机器视觉与视觉光源解析
机器视觉系统——光源篇
机器视觉——光源篇收藏一、为什么要使用光源•目的将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像•地位机器视觉三大技术（采像技术，处理技术，运动控制技术）之一•重要性直接影响系统的成败，处理精度和速度二、光源的种类•理想的光源应该是明亮，均匀，稳定的•视觉系统使用的光源主要有三种高频荧光灯光纤卤素灯LED（发光二极管）照明•高频荧光灯使用寿命约1500－3000小时优点：扩散性好、适合大面积均匀照射缺点：响应速度慢，亮度较暗•光纤卤素灯使用寿命约1000小时优点：亮度高缺点：响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化•LED灯使用寿命约10000－30000小时可以使用多个LED达到高亮度，同时可组合不同的形状响应速度快，波长可以根据用途选择三、LED光源的优势•可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；•可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；•通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；•使用寿命长（约3万小时，间断使用寿命更长）；•反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度；•电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯；•运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方面体现出更大的优势；•可根据客户的需要，进行特殊设计。
四、LED光源的颜色•主要颜色红色蓝色绿色白色•其他颜色橙色红外紫外五、照明技术的基础知识1、照射光的种类(1)直射光主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产生相对高的对比度图像。
(2)漫射光（扩散光）各种角度的光源混合在一起的光。
日常的生活用光几乎都是扩散光。
(3)偏振光在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动的光。
通常是利用偏光板（片）来防止特定方向的反射。
(4)平行光照射角度一致的光。
太阳光就是平行光。
发光角度越窄的LED直射光越接近平行光。
对比度：对比度对机器视觉来说非常重要。
机器视觉应用的照明的最重要的任务就是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，从而易于特征的区分。
机器视觉(相机、镜头、光源 )全面概括
机器视觉（相机、镜头、光源）全面概括分类：机器视觉2013-08-19 10:52 1133人阅读评论(0) 收藏举报机器视觉工业相机光源镜头1.1.1视觉系统原理描述机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。
机器视觉系统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。
2.1.1视觉系统组成部分视觉系统主要由以下部分组成1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备2.1.1.1相机篇详细介绍：工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机（摄像机）而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD（ChargeCoupled Device）或CMOS（Complementary Metal OxideSemiconductor）芯片的相机。
CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。
它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。
CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。
这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。
典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。
CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。
CMOS图像传感器的开发最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路(VLSI) 制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。
CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。
机器视觉光源介绍
监控行业 包装（透过塑料包装） 检测洒瓶异物 电子、半导体检测
可先波长：365-405nm 应用高精度场合
检测金属表面细微划痕 验钞防伪检测 UV固化油墨 烟盒防伪检测
由LED中心波长为850/940nm阵列而成，一般 波长越长穿透性越好，可根据红外相机的 CCD芯片感应波长自由选择，利用穿透性好 的特性来获取理想的图像。适合透过固体或 液体的染料、油墨来观察内容的有无、异物 及字符识别等
显微镜照明
清的部分，是边缘检测、金属表面的刻字和
损伤检测的理想选择
低角度无影光源
独特的照射结构，实现均匀 照射\高效的低角度照明，增 强表面特征\ 提高缺陷对比度 可减反光或耀斑
BGA\QFP位置检测 集成电路料带检测 连接件管教间距及偏移检测 瓶盖裂痕检测
低角度无影光是采用独特的照射结构，从 LED发出的光均匀地扩散照射，柔性线路板 以90度照身角度固定，经漫反射板折射后低 角度照射在被测物体上，对目标区域进行高 效的低角度照明，以强化表面特征。
高亮条形光源
亮度高，方向性好 尺寸灵活多变 结构\角度可自由组合\调整 安装方便、结构紧凑 适用范围广泛
大尺寸液晶面板缺陷检测 金属表面缺陷检测 印刷字符缺检测 连倿器引脚平整度检测 表面裂缝检测 边缘缺陷检测
由高密度直插式LED阵列组成，适合大幅面 尺寸检测。多个条形光源可自由组合，照射 角度也可自由调整，某些情况下可代替环形 光。
均匀性高、尺寸灵活多变 高均匀条形光源 结构\角度可自由组合\调整
安装方便，结构紧凑
大面积尺寸测量 金属表面缺陷检测 印刷字符缺陷检测 边缘缺陷检测
由高密度贴片式LED阵列组成，高亮度高均 匀的特点，可当前向光使用亦可背部光使 用，在某种情况下，用于背部光配套线阵相 机在高速运动时可达到理想的效果。
机械视觉之光源
1. 人眼可见的光谱范围:380n2. 光源的作用：获得对比度鲜3. 图像质量的好坏取决于：1） 将感兴趣2） 尽量消除3） 提高信噪4） 减少因4．LED 光源颜色选择的依据就是不同波长的光源。
5．LED 光源可以分为2大类6．正面照明用于检测 物体的纯净度；7．正面光源按照光源结构可以8．环形灯用得最多，包括9．直射环形，适合 不反光物10．Dome 灯，也算漫反射的阴影。
主要用于检测球型或曲11．看图写出光源内型380nm-780nm 之间；比度鲜明的图像； ：图像边缘是否锐利；具体来说有以下四点：感兴趣的部分和其它部分的感兴趣的部分和其它部分的灰度值差异加大灰度值差异加大； 量消除不感兴趣的部分； 高信噪比高信噪比，，利于图像处理； 少因少因照射照射照射角度角度角度，，材质对图像的影响；依据：根据不同检测物体的表面特征和材质根据不同检测物体的表面特征和材质，，选用不大类：一类是正面照明，一类是背面照明； 物体的表面特征；背面照明用于 检测物体的轮廓 可以分为，环形灯、条形灯条形灯、、同轴灯 和 方形灯直射环形，漫反射环形, Dome 灯 等； 反光物体 的检测；漫反射环形，适合 反光物体 反射的一种，但它是通过 半球型的内壁 多次反射型或曲面物体。
本图是： 直射环形(垂直照选用不同的颜色选用不同的颜色，，也或者 通明物体的形灯。
检测 反射，可以完全消除垂直照射)本图是：带角度环形本图是：低角度环形环形水平照射环形本图是：水平照射本图是：直射漫反射漫反射本图是：低角度低角度漫反射本图是：同轴光灯本图是：背光照明12．直接照射环形按照射角度分，有直射环形(垂直照射), 带角度环形, 低角度环形和水平照射环形等。
可以理解就是：每个LED的光轴和环形灯外壳之间（其实就是与水平面）的夹角，依次为0°，20°，60°, 90°(具体情况可能会稍有变化)。
不同的角度适合不同的检测要求。
浅谈机器视觉的光源
浅谈机器视觉的光源1.机器视觉中光源的作用A．照亮目标，提高亮度；B．形成有利于图像处理的效果；C．克服环境光干扰，保证图像稳定性；D．用作测量的工具或参照物。
光源是机器视觉系统最为关键的部分之一。
好的光源能够输出一幅好的图像，从而改善整个系统的分辨率，简化软件的运算。
通过合适的光源设计可以使图像中的目标信息与背景信息最佳分离，从而大大降低图像处理的算法难度，同时提高系统的精度和可靠性。
目前，还没有一个通用的机器视觉照明设备，因此针对每个特定的案例，都要设计合适的照明装置，以达到最佳效果。
一幅好的图像应该具备如下条件：A．对比度明显,目标与背景的边界清晰；B．背景尽量淡化而且均匀，不干扰图像处理；C．与颜色有关的还需要颜色真实，亮度适中，不过度曝光。
图1如图1所示，上排三幅为图像效果比较差的示例，对比度差将导致目标很难与背景分离，均匀性差会导致很难找到一个全局的灰度判别标准，一致性差会导致目标提取不完整等问题，下排三幅图分别为对比度、均匀性、一致性比较好的情况，这样的效果图像处理和信息提取都将会很简单、很稳定。
2.常见的视觉光源能够发光的物体称为光源，目前所采用的光源分为两大类：自然光源和人造光源。
天然光源主要是指日光，其次还包括星光等，能够有效利用的主要是日光，星光只能用作导航的参照物；早期的人造光源主要是燃烧燃料的一些灯具，例如蜡烛、油灯或者燃烧木材和煤炭等；各种电力驱动的光源是近现代出现的，其种类有很多，例如：热辐射类(白炽灯、卤钨灯)、高低压气体放电灯类(高压汞灯、钠灯)、荧光灯和电致发光的固态光源(发光板、发光二极管)等。
机器视觉常用的一些光源主要有：氙灯、高频荧光灯、光纤卤素灯、发光二极管等。
图2：常见机器视觉光源的对比LED光源的优势:（1）可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；（2）可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；（3）通过散热装置使散热效果更好，光亮度更稳定；（4）使用寿命长；（5）反应快捷，可在10us或更短的时间内达到最大亮度；（6）电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯;（7）运行成本低;（8）可根据客户的需要，进行特殊设计。
【机器视觉】机器视觉光源详解...
【机器视觉】机器视觉光源详解...00. 目录文章目录•o00. 目录o01. 自然光介绍o02. 光的颜色介绍o03. 机器视觉光源o▪ 3.1 环形光源▪ 3.2 条形光源(常规型)▪ 3.3 条形光源(非标型)▪ 3.4 条形组合光源▪ 3.5 高亮高均条形光源▪ 3.6 面光源(背光源)▪ 3.7 平行面光源▪ 3.8 开孔面光源▪ 3.9 侧面道光背光源▪ 3.10 同轴光源▪ 3.11 直角同轴光源▪ 3.12 高亮高均同轴光源▪ 3.13 同轴平行光源▪ 3.14 线性光源▪ 3.15 圆顶光源▪ 3.16 隧道光源o04. 附录01. 自然光介绍在生活中，光主要来自于太阳光，而太阳光的辐射也是最为全面的，虽然太阳光看起来是没有颜色的，但是太阳光的组合成分却是最为复杂，即太阳光是复合光线，接下来介绍下太阳光的组合成分；太阳光主要分为两部分：不可见光，可见光；不可见光主要分为红外区域的不可见光和紫外区域的不可见光：可见光主要是波长为760nm~380nm 的光，而这部分光可以通过对太阳光使用三棱镜色散获取到；在表现不同的可见光中，不同波长的光线呈现不同的颜色，即波长决定特定颜色的特征；在日常生活中，太阳光/白光包含多种颜色波段的光，而这种白光可以通过三棱镜进行分解，这些我们在初级物理中即可了解到；机器视觉光源主要用到的是可见光、部分红外光、部分紫外光；02. 光的颜色介绍机器视觉中光的颜色介绍（1）白色光：机器视觉中白色光分为冷、暖、中间色调颜色，通常在拍摄彩色图像时使用此类光源效果较好，如果对于彩色图像中某一部分有特殊需求，可以另做相关操作；（2）蓝光：三原色光中的其中一种，比较适用于银色背景下的目标物的打光；（3）红光：同属于三原色光中的一种，可以透过一些比较暗的物体，也可以根据颜色的吸收等不同的方法，实现不同打光效果，突出检测目标的特征，并且红色光源能够提高对比度；（4）绿光：主要针对于红色背景、银色背景，并且在3C 应用中，传送带多数为绿色；（5）红外光：属于不可见光之一，透过力强，对于塑料穿透性好，可以将封装好的金属电路等内部元件显示出来，在此种应用场景下，效果和 X 射线一样好，且对于人体无伤害；（6）紫外光：属于不可见光之一，波长较短，且穿透力强，主要应用于证件检测，触摸屏ITO 检测，点胶溢胶检测，金属表面划痕检测等；（7）X-ray 激光：波长短，穿透性好，可以用于透视检测、轮毂划痕及裂纹检测等；可见光的三原色光的三原色包括R 、G 、B （红、绿、蓝）三种颜色的光，生活中以及工业视觉中不同颜色的光均可以通过以上三种光进行合成；如下：红 + 绿 = 黄红 + 蓝 = 青红 + 绿 + 蓝 = 白且红、绿、蓝三种颜色均不能被再次分解，适用这三种颜色基本可以形成所有的颜色；如下示例图像所示的加色规律：根据光的颜色以及光的冷暖，可以将不同颜色形成一个色环，如下图所示，相邻的颜色是相似色，相对颜色是相对色；机器视觉系统中光源的作用1.强化特征，弱化背景2.突出测量特征3.提高图像信息4.简化算法5.减低系统设计的复杂度6.提高系统的检查精度、速度03. 机器视觉光源3.1 环形光源机器视觉光源工业照明检测LED光源环形光源产品描述环形光源采用高柔性基板材质，独特的制作方法，可以任意角度弯曲，以构成具有最佳外径、内径和照射角度的照明系统。
机器视觉相机光源镜头分类
机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。 机器视觉系统是指通过机器视觉产品将被摄取 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。
光源分类
• 6、线性光源：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。 • 7、同轴光：同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减 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。 • 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， 尤其适合作为镜头的同轴光源等，高效散热装置，大大提高光源的使 用寿命。 • 9、组合条形光：四边配置条形光，每边照明独立可控制；可根据被 测物体要求调整所需照明角度，适用性广。 • 10、对位光源：对位光源速度快，视场大；精度高；体积小；便于检 测集成，亮度高，可选配辅助环形光。
灵活性高，可扩充性强，支持远距离传输，支持多点传输，技术成熟， 鲁棒性强，成本低 • USB3.0 灵活性高，传输距离短，可靠性低，技术不成熟
镜头分类
• 镜头的基本参数： • FOV：视野范围；WD：镜头第一个工作面到被测物体的距离；DOF： 景深； β：光学放大倍率；NA：数值孔径；Flange dis tance：后背焦 • 镜头的分类： • 1、按相机的不同分为面阵镜头和线阵镜头 • 2、按焦距分为定焦镜头和变焦镜头 • 3、按放大倍数分为定倍镜头和变倍镜头 • 4、按远心类型分为物方远心镜头、像方远心镜头和两侧远心镜头
机器视觉系统的组成
• 图像获取：光源、镜头、相机、采集卡、机械平台 • 图像处理与分析：工控主机、图像处理分析软件、图形交互界面 • 判决执行：电传单元、机械单元
机器视觉之光源
LED光源的优势
• 可根据不同需求制成各种形状、尺寸及各种照射角度 • 可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度 • 通过散热装置，散热效果更好，光照亮度更稳定 • 使用寿命长（约3万小时，尖端使用寿命更长） • 反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度 • 电源带有外出发，可以通过计算机控制，起动速度快 • 运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方
光源的作用
照明目标，提高目标亮度
形成最有利于图像处理的 成像效果，降低系统的复 杂性和对图像算法的要求
克服坏境光的干扰，保证 图像的稳定性，提高系统 的精度和效率
用作测量的工具和参照
2.光源的分类及特点
光源的分类及特点
在机器视觉里的光源主要是指人造光源，是 人为的将各种形式的能量（热能、电能、化 学能）转化成光辐射的器件。 理想的光源应该是明亮， 均匀， 稳定的 • 视觉系统使用的光源主要有三种 • 高频荧光灯 • 光纤卤素灯 • LED（发光二极管）光源
面体现出更大的优势
LED光源的分类
条形光源
>> LED均成直线或其组合排列，照度高，光 源指向性强，照明效果也符合直线型规律或 其叠加。 >>采用特殊光学透镜，有效改变LED照射角 度。 >>采用标准模具成型、拼接安装，结构稳定 >>可选漫射版导光，光线均匀。
环形光源
>>用超高亮度LED高密度安装，提供红、绿、 蓝、白、红外、紫外等颜色； >>在一定工作距离下，光束集中亮度高，均匀 性好，照射面积相对较小； >>用于塑胶容器检查、工件螺孔定位、标签检 测、管脚、集成电路印子检测等类似用途。 >>用于文字形状识别和缺陷检测。
机器视觉之光源基础知识
光源基础知识使目标上的感兴趣区域与其它区域有尽可能大的区别。
在确定了光源和照明方式后，设计照明系统最后一步也是最重要的一步就是实验。
在现实世界中，目标表面特性并非单一，光源与目标物体的相互作用往往是各种现象的组合，有些难以用理论做出准确的描述。
通过实验可以验证设计的正确性，同时在实验中，改变影响图像的因素，如：目标在视场中的位置及相对于光源的角度，光源的亮度等，可以进一步验证系统的可靠性和稳定性。
总之，设计光源系统，最终目的是：最大程度地增强感兴趣特征的对比度，抑制和减少目标上其它部分的影响，抑制外部环境的影响。
下面简单介绍机器视觉照明技术中的一些基本概念。
光源能够实现照明的光源有许多种类型，但在机器视觉中，应用最多的是卤素灯、荧光灯和LED灯。
近些年来，LED技术发展很快，加上其固有的一些特点，如：寿命长、亮度稳定、可构成不同形状和光谱、可频闪和功耗低等，逐渐在机器视觉使用的光源中占主导地位。
当然，在色彩检测中，荧光灯以其色还原性好的特点仍有大量应用，在高亮度应用场合，卤素灯还有自己的优势。
亮场照明和暗场照明亮场照明和暗场照明描述光源和摄像机的相对位置，是机器视觉照明技术中常见术语之一。
在摄像机垂直于被检测目标的情况下，亮场照明和暗场照明的定义是：假设检测目标具有平坦、光滑的表面（镜面），摄像机处置放在目标中心的上方，由图可见，在“W”二个“V”内发出的光，经目标表面反射，全部落在镜头的范围内，称作亮场照明；而从在“W”二个“V”外发出的光，经目标表面反射，没有光线落入镜头的范围内，称作暗场照明。
当目标表面有缺陷时，如：等，亮场照明，缺陷部位的反射光不再落入镜头的范围，形成低灰度值区，与背景产生反差；暗场照明正好相反，缺陷部位的反射光进入镜头，产生高灰度值区。
亮场照明和暗场照明的概念还可以推广到摄像机不是和目标表面垂直的场合，如图所示：前照明和背光照明前照明和背光照明是描述摄像机、光源和被检测目标相对位置的。
图像与机器视觉之光源篇
自然光源和人造光源大都是由单色光组成的复色光。不同光源在不同光谱上辐射出不同的光谱功率，常 用光谱功率分布来描述。若令其最大值为 1，将光谱功率分布进行归一化，那么经过归一化后的光谱功率分布 称为相对光谱功率分布。 3. 空间光强分布
对于一般光源，它的颜色与任何温度下的黑体的黑体辐射的颜色都不相同。这时的光源用相关色温表示。 在均匀色度图中，如果光源的色坐标点与某一温度下的黑体辐射的色坐标点最接近，则该黑体的温度称为该 光源的相关色温。
5. 光源的颜色 光源的颜色包含了两方面的含义，即色表和显色性。用眼睛直接观察光源时所看到的颜色称为光源的色
外形尺寸 315*25*21mm，发光区 300*17mm
CT-D415*25R3-X
3排
有比日光灯管超长的使用寿命
深圳市科视创科技有限公司 TEL：0755-36897097 FAX：0755-81758313 E-mail: costrong@ QQ：52141739
深圳市科视创科技有限公司
条形光源组合照射大面积的电路板， 照射面大且照射均匀，特征很明显。
深圳市科视创科技有限公司
条形光源规格型号表
类型
型号
LED 排数
参数说明
CT-D37*12R2-X
2排
外形尺寸 37*12*17mm，发光区 27*10mm
CT-D65*25R3-X
3排
外形尺寸 65*25*21mm，发光区 50*17mm
CT-D115*25R3-X
3排
外形尺寸 115*25*21mm，发光区 100*17mm
激光器
白炽灯、卤钨灯 黑体辐射器 汞灯 荧光灯 钠灯 金属卤化物灯 氚灯 空心阴极灯
机器视觉系统中的光源
机器视觉系统中的光源一、概述光源是机器视觉系统中重要的组件之一，一个合适的光源是机器视觉系统正常运行的必备条件。
因此，机器视觉系统光源的选择是非常重要的。
使用光源的目的是将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像；将运动目标‘凝固’在图像上；增强待测目标边缘清晰度；消除阴影；抵消噪声。
机器视觉有三大技术即采像技术，处理技术，运动控制技术，而采像技术离不开光源，光源的选择及其性能直接影响系统的成败，影响处理精度和速度。
所以光源在机器视觉系统中起到了举足轻重的作用。
为机器视觉系统选择光源时，最基本是要考虑亮度、光源的位置、表面纹理与形状、鲁棒性、色彩等因素，只有光源在满足生产管理或是质量检测时对于这些因素的要求，才能获取清晰的图像资料，作为准确的数据信息供工作人员使用。
因此，选择光源时要考虑的这些因素，可以说是最基本的因素，是判断光源是否可用的依据。
然而，机器视觉系统光源的种类比较繁多，想要达到更佳的效果，就要在确保可用的基础上，具体到选择合适的种类。
二、光源的评价要素1）对比度对比度对机器视觉来说非常重要。
机器视觉应用的照明的最重要的任务就是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，从而易于特征的区分。
对比度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。
好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。
2）鲁棒性鲁棒性就是对环境有一个好的适应。
好的光源需要在实际工作中与其在实验室中的有相同的效果。
3）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。
光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深。
4）均匀性均匀性是光源一个很中要的技术参数。
均匀性好的光源使系统工作稳定。
5）可维护性可维护性主要指光源易于安装，易于更换。
6）寿命及发热量光源的亮度不易衰减过快，这样会影响系统的稳定，增加维护的成本。
发热量大的灯亮度衰减快，光源的寿命也会受到很大影响。
三、机器视觉系统中的光源的种类3.1光源种类目前的机器视觉系统光源市场，最为常见的光源主要有高频荧光灯、光纤卤素灯以及LED灯三种。
机器视觉系统详解 ppt课件
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第二节：照明方式的分类
在机器视觉系统中一般使用透射光和反射光。
反射光
透射光
光源
相机
光源
相机
产品
产品
光源
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第三节：光源的分类及比较
萤光灯 卤素灯+光纤导管 LED光源 其他（激光、紫外光等）
其中LED光源凭借其诸多的优点在现代pp机t课器件 视觉系统中得到越来越多的应用。 5
第五节：远心镜头
在测量系统中，有一些因素影响测量的精度与重复性。 1. 物体位置变化引起的比例尺变化 2. 畸变 3. 投影误差 4. 物体边缘测量误差大 采用远心镜头可以很大程度的降低
以上误差，甚至消除这些误差。 远心镜头的口径至少要与需要观察的物体
尺寸相等或更大。
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第六节：选择镜头的原则
1. 机器视觉镜头可支持的最大的CCD尺寸不能小于所搭配 的相机中CCD传感器芯片的尺寸 。 .如果镜头尺寸比 CCD靶面尺寸小,图片边缘会出现黑场,即只有中间一个 圆圈的视场是有效的.
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2.镜头接口要跟相机接口匹配安装，也可通 过转换匹配安装 。
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3.镜头的工作距离要适当。
• C/CS能够匹配的最大的图像传感器的尺寸不超过1“。
• F-Mount，卡口，没有螺纹。
• 其他类型
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第三节：镜头各个参数间的关系 光圈大通光能力大，光圈小通光能力小； 光圈小则景深大，光圈大则景深小；
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第四节：镜头的分类
按照等效焦距分为
机器视觉镜头选用原则、光源、相机解析
基本参数镜头的主要参数有焦距、分辨率、工作距离、景深、视野范围、畸变量等。
分辨率：指在像面处镜头在单位毫米内能够分辨的黑白相间的条纹对数，受镜头结构、材质、加工精度等因素的影响。
下图的分辨率为1/2d，其中，d为线宽。
分辨率的单位为lp/mm（线对/毫米）。
镜头和相机的分辨率影响最终成像的质量。
工作距离：一般指镜头前端到被测物体的距离，小于最小工作距离、大于最大工作距离的系统一般不能清晰成像。
景深：以镜头最佳聚焦时的工作距离为中心，前后存在一个范围，在此范围内镜头都可以清晰成像。
景深受焦距和光圈的影响：镜头的焦距越短，景深的范围就越大，光圈越小，景深就越大视野范围：图像采集设备所能够覆盖的范围，即和靶面上的图像所对应的物平面的尺寸。
焦距：镜头焦距与凸透镜的焦距概念略有不同，因为镜头是多个凸透镜组合而成的。
焦距是从镜头的中心点到胶平面上所形成的清晰影像之间的距离。
根据焦距能否调节，可分为定焦镜头和变焦镜头两大类。
畸变量：因凸透镜的固有特性造成的成像失真，无法完全消除。
畸变像差只影响成像的几何形状，而不影响成像的清晰度。
选用原则在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标在图像传感器的光敏面上。
镜头的质量直影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。
第一步选择合适的镜头接口常用的镜头接口类型有C口、CS口、F口等，在选用镜头时要首先确定镜头的接口类型。
第二步确定焦距焦距是相机最主要的参数之一，一般先考虑焦距是否能够满足需求。
根据系统的整体尺寸和工作距离，结合靶面尺寸和待测范围的比值可以计算出镜头的焦距。
第三步确定靶面尺寸镜头的靶面尺寸要大于相机的靶面尺寸，否则进光量可能会导致图像信息的缺损。
第四步根据项目需求，综合考虑分辨率、畸变、景深等参数，根据光照环境确定光圈。
机器视觉硬件中的光源光源选用1.形状自由度高，可以组合成各种形状、尺寸，能够自由调整照射角度，可以根据客户需要定制；2.可以根据需要制成各种颜色，并可以随时调整亮度；3.光源散热性好，光亮度稳定，使用寿命长，可连续使用约数万小时；4.反应快捷，可在极短时间内达到最大亮度；5.运行成本低，性价比较高。
机器视觉光源概述、对光源的要求
机器视觉光源概述、对光源的要求一、机器视觉光源概述、对光源的要求机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、IO卡等)。
一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。
一个典型的工业机器视觉系统包括:光源、镜头（定焦镜头)、变倍镜头、远心镜头、显微镜头)、相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡）、图像处理软件、监视器、通讯Ⅰ输入输出单元等。
二、为什么要使用光源?目的:将被测物体与背景分离，获取高质量、高对比度的图像，好的光源可以很大程度上减少无关的背景信息，突出被测物体的特征。
重要性:直接影响处理精度和速度，甚至机器视觉系统的成败，优秀的打光工程能够降低算法开发的难度。
三、机器视觉对光源的要求(1)对比度:给被检测物体打光的根本目的就是提高缺陷与背景的对比度，将缺陷凸显出来，便于机器视觉算法进一步处理。
它是光源选择的最重要参考之一。
(2)均匀性;不均匀的照明会给后期的图像处理带来诸多不便，甚至会使得采集的图像变得没有处理的价值。
例如光滑的零件会产生镜面反射，因此会在其表面产生耀眼的光斑，如果缺陷刚好被光斑覆盖，就会出现漏检或者误检的情况。
(3)亮度:亮度太大的话，缺陷可能会被淹没，亮度太小，缺陷的对比度可能也会不明显，打光也就失去了原有的意义，所以要合理选择光源的亮度。
(4)稳定性:是指光源在一个时间范围之内稳定的发光。
(5)成本与寿命:价格很高的不一定是最合适的，也不一定承受的起。
光源的使用寿命越长越好，一来可以减少开支，二来可以减少更换光源带来的系统调整。
四、光学基础光：可见光的色散谱根据波长依次为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
对应的波长（频率)在下表列出。
绿光波长为500-560nm，黄色波长为580-595nm。
机器视觉 - 光源
美国AI和英国Gardasoft频闪控制器
配合美国AI光源使用
配合任意品牌光源使用
激光光源
激光在汽车行业的应用
隧道三维重建
在木材行业的应用
卤素光源和显微镜光源
多种光纤可选
卤素灯箱
高性价比,与多种显微镜配套使用
illumination
同轴灯的妙用1
平整度检测，利用二维图 象解决三维检测问题。
亮
暗
illumination
同轴灯的妙用2
同轴灯的平行性比较好，可代替准 直背光，用于圆柱形物体尺寸检测
普通的背光
illumination
准直光源
双侧远心镜头 +远心光源 效果更好
背光的妙用
背光当做正面漫反射照明
业界领先的高均匀性超亮线扫描光源，适用于高反光物体表面的检测
原图像短边分辨率为8K，上图用普通聚光光源会有 颗粒感，下图为高均匀线扫描光源，消除反光、炫光
检测要求分析 1
表面特征检测(文字,标示)
特征印刷在物体表面
特征突出于物体之上
普通光源
特征凹于物体之下
DOME光源
illumination
圆顶式光源是一种经过 多次漫反射无影光源， 光源底部密集排列的 LED发出的光线，通过 半球形内腔壁涂有的特 殊漫反射材料反射，均 匀地、多角度地照射到 被测物体。适用于表面 凹凸不平，反光的金属 物体检测
全新DOME光源，亮度提高了3倍！
普通光源
DOME光源
线扫描光源
illumination
紫外光源的激发性实例
紫外光源在汽车点火塞中的应用--检测胶水的灌涂质量
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上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发
机器视觉与视觉光源解析
机器视觉是一个系统的概念，运用现代先进的控制技术、计算机技术及传感技术，表现为光机电的结合。
为什么要采用机器视觉
节省时间、降低生产成本、优化物流过程、缩短机器停工期、提高生产率和产品质量、减轻测试及检测人员劳动强度、减少不合格产品的数量、提高机器利用率。
1、光源为什么那么重要
好的打光方式等于成功了一大半，光源调制目标信息后传递探测器给（将目标想成我们自己）探测器所获得的光线必须包含足够的信息以便分离感兴趣的主要特征信息，并便于处理器将它们区分开来(光源是基准，打光有技巧）我们的目标就是最大化感兴趣区域的特征同时抑制其他的特征。
2、照明规则
光线太暗会影响视觉系统
上海嘉肯光电科技有限公司:机器视觉光源的研发 光线太亮会影响视觉系统
照明的主要功能是产生光学信号
减少噪声是照明要解决的主要问题之一
只有来自于目标并到达镜头的光线才是有效的光线
进入镜头但非来自目标的光线为杂散光，它降低图像质量
来自目标任意点的光线都应填满镜头的入瞳
3、光源选择的注意事项
相机的光谱响应特性、形状、打光方式、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）。
选择原则：满足应用、综合考虑；理论分析+实验。
上海嘉肯光电科技有限公司是一家专业从事机器视觉光源的研发、生产和销售为一体的高新技术企业。
以工业检测、机器视觉、图像处理、科学研究等领域为主要研发及经营方向。
此外，公司还代理工业镜头、工业相机、图像采集卡、图像处理软件和各类视觉附件。
上海嘉肯光电科技有限公司将坚持“用心，创造未来”的企业经营理念，并持续不断地把最优秀、性价比最高的视觉产品提供给广大用户，以不断满足客户日益增长的要求。