED阵列，高亮度 多种紧凑设计，节省安装空间 解决对角照射阴影问题 可选配漫射板导光，光线均匀扩散
示例：玻璃管口缺损检测
应用领域： PCB基板检测 IC元件检测 显微镜照明 液晶校正 塑胶容器检测 集成电路印字检查
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使用波长进行检测
示例： 下面的图像比较 透过透明薄膜获取输送带中 芯片上的印刷图案。使用红 色照明获得的对比度高于使 用蓝色照明，因为前者透过 性更好（散射率更低）.
彩色相机，红色光源 照明
彩色相机，蓝色光源 照明
黑白相机，红色光源 照明
黑白相机，蓝色光源 照明
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光源选择——精选推荐
光源选择2.2.1 光源选择标准光源的选择标准如下：（1）光源均匀性要好，在有效的照射范围内，灰度值标准差要⼩；（2）具有较宽的光谱范围，可以对不同材料的物体进⾏检测；（3）光照强度要⾜够，提⾼信噪⽐，利于图像处理；（4）具有较长的使⽤寿命及较⾼的稳定性，要保障光源在长时间运⾏状态下能够持续稳定的提供照明环境；（5）成本低，易根据现场情况定制特殊形状光源。
2.2.2 光源的分类光源从⼤类上可分为普通⾃然光和⼈造光源，由光照强度、⾊温及光源的⼏何形状来描述。
在不锈钢表⾯缺陷检测系统中，为使采集到的图像达到⾼质量的要求，需要依据待检测⽬标的颜⾊、材质和形状，考虑所需光源的强度、光路和光谱等特性。
在实际应⽤中，应优先选择明场照明⽅式，从⽽可以抑制⾃然光源及外界环境的⼲扰。
常⽤光源及相关特性如表2.1所⽰。
表2.1 主要光源类型及其特性类型光效(lm/W)平均寿命/(h)⾊温/K特点卤素灯12~2410002800~3000发热量⼤，价格便宜，形体⼩荧光灯50~1201500~30003000~6000价格便宜，适⽤于⼤⾯积照射LED灯110~250100000全系列功耗低，发热⼩，使⽤寿命长，价格便宜，使⽤范围⼴氙灯150~33010005500~12000光照强度⾼，可连续快速点亮激光50000全系列具有良好的⽅向性、单⾊性与相⼲性其中，LED光源具有发热少、功耗低、寿命长、光谱范围宽、发光强度⾼等优点，且可组合多样化的外形。
因此，常使⽤LED作为照明光源。
2.2.3 颜⾊相关检测在某些特定的检测场合下，光源颜⾊的不同会对最后的成像结果产⽣不同的影响。
光源的颜⾊特性主要体现在以下两个⽅⾯：⾊表：⼈眼直接观察光源所看到的颜⾊，即光源发出光的颜⾊。
显⾊性：光源发出的光照到物体上后，反（透）射光显现物体颜⾊的能⼒。
根据光源的颜⾊特性，可以依据具体的检测⽬标来选择最合适的光源，不同颜⾊的光是由其波长决定的，光谱特性图如图2.1所⽰。
机器视觉中光源的特点及选择应用
机器视觉中光源的特点及选择应用机器视觉是一种高精度、高速度的自动化检测技术，它的核心是通过图像识别和处理技术，对产品进行检测和质量控制。
而在机器视觉中，光源则是不可或缺的一部分，它能够影响着图像的质量和检测的精度。
本文将从机器视觉中光源的特点以及选择应用两个方面进行探讨。
一、机器视觉中光源的特点1.稳定性机器视觉需要对产品进行连续性的检测，因此光源的稳定性非常重要。
如果光源不稳定，那么会导致图像的质量不稳定，从而影响检测的精度。
2.色温在机器视觉中，色温是一个非常重要的因素。
如果光源的色温不合适，那么会导致图像的颜色不真实，从而影响检测的精度。
因此，在机器视觉中选择合适的色温的光源是非常重要的。
3.亮度光源的亮度也是机器视觉中需要考虑的因素之一。
如果光源的亮度太强或者太弱，都会影响到图像的质量和检测的精度。
因此，在选择光源时需要考虑到亮度。
二、机器视觉中光源的选择应用1.白光源白光源是机器视觉中最常用的光源之一。
它的特点是色温较高，亮度较均匀。
在机器视觉中，白光源常常用来检测表面的缺陷、裂痕、污渍等。
2.红外光源红外光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。
它的特点是它可以穿透物体，从而得到物体内部的信息。
在机器视觉中，红外光源常常用来检测电子产品、玻璃制品等内部的缺陷。
3.激光光源激光光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。
它的特点是它可以进行非常精确的测量。
在机器视觉中，激光光源常常用来检测金属制品、精密零件等的尺寸、位置等精度要求较高的项目。
总之，机器视觉中光源的特点和选择应用是非常重要的。
只有选择合适的光源，才能够确保机器视觉的检测精度和效果。
光源选择的基本要求有哪些
光源选择的基本要求有哪些?答：①源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求。
按检测的任务不同，要求的光谱范围也有所不同，如可见光区、紫外光区、红外光区等等。
有时要求连续光谱，有时又要求特定的光谱段。
系统对光谱范围的要求都应在选择光源时加以满足。
②光对光源发光强度的要求。
为确保光电测试系统的正常工作，对系统采用的光源的发光强度应有一定的要求。
光源强度过低，系统获得信号过小，以至无法正常测试，光源强度过高，又会导致系统工作的非线性，有时还可能损坏系统、待测物或光电探测器，同时还会导致不必要的能源消耗而造成浪费。
因此在设计时，必须对探测器所需获得的最大、最小光适量进行正确估计，并按估计来选择光源。
③对光源稳定性的要求。
不同的光电测试系统对光源的稳定性有着不同的要求。
通常依不同的测试量来确定。
稳定光源发光的方法很多，一般要求时，可采用稳压电源供电。
当要求较高时，可采用稳流电源供电。
所用的光源应该预先进行月化处理。
当有更高要求时，可对发出光进行采样，然后再反馈控制光源的输出。
④对光源其他方面的要求。
光电测试中光源除以上几条基本要求外；还有一些具体的要求。
如灯丝的结构和形状；发光面积的大小和构成；灯泡玻壳的形状和均匀性；光源发光效率和空间分布等等，这些方面都应该根据测试系统的要求给以满足2、光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电，试说明这两种供电电路的特点，举例说明它们分别适用于哪种情况?答：采用阳极接地，负高压供电。
这样阳极输出不需要隔直电容，可以直流输出，一般阳极分布参数也较小。
可是在这种情况下，必须保证作为光屏蔽和电磁屏蔽的金属筒距离管壳至少要有10～20mm，否则由于屏蔽筒的影响，可能相当大地增加阳极暗电流和噪声。
如果靠近管壳处再加一个屏蔽罩，并将它连接到阴极电位上，则要注意安全。
采用正高压电源就失去了采用负高压电源的优点，这时在阳极上需接上耐高压、噪声小的隔直电容，因此只能得到交变信号输出。
可是，它可获得比较低和稳定的暗电流和噪声3、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点，？为什么要把光敏电阻制造成蛇形？答：在微弱辐射下，光电导材料的光电灵敏度是定值，光电流与入射光通量成正比，即保持线性关系。
光源选型的要素
光源选型的要素
光源选型是照明设计中非常重要的一环，需要考虑多个要素，以确保所选光源能够满足照明需求并达到预期的效果。
以下是一些光源选型的关键要素：
1. 照明需求：首先要明确照明的需求，例如是需要一般性照明、重点照明还是装饰性照明。
不同的照明需求需要不同类型的光源。
2. 光色：光源的光色会影响人们对物体颜色的感知，因此需要根据具体应用场景选择合适的光色。
例如，在办公室和学校等需要提高注意力的场所，选择白光（色温 5000K-6500K）较为合适；而在餐厅和卧室等需要营造舒适氛围的场所，选择暖色光（色温 2700K-3000K）更为适宜。
3. 亮度：根据需要照明的区域大小和光照强度要求，选择合适亮度的光源。
亮度通常以流明（lm）来表示。
4. 能效：考虑光源的能效，即每瓦所产生的光通量。
高能效的光源可以帮助节省能源和降低成本。
5. 寿命：光源的寿命会影响维护成本和更换频率。
一般来说，LED 光源的寿命较长，而白炽灯光源的寿命较短。
6. 成本：不同类型和规格的光源价格差异较大，需要在满足需求的前提下，选择性价比较高的光源。
7. 兼容性：确保所选光源与现有的照明系统和控制设备兼容，以便于安装和使用。
8. 环保因素：考虑光源的环保性能，如是否含有有害物质、是否可回收等。
9. 特殊要求：某些应用场景可能有特殊的要求，如防水、防爆、调光等，需要选择相应的光源。
总之，光源选型需要综合考虑以上要素，以选择最适合特定应用场景的光源。
在选型过程中，可以咨询专业的照明设计师或工程师，以获取更准确的建议和指导。
机器视觉光源选择方法
机器视觉光源选择方法
选择机器视觉光源的方法取决于所需的应用和要解决的问题。
以下是一些常见的选择方法：
1. 光源亮度：选择光源时，要考虑所需的亮度级别。
亮度级别取决于要检测的目标的反射特性以及环境中的光照条件。
根据需要，可以选择高亮度的光源或调节光源的亮度。
2. 光源颜色：光源的颜色也是一个重要的选择因素。
不同颜色的光源对不同的物体表面有不同的反射特性。
例如，红外光源适用于红外成像，白光光源适用于一般的机器视觉应用。
3. 光源类型：常见的光源类型包括LED光源和激光光源。
LED
光源通常具有较低的功耗、较长的寿命和较低的成本，适用于大多数机器视觉应用。
激光光源则具有高亮度和窄束宽的特点，适用于需要高精度的测量和定位应用。
4. 光源稳定性：光源的稳定性对于机器视觉系统的准确性和重复性非常重要。
选择具有稳定输出的光源可以减少误差和测量的不确定性。
5. 光源调节能力：某些应用可能需要调节光源的亮度、颜色或其他参数。
因此，选择具有调节功能的光源可以更好地满足特定需求。
6. 光源配置：光源的布置和配置也会对机器视觉系统的性能产生影响。
根据应用需求，可以选择单个光源、多个光源阵列或特定的光源布局。
综上所述，选择机器视觉光源需要考虑多个因素，包括亮度、颜
色、类型、稳定性、调节能力和配置等。
根据具体的应用需求，可以选择最适合的光源。
机器视觉系统光源的选择
机器视觉系统光源的选择一、机器视觉光源的种类光源是影响机器视觉系统输入的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少３０％的应用效果。
由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要选择相应的照明装置，以达到最佳效果。
许多工业用的机器视觉系统用可见光作为光源，这主要是因为可见光容易获得，价格低，并且便于操作。
常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。
但是，这些光源的一个最大缺点是光能不能保持稳定。
以日光灯为例，在使用的第一个１００小时内，光能将下降１５％，随着使用时间的增加，光能将不断下降。
因此，如何使光能在一定的程度上保持稳定，是实用化过程中急需要解决的问题。
另一个方面，环境光将改变这些光源照射到物体上的总光能，使输出的图像数据存在噪声，一般采用加防护屏的方法，减少环境光的影响。
由于存在上述问题，在现今的工业应用中，对于某些要求高的检测任务，常采用ｘ射线、超声波等不可见光作为光源。
但是在一般的应用中，LED机器视觉光源逐渐成为主角。
二、LED机器视觉光源特点LED光源有以下几个特点：1、使用寿命长，一万到三万小时左右。
2、LED光源是由很多个LED颗粒摆列组成，可以组成不同形状不同角度的光源。
3、LED颗粒有不同的颜色不同的波长，用户可以根据检测对象的特征选用不同波长的光源，以突出检测特征从而达到理想的效果。
4、稳定性好。
LED光源相对其他光源来说，稳定性大大增强，更加有利于为系统提供高品质的图像。
三、LED光源的照明方式由光源构成的照明系统按其照射方法可分为：背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。
其中，背向照明是被测物放在光源和相机之间，它的优点是能获得高对比度的图像，LED面光源和平行光源是这样使用的，常用来突出产品的轮廓，比如工件的尺寸测量就是使用这种方法。
前向照明是光源和相机位于被测物的同侧，这种方式便于安装，比如条形光源，同轴光源，环形光源，圆顶光源，线光源等都是使用这样的用法，这是最常用的照明方式。
视觉选型指南
一、選擇CCD關鍵參數：1.精度：根据“视野”与“分辨率” 选择CCD。
“视野” 是指CCD在X 和Y 方向上所能覆盖的范围，而“分辨率”是由1 个像素等于多少mm 来确定的。
以下公式表示了它们的关系。
分辨率= Y 方向的视野(mm) / CCD 在Y 方向上的像素数2.視野：是指CCD 在X 和Y 方向上所能覆盖的范围3.工作距離：WD(工作距离= 镜头顶端与工件之间的距离) 、4.景深：確定產品是靜止的，還是運動的，或者是不同的產品會有高度差。
5.安裝空間：如果空間不足。
可以選擇小型ccd 和側視鏡比較合適。
6.傳輸速度：标准速度的31 万像素CCD 以16.0 ms 的速率传输图像。
相同分辨率的高速CCD 具有4.7 ms 的图像传输速度。
在由于高速生产线而需要更快处理时间的检测中，高速CCD 非常有效7.黑白與彩色CCD的選擇：应根据需要检测什么类型的瑕疵来选择彩色或黑白CCD。
难以与背景区分的瑕疵可能需要使用彩色CCD。
8.軟件調試：光源選擇步驟：一.根据目标材料、形状和应用，从以下三种类型中选择合适的照射方向：镜面反射、漫反射和透射。
(1)镜面反射光从目标上直接反射回CCD。
这种照明在检测玻璃基板等高反射性工件时非常有效。
（2）漫反射光在目标表面反射时向许多方向散射。
这种照明方法在通过反射性包装检测工件时非常有效。
（3）透射从目标背后发出光线，CCD 接收透射的轮廓。
这种方法通常在尺寸检测中使用二. 确定合适的型状一旦根据类型（镜面反射型、漫反射型、透射型）选择了照明方法，即可根据要检测的工件、检测工件的背景及其周围环境选择型号。
按照明类型分类的典型照明设备镜面反射型同轴照明环形照明条形照漫反射型低角度照明环形照明条形照明透射型面照明棒形照明-鏡面反射型的照明最佳旋轉是同軸照明，條件如下：1照明在玻璃表面上反射。
2需要增强玻璃板和背景之间的差异。
3最好对工件实施垂直照明。
4可在目标上方提供一定的空间。
机器视觉光源选择方法
反射镜：反射镜可以简单方便的改变优化光源的光路和角度，从而为光源的安装提供 了更大的选择空间。
分光镜：分光镜通过特殊的镀膜技术，不同的镀膜参数可以实现反射光和折射光比例 的任意调节。机器视觉光源中的同轴光就是分光镜的具体应用。
棱镜：不同频率的光在介质中的折射率是不同的，根据光学的这一基本原理可以把不同 颜色的复合光分开，从而得到频率较为单一的光源。
X-R范围在0.01nm到 10nm之间的电磁波，波长短，透视效 果良好（密度，通透量，阴影，灰阶 图）。
应用：工业上应用广泛，常用于各种行 业的透视检测
通过互补色增加对比度
互补色：也称为对比色，互补色在色环 （右图）上相互对应。两种互补色等强度 混合可以得到白色。
机器视觉集成---光源篇
光源选型原理及使用方法
上海图星电子科技有限公司
张勤健
光源的重要性 光源的需求分析（用途） 光源颜色 照射方式（结构与角度） 打光过程中常用的辅助手段 照明系统的指导方法 解决问题的一般过程 其他因素 光源选择的注意事项 案例分析
索引
不同光源将直接影响图像的成像质 量和效果
碗状光照明
照射方式
应用
特点：360度底部发光，通过碗状 内壁发射，形成球形均匀光照。 用于检测曲面的金属表面文字和 缺陷。（球积分光源，通常也叫 圆顶光）
同轴光照明
照射方式
特点：
类似于平行光的 应用，光源前面 带漫反射板，形 成二次光源，光 线主要趋于平行。 用于半导体、 PCB板、以及金 属零件的表面成 像检测，微小元 件的外形、尺寸 测量。（同轴光 源，平行同轴光 源）
背光照射
照射方式
应用
特点：发光面是一个漫射面， 均匀性好。可用于镜面反射 材料，如晶片或玻璃基底上 的伤痕检测；LCD检测；微 小电子元件尺寸、形状，靶 标测试。（背光源、平行背 光源）
光源选型
示例：胶膜MARK点定位
针对反光强的工件，其 他光源能作出一定的效 果，但是感觉对比度不 够高。
利用反光，同轴光源在 此实验中能很清晰的看 到 Mark 点 ， 对 比 度 很 高，效果一目了然.
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背光照明
产品特点： 用高密度LED阵列面提供高 强度背光照明，能突出物体的 外形轮廓特征，尤其适合作为 显微镜的载物台 红白两用背光源、红蓝多用 背光源，能调配出不同颜色， 满足不同被测物多色要求 应用领域： 机械零件尺寸的测量，电子 元件、IC的外形检测，胶片污 点检测，透明物体划痕检测等。
示例：喷锡PCB板检测
喷锡 PCB 板，表面凹 凸不平，普通环形光 照射，对比度不高。
采用球积分无影光照射， 对比度好，整个视场光 照均匀。
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示例：手机字符检测
示例：易拉罐 底部字符检测
球积分打光，方向和广 度都十分均匀，键盘字 符很清晰背景形状基本 全部滤掉，没有影响。
反光极强的易拉罐底部成球 面状，球积分光源正好可以 形成一个均匀的球面对它打 光。使得表面看起来非常均 匀且字符清晰可见。
字符和背景对比度不 高，字符很难看清。
字符和背景黑白对比非 常明显，字符轻易可见。
均匀性和对比度是我们评判一幅图 像质量好坏的基本准则，我们是否选 择了正确的光源也是看图片达到以上 所述的好的效果。
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打光的基本知识
光的反射定律
光的反射定律：反射光线与 入射光线、法线在同一平面 上；反射光线和入射光线分 居在法线的两侧；反射角等 于入射角 。
光源特点：光线从圆锥形发 光表面的各个角度照射，均 匀照射物体表面而没有阴影。 普通打光会在边缘地带 形成一个光圈，字符难 以辨认，对比度不够高。
RIU80W 光 源 漫 射 性 效 果好，能消除边缘的亮 环，适当打光不会在工 件表面形成光环，且能 凸显工件表面信息。 使得工件表面打光非常 均匀，字符清晰可见。
【机器视觉培训】光源主要参数与选型原则
光源主要参数与选型原则一、光源参数光谱：简单地讲，就是光能量在不同频率上的分布。
1，线谱（非连续光谱）：其中又分单色光、复色光，例如激光就是很好的单色光。
2，连续光谱：例如自然光，日光灯发出的荧光。
色温：光源发射光的光谱成分与绝对黑体在某一温度下辐射光谱相同（或最相近）时，绝对黑体的温度就称为该光源的色温。
一般色温高的光源，光谱成分偏蓝，色温低的偏红。
光功率：指单位时间内光源辐射出的各波长光能量总合。
照度场特性：一个光源它有照射范围大小，不同距离上有强弱不同，在特定区域还有不同的照度强弱分布规律。
这些在光源的使用上都要加以考虑。
光谱敏感度（灵敏度）：主要针对CCD，CMOS芯片来说的，指芯片对不同波长光的响应度。
一般的可以查看器件的灵敏度曲线。
光谱光视效率：这个概念与上面光谱敏感度类似，不同的是靠人眼来接收。
指人眼对不同波长光的敏感度。
以波长555nm的绿光对人眼最敏感，规定为1，并以此为参照，统计了其它波长光对人眼的敏感度。
由此定义的人眼对不同波长的敏感度函数称为“视见函数”。
一些其它特性也需要关注：例如外形、体积、重量、寿命（衰减规律）、响应速度等等。
上面是光源的共同属性，在选择时均要加以考虑。
具体应用上，往往是对其某项或某几项要求高，就应该重点关注。
二、光源种类光源种类的区分方式有多种，一般根据发光器件可以分为LED、氙灯、石英灯、高频荧光灯等，根据灯的几何形状分为穹形等、环形灯、方型灯等，而根据发出光线的特征可以分为点光源、线光源、面光源等，根据照射的角度等特性又可以分为直射式、间接式、掠射式、同轴式、平行光等等，目前并没有一个系统的区分方法，而且每一种照明方式都和很多因素有关，使用寿命、体积大小各有不同。
目前一个明显的趋势是，如果可能，即采用LED 或高频荧光灯，特别是LED 光源。
因为LED 效率高，体积小，发热少，功耗低，发光稳定，寿命长，红色LED 寿命可达到10 万小时，而其他颜色可以达到3 万小时，而且通过不同的组合方式可以制造成不同形状和照明方式的光源，例如环形灯、穹形灯、同轴光源、条形灯等等。
机器视觉光源选择
做机器视觉，一定会涉及到光源，它在机器视觉中有重要的作用，直接影响到图像的质量，进而影响到系统的性能。
所以我们说光源起到的作用：就是获得对比鲜明的图像。
图像的质量好坏，也就是看图像边缘是否锐利,具体来说：1、将感兴趣部分和其他部分的灰度值差异加大2、尽量消隐不感兴趣部分3、提高信噪比，利于图像处理4、减少因材质、照射角度对成像的影响图像的边缘锐利程度对比常用的有LED光源、卤素灯（光纤光源）、高频荧光灯。
先简单介绍一下后面两种。
卤素灯也叫光纤光源，因为光线是通过光纤传输的，适合小范围的高亮度照明。
它真正发光的是卤素灯炮，功率很大，可达100多瓦。
高亮度卤素灯炮，通过光学反射和一个专门的透镜系统，进一步聚焦提高光源亮度。
卤素灯还有一个名字叫冷光源，因为通过光纤传输之后，出光的这一头是不热的。
适合对环境温度比较敏感的场合，比如二次元量测仪的照明。
但它的缺点就是卤素灯炮寿命只有2000小时左右。
高频荧光灯，发光原理和日光灯类似，只是灯管是工业级产品，并且采用高频电源，也就是光源闪烁的频率远高于相机采集图象的频率，消除图像的闪烁。
适合大面积照明，亮度高，且成本较低。
但需要隔一定时间换灯管一定要进口的才过关，国内的高频做的不行，老有闪烁，国外最快可做到60KHz。
相对来说，目前LED光源最常用。
主要有如下几个特点：1、使用寿命长，10000-30000小时。
2、由于LED光源是采用多颗LED排列而成，可以设计成复杂的结构，实现不同的光源照射角度。
3、有多种颜色可选，包括红、绿、蓝、白，还有红外、紫外。
针对不同检测物体的表面特征和材质，选用不同颜色，也就是不同波长的光源，达到理想效果。
下面我们具体讨论以下LED光源的分类。
LED光源可以分为2大类：一类是正面照明，一类是背面照明。
正面照明用于检测物体表面特征，背面照明用于检测物体轮廓或通明物体的纯净度。
正面光源按照光源结构分，有环形灯、条形灯、同轴灯和方形灯。
机器视觉检测
机器视觉检测一、概念视觉检测是指通过机器视觉产品即图像摄取装置,分 CMOS 和CCD 两种将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号；图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作;机器视觉检测的特点是提高生产的柔性和自动化程度;二、典型结构五大块：照明、镜头、相机、图像采集卡、软件1.照明照明是影响机器视觉系统输入的重要因素,它直接影响输入数据的质量和应用效果;目前没有通用的照明设备,具体应用场景选择相应的照明装置;照射方法可分为：2.镜头镜头的选择应注意以下几点：焦距、目标高度、影像高度、放大倍数、影响至目标的距离、中心点/节点、畸变;3.相机按照不同标准可分为：标准分辨率数字相机和模拟相机等;要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机：线扫描CCD和面阵CCD；单色相机和彩色相机;为优化捕捉到的图像,需要对光圈、对比度和快门速度进行调整;4.图像采集卡图像采集卡是图像采集部分和图像处理部分的接口;将图像信号采集到电脑中,以数据文件的形式保存在硬盘上;通过它,可以把摄像机拍摄的视频信号从摄像带上转存到计算机中;5.软件视觉检测系统使用软件处理图像;软件采用算法工具帮助分析图像;视觉检测解决方案使用此类工具组合来完成所需要的检测;是视觉检测的核心部分,最终形成缺陷的判断并能向后续执行机构发出指令;常用的包括,搜索工具,边界工具,特征分析工具,过程工具,视觉打印工具等;三、关键——光源的选择1.光源选型基本要素：2.光源类型四、图像采集过程五、视觉检测分类1按照检测功能可划分：定位、缺陷检测、计数/遗漏检测、尺寸测量;2按照其安装的载体可分为：在线检测系统和离线检测系统;3按照检测技术划分,通常有立体视觉检测技术、斑点检测技术、尺寸测量技术、OCR技术等等;六、视觉检测应用同时,在交通行业的车牌识别和流量检测、药品行业的包装检测、饮料行业的容量检测和外包装检测、烟草行业的烟标检测和外包装检测、纺织行业的布匹瑕疵检测、五金行业的螺丝钉检测、运输行业的货物分拣、食品行业的水果分拣、电子行业的焊接检测和装配定位、钢铁行业的钢板表面缺陷检测、智能读表、智能抄表等都有应用;七、一套高品质的机器视觉检测系统,必须具备的条件1.高品质的成像系统成像系统被称为视觉检测设备的“眼睛”,因此“眼睛”识别能力的好坏是评价成像系统的最关键指标;通常,成像系统的评价指标主要体现在三个方面：1能否发现存在的缺陷基于图像方法进行的检测,所能够依据的最原始也是唯一的资料即是所采到的图像上的颜色或者亮度变化,除此之外,没有其他资料可供参考;所以,一个高品质的成像系统首先应该是一个能充分表现被检测物表面颜色变化的成像系统;因此除了选择具有高清晰度的相机与镜头之外,用以营造成像环境的光照设计也显得非常重要,有时候甚至会出现为特殊缺陷专门设计的光照系统;经常所说的100%质量检测系统,实际上指的是在能够充分表现各种缺陷的图像中的100%全检;2能够发现的缺陷的最小尺寸数字图像的最小计量单位是像素pixel,它本身并不代表被摄物实际的尺寸大小;被摄物实际尺寸大小与像素之间的关联是通过一个叫做分辨力的物理量来完成的;分辨力指的是每单位像素代表的实际物体尺寸;分辨力数值越小,图像的精细程度就越高,检测系统能够发现的缺陷尺寸就越小,检测精度就越高;3能否足够快地摄取图像如同人眼看运动物体一样,当物体运动的足够快时,人眼就不能再清晰的观察到物体的全部;机器视觉检测系统的“眼睛”摄像机也有一个拍摄速度上限,即相机主频;当被摄物的运行速度超出了摄像机的主频上限时,摄像机就不能获得清晰、完整的图像,检测就不能正常地继续下去;摄像机主频越高,采集速度也就越快,检测才能保持高效进行;因此,是否采用了足够高主频的摄像机也是评价一个成像系统是否高品质的关键因素;2.成熟的图像处理与分析算法图像处理与分析算法在整个检测系统中相当于人工检测时人脑的判断思维,由于机器视觉是一个实践性很强的学科,评价一个算法的好坏更多的是依赖于实际应用的验证而非考察算法中是否采用了比较先进或高深复杂的理论;因此一个能够充分模拟人脑判断过程与方法并且稳定、高效的图像处理与分析算法才是我们需要的,也就是所谓的成熟的处理与分析算法;因此,在设计处理算法时,需要充分分析人的判断过程,并将其转换成计算机的语言;3.可操作性好可操作性好主要要求检测设备的应用操作要具备简洁、方便并易于理解的特点;比如系统有友好的人机交互界面、良好的导向性操作设计等;4.稳定的其他配套设施其他配套设施指的是除了检测系统以外的设施,如传输控制平台、缺陷处理装置剔除、报警、标记等;对配套设施的要求是必须运行稳定、信号响应及时、迅速;八、机器视觉系统设计难点第一：打光的稳定性工业视觉应用一般分成四大类：定位、测量、检测和识别,其中测量对光照的稳定性要求最高,因为光照只要发生10-20%的变化,测量结果将可能偏差出1-2个像素,这不是软件的问题,这是光照变化,导致了图像上边缘位置发生了变化,即使再厉害的软件也解决不了问题,必须从系统设计的角度,排除环境光的干扰,同时要保证主动照明光源的发光稳定性;当然通过硬件相机分辨率的提升也是提高精度,抗环境干扰的一种办法;第二：工件位置的不一致性一般做测量的项目,无论是离线检测,还是在线检测,只要是全自动化的检测设备,首先做的第一步工作都是要能找到待测目标物;每次待测目标物出现在拍摄视场中时,要能精确知道待测目标物在哪里,即使你使用一些机械夹具等,也不能特别高精度保证待测目标物每次都出现在同一位置的,这就需要用到定位功能,如果定位不准确,可能测量工具出现的位置就不准确,测量结果有时会有较大偏差;第三：标定一般在高精度测量时需要做以下几个标定,一光学畸变标定如果不是用的软件镜头,一般都必须标定,二投影畸变的标定,也就是因为安装位置误差代表的图像畸变校正,三物像空间的标定,也就是具体算出每个像素对应物空间的尺寸;不过目前的标定算法都是基于平面的标定,如果待测量的物理不是平面的,标定就会需要作一些特种算法来处理,通常的标定算法是解决不了的;此外有些标定,因为不方面使用标定板,也必须设计特殊的标定方法,因此标定不一定能通过软件中已有的标定算法全部解决;智能制造领域中,工业机器人的定位是所有功能中相对较难的一种,由于对于作业精度和作业速度的需求,该功能的难点主要在于标定图像坐标系与外部坐标系的映射精确度与标定速度的提升,定位过程中的精确度与速度的提升等;第四：物体的运动速度如果被测量的物体不是静止的,而是在运动状态,那么一定要考虑运动模糊对图像精度模糊像素=物体运动速度相机曝光时间,这也不是软件能够解决的;第五：软件的测量精度在测量应用中软件的精度只能按照1/2—1/4个像素考虑,最好按照1/2,而不能向定位应用一样达到1/10-1/30个像素精度,因为测量应用中软件能够从图像上提取的特征点非常少;。
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机器视觉中光源选型的基本要素
在机器视觉中，获得一张高质量的可处理图像至关重要。
机器视觉系统之所以成功，首先要保证图像质量好，特征明显。
反之，如果图像质量不好，特征不明显，会使机器视觉系统变得不可靠或鲁棒性不高，甚至导致项目失败。
因此，光源选择技能是必须的，下面为大家介绍光源选型的基本要素：1. 光源颜色良好的光源颜色选择可以使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，即，特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别，从而易于特征的区分。
为了最大程度区分被观察物和背景，通常选择互补色光源，例如，当被观察物为绿色时，选择红色光源背景能提高对比度。
当被观察物中混杂一些我们不希望看到的杂质时，通常选择与杂志颜色相同的背景光源颜色，这样可以在视觉效果上滤除杂质干扰。
检测微小尘粒时，紫外光是一个良好选择。
例如在晶片尘粒检测时，通常用到紫外光。
2. 照明方式良好的照明方式应该保证需要检测的特征突出于其他背景。
照明方式有很多中，例如前向照明、背向照明、同轴光照明等，根据不同的应用背景，不同的照明方式直接与项目成败相关。
当需要突出物体轮廓时，通常采用背向照明，即被观察物位于光源和高速相机之间。
多种方式的前向照明此外，在一些特殊应用场合，灵活使用定制的照明方式也很重要。
例如，为了节省光源和高速相机的摆放空间同时又达到光源从一定角度照射的效果，可使用反射镜，科天健自主研发的焊缝跟踪系统将高速相机和激光线发射器固定在一个小盒子内，通过一个反射镜改变激光线方向，使激光线和高速相机光轴方向呈大角度，以便针对焊缝进行激光三角测量。
焊缝跟踪照明系统3. 其他要素光源的亮度、鲁棒性也是光源选型中不可忽略的要素。
亮度：当选择两种光源的时候，最佳的选择是选择更亮的那个。
当光源不够亮时，可能有三种不好的情况会出现。
第一，高速相机的信噪比不够；由于光源的亮度不够，图像的对比度必然不够，在图像上出现噪声的可能性也随即增大。
其次，光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深。
另外，当光源的亮度不够的时候，自然光等随机光对系统的影响会最大。
鲁棒性：是指光源是否对部件的位置敏感度最小。
当光源放置在摄像头视野的不同区域或不同角度时，结果图像应该不会随之变化。
方向性很强的光源，增大了对高亮区域的镜面反射。