机器视觉光源选型及应用案例(PDF59页)
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。
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
机器视觉光源
当我们需要得到高对比度物体图像的时候,这 种类型的光很有效。但是当我们用它照在光亮 或反射的材料上时,会引起像镜面的反光。通 用照明一般采用环状或点状照明。环灯是一种 常用的通用照明方式,其很容易安装在镜头, 可给漫反射表面提供足够的照明。
机器视觉专业图像采集产品及设备供应商
直射光:入射光基本上来自一个方向,射角小,它能投射出物体阴影 散射光:入射光来自多个方向,甚至于所有的方向,它不会投射出明显的阴影
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LED光源
• 机器视觉光源照明技术基础知识
光谱:光是由单一的或多种成份的光谱组成
的,例如日光的光谱就是由从红外到紫外的 所有光谱组成的,人眼能感觉的光谱范围在 380nm至780nm之间,即从红色780nm到紫 色380nm。
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LED光源
• 机器视觉光源的分类和选型
以光源的外形来分类
• • • • • •
条状光源 环状光源 碗状光源 同轴光源 方形光源 点光源
环形直射光 环形漫反射光 环形低角度光 方形低角度光源 方形低角度漫射 方形直射
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LED光源
• 机器视觉光源的分类和选型
针对具体的应用,从众多的方案中选择一个最好的照明系统是整个图像处理系 统稳定工作的关键。遗憾的是,没有一个通用的照明系统能够适应各种场合。 但由于LED光源多形状及多颜色等特点,我们还是找到一些选光源的方法:
观察试验法(Look and Experiment-最常用的) 尝试着用不同类型的光源在不同的位置照射物体,然后通过相机观察图像 科学分析法(Scientific Analysis-最有效的) 分析成像的环境,推荐最好的解决方法。
机器视觉光源选型技巧与配光技术
迷你-模拟控制器(APC2424-1/2M)
命名规则
LTS
APC
24
24
1/2
M
迷你型
模拟控制器 电压
总功率 通道数
体积小不带外触发, 不带数字显示屏 单路最大功率24W
性价比高,便于控制成本
标准-模拟控制器(APC2424-1/2/4)
命名规则
LTS
APC
24
24
1/2/4
电
模拟控制器 电压
两条条光源照射
组合条光源照射
多用于大面积照射应用
视觉光源类型
环形/回型背光源
中间开圆形口(环形)
中间开方形口(回型)
PCB板或大面积(图为电池) 等检测,尺寸可定制
视觉光源应用
光源选用效果对比
回条型光背源光照源射照射
组合条光源照射
视觉光源类型
同轴光源
印刷条码字符检测
亮度较弱,照射面积不能太大 应用领域:
多色多角 度照射,能 准确反映物 体表面坡度 信息
电路板焊锡检测
37
视觉光源类型
定制光源
2米大背光,3米线光,根据客户要求进行各种定制
2米大背光源
3米长线光源
红外光应用
染料颜色过滤
白色前光
红外低角度前光
红外强背光
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紫外光应用
激发荧光、高散射率
40
不同波长的光聚焦位置会有差异
不同物体(玻璃)对不同波长的光折射率不同,在不同波长光 照下,镜头的焦平面也不同,消色差镜头的能力总是有限的。
白色条形光效果
白色环形光效果
光源选型介绍
光源选型案例
蓝色条光效果 红色条光效果
机器视觉光源选型
机器视觉光源在机器视觉系统中,获得一张高质量的可处理的图像是至关重要。
系统之所以成功,首先要保证图像质量好,特征明显。
一个机器视觉项目之所以失败,大部分情况是由于图像质量。
•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•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,处理精度和速度透明矿泉水瓶表面日期检测,通过打光使得原本不易区分的字符与背景区分开来,取得图像对比度。
色温波长照度灰度值色温是按绝对黑体来定义的,绝对黑体的辐射和光源在可见区的辐射完全相同时,此时黑体的温度就称此光源的色温。
低色温光源的特征是能量分布中,红辐射相对来说要多些,通常称为“暖光”;色温提高后,能量分布中,蓝辐射的比例增加,通常称为“冷光”。
指波在一个振动周期内传播的距离。
也就是沿着波的传播方向,相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。
波长λ等于波速V和周期T的乘积,即λ=VT。
同一频率的波在不同介质中以不同速度传播,所以波长也不同。
光照强度是指单位面积上所接受可见光的能量,简称照度[1] ,单位勒克斯(Lux或Lx)。
为物理术语,用于指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量。
指黑白图像中点的颜色深度,范围一般从0到255,白色为255,黑色为0,故黑白图片也称灰度图像,在医学、图像识别领域有很广泛的用途。
关键词基本概念基本概念波长VLight光源标准波长为:红光:625nm绿光:525nm蓝光:425nm紫外:375nm红外:850nm/940nm光源的种第一节 环形光源类与特点VLHX SERIESVlight环形光源涵盖0度,15度,30度,45度,60度,75度,90度打光案例环形光源一副好图片要满足:1,均匀性好:整幅图片的背景灰度值不能有过大差异2,对比度强:图像中需要提取的特征与背景的灰度值差值要大检测啤酒瓶盖隐形二维码,用环形UV光源取得效果检测金属工件表面激光字符,30度蓝色环形光源取得效果检测金属圆环的同心度,要求使用正面光,背景为反光金属,使用90度蓝色环形光源取得效果检测塑料大米袋表面字符,使用90度红色环形光取得效果图光源的种第二节 条形光源类与特点VLTX SERIESVlight条形光源分为三个系列,VLTX2(3排led),VLTX3(6排led),VLTXX2(加长3排led)打光案例条形光源一副好图片要满足:1,均匀性好:整幅图片的背景灰度值不能有过大差异2,对比度强:图像中需要提取的特征与背景的灰度值差值要大插针定位,使用四根六排条形光45度打光,取得理想效果图布匹检测,有无勾丝,污点使用4根白色条形光取得效果图包装盒表面字符检测,表面有镀膜,较为反光,使用4根白色环形光源远距离低角度打光,取得效果包装盒表面字符检测,表面有镀膜,较为反光,使用4根白色环形光源远距离低角度打光,取得效果光源的种第三节 Dome碗型光源类与特点VLBWG SERIES碗型光源打光案例一副好图片要满足:1,均匀性好:整幅图片的背景灰度值不能有过大差异2,对比度强:图像中需要提取的特征与背景的灰度值差值要大同时检测4个易拉罐底部二维码,使用外径262碗灯取得效果图。
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通过光学传感器等多种手段来捕捉并分析图像,从而实现自动检测及控制等自动化技术。
在机器视觉中,光源是至关重要的一个因素,光源的优劣与光源的选择将直接影响到图像获取的适宜性、成像质量以及处理效果等方面。
因此,本文将就机器视觉中光源的特点及选择应用进行详细地阐述。
1. 光源的种类在机器视觉中,可用的光源有多种类型,包括荧光灯、氙气灯、钨丝灯、LED灯等。
2. 光源的颜色光源的颜色对于图像的选择至关重要。
根据颜色的温度,可将光源分为冷光源和暖光源。
冷光源比较适合于追求精度和高亮度的应用,而暖光源则更多用于温和的应用以及成像效果对色彩的要求较高的领域。
3. 光源的亮度亮度是光源的一个非常关键的因素,可以通过灯泡的大小体积、功率等来进行调节。
在机器视觉中,光源的亮度决定了图像的清晰度和细节度。
一般来说,在机器视觉的应用中,需要对光源进行定制,以便实现对图像所需的光源强度的精确控制。
4. 光源的形式光源的形式决定了光束的散发结构及其能达到的场景范围。
常见的光源形式有点光源、线状光源及面散光源。
这些不同形式的光源适用不同的应用场景。
5. 光源的选择在进行光源的选择时,需要考虑到以下几个因素:1) 场景条件:光线越暗,光线控制就越需要得到侧重。
2) 对象的表面:不同的表面有不同的反光性,因此选择适宜的光源对于获得明确的成像效果是至关重要的。
3) 采集设备的类型:不同的摄像头有不同的基础要求,因此在进行光源的选择时需要根据采集设备的具体特点进行选择。
总之,机器视觉的光源对于机器视觉的应用以及图像处理有着非常大的影响。
因此在进行机器视觉设计及实践中,需要根据具体的采集目标,从多个角度出发综合考虑各因素,以便获得适宜的成像效果。
视觉光源资料及应用
环形光源 MR-DR series
照明结构
环形 DR##-A00 照明结构图
环形 DR##-A15 到 45 度角度照明结构图
角度示意图
环形光源角度是出光线与光源旋转主光轴的夹角。
选型指南
MR
DR
##
A##
R/G/B/W
默然产品 环形光源 光源外径 发光角度 颜色
光源参数表(电压均为 24V)
1
0.7W 1.2W 37 15 24 22
2
1.7W 2.3W 50 15 40 22
3
2.3W 3.6W 70 35 50 22
3
5.1W 8.1W 90 45 70 22
4
6.1W 9.2W 100 50 80 22
5
7.3W 12.1W 120 50 100 22
6
图号 1
上海默然光电有限公司
3
1
4.2W 7.1W 120 90 104 23
3
7.8W 13.1W 150 112 140 23
4
9.2W 15.8W 180 142 165 26
4
11.5W 18.6W 200 160 180 26
4
上海默然光电有限公司
MR-DR40-A90-
0.4W 0.6W 40 12 25 10.5 1
MR-DR150-A00-
12.5W 20.8W 150 25 130 22
9
MR-DR34-A15-
0.7W 1.2W 37 15 24 22
2
MR-DR40-A15-
1.8W 2.5W 42 15 30 21
2
15 度 MR-DR50-A15-
机器视觉光源选型及应用案例
机器视觉硬件选型及应用案例烟台致瑞图像技术有限公司高志伟机器视觉典型结构机器视觉技术核心输出特征提取预处理采集图像机器视觉技术主要包括图像采集和图像处理两个过程,整体以图像为中心展开,如何得到一副好的图像,是关乎整个系统成败的关键。
图像采集器件选择相机•分辨率•感光性能•其它镜头•视野•畸变•分辨率•其它光源•成像效果•空间限制•其它配件•滤光•偏振•转向•……相机选型1.根据项目精度要求,确定相机分辨率;2.考虑相机帧率是否满足要求;3.根据项目情况选择合适的数据传输接口;4.确定使用黑白相机还是彩色相机;5.尺寸大小等其他问题。
镜头选型1.根据相机芯片大小和工作空间限制确定使用镜头的焦距或者放大倍数;2.考虑是否需要选用远心镜头;3.确定镜头分辨率;4.确定畸变率能否满足要求;5.景深是否满足要求;6.镜头是否兼容相机芯片尺寸;7.超大视野或超小视野;8.是否需要考虑透过光谱;9.镜头是否要配合其他配件;10.价格是否合理等其他问题。
光源选型Ø了解项目需求,明确要检测或者测量的目标;Ø分析目标与背景的区别,找出两者之间最可能差异大的光学现象;Ø根据光源与目标之间的配合关系,初步确定光源的发光类型;Ø拿实际光源测试,以确定满足要求的打光方式;Ø根据具体情况,确定适用于客户的产品。
常用经典配光方式方向漫射背光平行背光暗场配光明场配光无影光光谱白光单色光混合光近红外近紫外光波动光谱方向背光应用主要用于边缘提取、透明体内部不透明体检测、贯穿型缺陷检测、狭缝和通孔内杂质检测锯齿缺陷检测按键位置检测检测饮料瓶封装检测马达转子检测漫射背光存在的问题和解决办法暗场配光-低角度照射取、冲压、浇铸、浮雕图案识别与检测,光滑表面划伤、裂痕检测低角度照射-常用光源明场配光-高角度照射主要用于表面粗糙程度不同区域的区分、边缘或内部有垂直断差或者比较陡峭(超过60度)边缘检测或测量、光滑表面雕刻图案、裂缝、划伤、低反光与高反光区域分离等高角度照射-常用光源无影光应用可以避免弯曲表面导致的不均匀无影光胶囊缺陷检测平面无影光-银行卡平面无影光-银行卡案例目录偏振光应用ITO电路检测与定位多通道光源应用多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI大幅面表面检测偏振光应用偏振片(偏光片)自然光入射折射光垂直于反射光反射光为线偏振光Brewster定律自然光入射线偏振片线偏振光圆偏振片=线偏振片+1/4波片(45度)光入射圆偏振光偏振光应用反光偏振光应用反光贴膜旋光方案目录偏振光应用ITO电路检测与定位多通道光源应用多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI大幅面表面检测ITO电路检测与定位ITO(铟锡金属氧化物)具有很好的导电性和透明性,可以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线,铟锡氧化物通常喷涂在玻璃、塑料及电子显示屏上,用作透明导电薄膜,同时减少对人体有害的电子辐射及紫外、红外辐射。
CCD机器视觉光源选型案例
6
被侧物体表面的的粗糙程度决定了镜面反射和漫反射成分的多少;
物体表面光反射规律由双向反射率分布函数(BRDF)表示。 反射光主要成分与反射面颜色一致。
2010-11-26
奥普特自动化科技有限公司技术部
7
存在性检测、计数、薄片边缘检测和定位、透明体表面和内部不透明异物 或脏污检测、透明体和半透明体突变型和部分渐变缺陷、镂空打标检测等
2010-11-26
奥普特自动化科技有限公司技术部
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奥普特自动化科技有限公司技术部
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奥普特自动化科技有限公司技术部
36
范围 紫外
可见光
红外
名称 真空紫外 远紫外 中紫外 近紫外
蓝紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 红-紫
近红外
中红外 远红外
缩写 UV-V UV-C UV-B UV-A
奥普特自动化科技有限公司技术部
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奥普特自动化科技有限公司技术部
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奥普特自动化科技有限公司技术部
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奥普特自动化科技有限公司技术部
17
原始图片涉密
被测物体表面的形状等宏观结构决定了镜面反射的方向。
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奥普特自动化科技有限公司技术部
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控制发光方向可以得到很稳定的结果。
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奥普特自动化科技有限公司技术部
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低角度圆柱两头打光,直接 反光无法进入镜头,但表面 的异常(字符、划伤)由于 反光程度不一样,可以呈现 与背景不同的灰度。
电池盖子字符检测
视觉光源资料及应用
角度示意图 环形光源角度是出光线与光源旋转主光轴的夹角。
选型指南
MR 默然产品
DR 环形光源
## 光源外径
A## 发光角度
R/G/B/W 发光颜色
光源参数表(电压均为 24V)
角度
型号
MR-DR50-A60MR-DR60-A60MR-DR75-A60MR-DR90-A6060MR-DR100-A6075 度 MR-DR120-A60MR-DR150-A75MR-DR180-A75MR-DR200-A75-
水平低 MR-DR75-A90-
1.9W 2.3W 76 41 56 10.5 1
角度 MR-DR96-A90-
2.4W
3W 96 61 80 10.5 1
2
90 度 MR-DR126-A90-
2.4W
3W 126 91 110 10.5 1
MR-DR150-A90-
3.9W 4.5W 153 116 130 10.5 1
功 率W
产品尺寸
颜色(R/G/B/W/IR/UV)
绿G蓝B
红R
外尺寸 A 发光区 B C
白W
外图号
1.08W 1.7W 30
30
15
2.7W 4.2W 50
50
33
11.8W 18.4W 100 100
83
21W 34W 200 200 183 48.2W 72.4W 300 300 283
上海默然光电有限公司
类型
型号
MR-TH2020 MR-TH3030 MR-TH5050 MR-TH6060 MR-TH7070 MR-TH8080 MR-TH9090 MR-TH100100 MR-TH130130 MR-TH150150 MR-TH180180 MR-TH200200 背光源 MR-TH250250 MR-TH280280 MR-TH300300 MR-TH350350
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。
机器视觉技术与应用实战-常用光源和定制光源的介绍(2定制光源)
条形组合光源
特点:条形组合光源,外壳灯罩拱状设计,内部选用高亮度LED,有效隔绝外部环境光干扰,如图。 应用领域:适用于流水线生产方式,散装料杂物检测。 ✓ 条形组合定制光源项目应用 ✓ 金属划痕检测
《机器视觉技术Biblioteka 应用实战》条形组合光源PCB基板印刷检测 条形光源侧面打光,可消除表面反光整体均匀对比突出。
点:亮度无级控制;外部触发输入,与相机同步;使光 源频闪照明,延长光源寿命;手动调节亮度。
➢ 数字控制器的控制电压有5V、12V、24V等系列,其特 点:0~255级亮度可控制;电脑及外部触发输入,与相 机同步;使光源频闪照明,延长光源寿命;手动和PC 两种方式均可调节亮度;PC控制可通过与电脑连接方 便集成。
《机器视觉技术与应用实战》
数字控制器调整和连接说明
《机器视觉技术与应用实战》
总结和习题思考
本节主要介绍了非标准定制光源的种类和特性以及应用场合和光源控制 器的说明,如 四边形漫射无影光源, 大功率面阵桶形光源,隧道线光源, 多角度环形光源等。
习题与思考 1.定制光源的流程? 2.具体了解几款定制光源特点,和应用场合? 3.光源控制器的分类和技术特点?
《机器视觉技术与应用实战》
光源模拟控制器
模拟控制器一般有1路,2路,4路光源输出可以选择,光源点亮模式有常亮和频闪两种,频闪控制电压有5V、 12V、24V等系列,光源的亮度是靠电位器控制。
特点 亮度无级控制,手动调节亮度 外部触发输入,与相机同步 结构简单,体积小,成本低 具备电压显示功能 常亮/常灭模式可选
定制光源的介绍
《机器视觉技术与应用实战》
非标定制光源一般是标准光源满足不了项目的技术要求,本节我们就一些项目中定制的光源介绍一 下,关于定制光源流程如下图
机器视觉与视觉光源课件
LED支架间距离测量
普通照明时支架与背景对比 度不强,无法正确找到两条 边,支架之间的距离很难测 量。使用背光照明方式时, 相机成像会将物体所挡部分 成黑色,其他部分成白色, 因此在图像中就形成了黑与 白的鲜明对比。
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,主要应用 于机械零件尺寸的测量、胶 片污点和透明物体划痕检测 等领域。
像摄取装置,分CMOS和CCD两种)把图像抓取到, 然后将该图像传送至处理单元,通过数字化处理, 根据像素分布和亮度、颜色等信息,来进行尺寸、 形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制 现场的设备装置
二 机器视觉的组成
(一)根据过程来分为四个过程
图像 采集
图像 处理
特性 提取
判决 和 控制
(二)根据组件来分
光源 光学系统
相机
图像采 集卡
输入输 出控制
显示器
图像处 理软件
三 机器视觉与视觉光源
机器视觉与视觉光源的关系
光源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至少30%的应用效果, 照明系统的好坏也直接关系到系统的成败
四 视觉光源的分类
(1)结构来分
环形光源
条形光源
视觉光源
谢谢
PCB焊盘字符检测
普通照明所产生的阴影无法 消除,不能很好的将PCB 板上的字符检测出来
RID球积分光源具有积分效果 的半球内壁,均匀反射从底 部360度发射出的光线,使整 个图像的照度十分均匀,主 要适合于曲面、表面凹凸、 弧形表面等物体的检测,同 样也可用于
(6)背光源
应用: 1. 机械零件尺寸的测量 2. 电子元件、IC的引脚、端子连接器检测 3. 胶片污点检测 4. 透明物体划痕检测等
CCD机器视觉光源选型案例
CCD机器视觉光源选型案例近年来,随着机器视觉技术的不断发展和应用领域的不断扩大,CCD机器视觉光源的选择也变得越来越重要。
本文将以一个CCD机器视觉光源选型案例为例,从背景分析、需求分析、方案选择和实施评估四个方面进行讨论。
背景分析:汽车制造厂商生产线上的一个检测工位需要进行外观缺陷检测,该工位采用了CCD机器视觉技术。
然而,由于光线的不稳定性,该工位的检测结果存在较大的误差,需要替换光源以提高检测准确性。
因此,需要选择一种适合的CCD机器视觉光源。
需求分析:考虑到汽车外观的特殊性,对于光源的要求较高,需要具备以下特点:1.高亮度:能够提供足够的光亮度,确保CCD相机能够捕捉到高质量的图像。
2.均匀光照:能够提供均匀的光照,避免图像中出现阴影或明暗差异。
3.色温可调:能够根据具体的检测需求,调整光源的色温,以获得清晰的图像。
4.长寿命:能够长时间稳定工作,减少维护成本。
5.安全性:能够避免对工作人员或设备的二次污染。
方案选择:根据以上需求,我们可以选择一种适合的CCD机器视觉光源:1.LED光源:LED光源具有高亮度、均匀光照、调节色温和长寿命的特点。
2.滤光片:适用于外观缺陷检测的滤光片能够提供良好的颜色鉴别效果。
实施评估:在选择了LED光源和适用的滤光片后,需要进行实际效果的评估:1.测试光亮度:使用光度计对LED光源进行测试,检查其亮度是否能满足要求。
2.校正颜色温度:在实际工作环境中,根据具体的检测要求,调整LED光源的色温,观察图像质量的变化。
3.检测准确性评估:使用CCD相机进行外观缺陷检测,比较使用LED 光源前后的检测结果差异,评估LED光源对于检测准确性的影响。
4.维护成本评估:观察LED光源的使用寿命和维护成本,与之前的光源进行对比,评估其在长期使用中的经济性。
通过以上评估,可以得出以下结论:1.LED光源能够提供高质量的光亮度和均匀光照,能满足外观缺陷检测的要求。
2.调节LED光源的色温可以改善图像的清晰度和颜色鉴别效果。
机器视觉光源选择方法
辅助手段
偏振片:光线在非金属表面的反射是偏振光,借助于偏振片可以有效的消除 物体的表面反光。同时,偏振片在透明或半透明物体的应力检测上也有很好 的应用。 漫射片:漫射片是机器视觉光源中比较常见的一种光学器件,它可以使光照 变得更均匀,减少不需要的反光。 光纤:光纤可以将光束聚集于光纤管中,使之想水流一样便于光线的传输, 为光源的安装提供了很大的灵活性。
3、同轴光在安装时尽量不要离目标太高,越高,要求选用的同轴光越大, 才能保证才均匀性;
平行同轴光选型要领:
光源选择要领
1、平行同轴光光路设计独特,主要适用于检测各种划痕; 2、平行同轴光与同轴光表现的牲点不一样,不能替代同轴光使用; 3、平行同轴光检测划伤之类的产品,尽量不要选择波长长的光源;
其他光源选型要领:
2、条光长度能够照明所需打亮的位置即可,无须太长造成安装不便,同 时也增加成本,一般情况下,光源的安装高度会影响到所选用条光的 长度,高度越高,光源长度要求越长,否则图像两侧亮度传经比中间 暗;
3、如果照明目标是高反光物体,最好加上漫射板,如果是黑色等暗色不 反光产品,也可以拆掉漫射板以提高亮度;
环光选型要领:
其他因素
市场上各种机器视觉光源越来越多,如何选择一款适合项目需求的光源产 品,是摆在很多应用工程师面前的一个难题。这个问题本身很难总结出一个千 篇一律的结论,我们这里只是提出一些需要加以注意的地方供大家参考。
u光源设计
主要包括光源设计的是否合理,视场内光照是否均匀,扩展性(可否加装漫射板,偏 光镜等)是否良好,安装是否方便等。
u产品质量
产品质量问题是我们尤其需要关注的问题。它包括芯片的使用寿命,亮度衰减快慢, 色温范围,发光均匀性,散热合理性等问题。
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机器视觉硬件选型及应用案例
烟台致瑞图像技术有限公司
高志伟
机器视觉典型结构
机器视觉技术核心
输出特征提取预处理采集
图像
机器视觉技术主要包括图
像采集和图像处理两个过程,整体以图像为中心展开,如何得到一副好的图像,是关乎整个系统成败的关键。
图像采集器件选择
相机
•分辨率•感光性能•
其它
镜头
•
视野•畸变•分辨率•其它
光源
•成像效果•空间限制•其它
配件
•滤光•偏振•转向•……
相机选型
1.根据项目精度要求,确定相机分辨率;
2.考虑相机帧率是否满足要求;
3.根据项目情况选择合适的数据传输接口;
4.确定使用黑白相机还是彩色相机;
5.尺寸大小等其他问题。
镜头选型
1.根据相机芯片大小和工作空间限制确定使用镜头的焦距或者放大倍数;
2.考虑是否需要选用远心镜头;
3.确定镜头分辨率;
4.确定畸变率能否满足要求;
5.景深是否满足要求;
6.镜头是否兼容相机芯片尺寸;
7.超大视野或超小视野;
8.是否需要考虑透过光谱;
9.镜头是否要配合其他配件;
10.价格是否合理等其他问题。
光源选型
Ø了解项目需求,明确要检测或者测量的目标;
Ø分析目标与背景的区别,找出两者之间最可能差异大的光学现象;
Ø根据光源与目标之间的配合关系,初步确定光源的发光类型;
Ø拿实际光源测试,以确定满足要求的打光方式;
Ø根据具体情况,确定适用于客户的产品。
常用经典配光方式
方向
漫射背光
平行背光
暗场配光
明场配光无影光
光谱
白光
单色光
混合光
近红外近紫外
光
波动
光谱
方向
背光应用
主要用于边缘提取、透明体内部不透明体检测、贯穿型缺陷检测、狭缝和通孔内杂质检测锯齿缺陷检测按键位置检测检测
饮料瓶封装检测马达转子检测
漫射背光存在的问题和解决办法
暗场配光-低角度照射
取、冲压、浇铸、浮雕图案识别与检测,光滑表面划伤、裂痕检测
低角度照射-常用光源
明场配光-高角度照射
主要用于表面粗糙程度不同区域的区分、边缘
或内部有垂直断差或者比较陡峭(超过60度)边
缘检测或测量、光滑表面雕刻图案、裂缝、划伤、
低反光与高反光区域分离等
高角度照射-常用光源
无影光应用
可以避免弯曲表面导致的不均匀
无影光胶囊缺陷检测
平面无影光-银行卡
平面无影光-银行卡
案例目录
偏振光应用
ITO电路检测与定位多通道光源应用
多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI
大幅面表面检测
偏振光应用偏振片(偏光片)
自然光入射
折射光垂直于反射光
反射光为线偏振光
Brewster定律
自然光入射
线偏振片
线偏振光
圆偏振片=线偏振片+1/4波片(45度)光入射圆偏振光
偏振光应用反光
偏振光应用反光贴膜旋光
方案目录
偏振光应用
ITO电路检测与定位多通道光源应用
多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI
大幅面表面检测
ITO电路检测与定位
ITO(铟锡金属氧化物)具有很好的导电性和透明性,可
以切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线,铟锡氧化
物通常喷涂在玻璃、塑料及电子显示屏上,用作透明导电薄膜,
同时减少对人体有害的电子辐射及紫外、红外辐射。
OGS(One
glass solution)结构:在保护玻璃上直接形成ITO导电膜及传
感器的技术。
一块玻璃同时起到保护玻璃和触摸传感器的双重
作用
ITO电路检测与定位Indium Tin Oxides
紫外、红外与ITO 反射谱
方案目录
偏振光应用
ITO电路检测与定位多通道光源应用
多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI
大幅面表面检测
多通道光源应用
多通道光源应用
多通道光源应用
方案目录
偏振光应用
ITO电路检测与定位多通道光源应用
多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI
大幅面表面检测
多向可控连续分布光源
多向可控连续分布光源
多向可控连续分布光源
方案目录
偏振光应用
ITO电路检测与定位多通道光源应用
多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI
大幅面表面检测
图形结构光应用
透射型
反射型
面光源
光栅片分光镜待测产品
高反光表面局部弯曲或正反识别
效果图
方案目录
偏振光应用
ITO电路检测与定位多通道光源应用
多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI
大幅面表面检测
线阵应用-裸板AOI
42
会有阴影
线阵应用-裸板AOI
43
高度反光
线阵应用-裸板AOI
线阵应用-裸板AOI
L
最新选择_拱形光+同轴
最终效果
方案目录
偏振光应用
ITO电路检测与定位多通道光源应用
多向可控连续分布光源图形结构光应用裸板AOI
大幅面表面检测
大幅面表面检测。