机器视觉光源

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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。
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• 机器视觉光源照明技术基础知识
相减色：反射时，从光谱中去除某些波长的光。
白光照射到红色物体后，红色光谱被 反射，而其它成份被物体吸收了。例 如白的金属如钢，黄色金属如金。它 们之间的颜色的差别是因为钢较均匀 地反射所有光谱的光，而金反射了白 光，但从中减去了蓝光，就会出现黄 颜色的效果
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• 机器视觉常见的照明技术
背光照明：从物体背面射过来均匀视场的光。
通过相机可以看到物面的侧面轮廓。背光照明常 用于测量物休的尺寸和定物体的方向。背光照明 产生了很强的对比度。应用背光技术时候，物体 表面特征可能会丢失。例如，可以应用背光技术 测量硬币的直径，但是却无法判断硬币的正反 面。
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• 机器视觉光源照明技术基础知识
照射方式：选择不同的光源，控制和
调节照射到物体上的入射光的方向是 机 器视觉系统设计的最基本的参数。 它取 决于光源的类型和相对于物体放 置的位 置。一般来说有二种最基本的 方式：直 射光和漫射光，所有其它的 方式都是从 这二种方法中延伸出来的。
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• 机器视觉光源照明技术基础知识
反射特性：物体反射光线有两种不同的反射特性：直反射和漫反射
a. 直反射：光线的反射角等于 入射角。直反射有时用途很 大，有时又可能产生极强的眩 耀。在大多数情况应避免镜面 反射。 b. 漫反散：照射到物体上的光 从各个方向漫散出去。在大多 数实际情况下，漫散光在某个 角度范围内形成，并取决于入 射光的角度。
暗视野实际是暗场照明。它的特点和 明视野不同，不直接观察到照明的光 线，而观察到的是被检物体反射或衍 射的光线。因此，视场成为黑暗的背 景，而被检物体则呈现明亮的像。
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• 机器视觉常见的照明技术
一般目的的照明（直接照明）：光直接射向物体，得到清楚的影像。
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LED光源
• 机器视觉光源的分类和选型
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LE百度文库光源
• 机器视觉光源的分类和选型
光源不同颜色与照射不同颜色被测物效果图
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• 机器视觉光源的分类和选型
选光源--技巧与经验
需要前景与背景更大的对比度?–考虑用黑白相机与彩色光源 环境光的问题?–尝试用单色光源，配一个滤镜 闪光曲面?–尝试用散射圆顶光 闪光，平的，但粗糙的表面?–尝试用同轴散射光 看表面的形状?–考虑用暗视场(低角度) 检测塑料的时候–尝试用紫外或红外光 需要通过反射的表面看特征?–尝试用低角度线光源(暗视场) 组合光源有时也能解决问题 频闪能够产生比常亮照明20倍强的光
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。
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• 机器视觉常见的照明技术
同轴照明：同轴光的形成--通过垂直墙壁出来的发散光，射到一个使光向下的 分光镜上，相机从上面通过分光镜看物体。
这种类型的光源对检测高反射的物体特别有帮 助，还适合受周围环境产生阴影的影响，检测 面积不明显的物体。
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• 维视图像LED光源产品
1. 环形灯
AFT-RL100 AFT-RL200 AFT-RL490-1 AFT-RL100-1 AFT-RL300 AFT-RL490-2 AFT-RL100-2 AFT-RL445 AFT-RL100-3 AFT-RL445-1 AFT-RL100-4 AFT-RL490
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• 机器视觉常见的照明技术
暗场照明：暗场照明是相对于物体表面提供低角度照明。
使用相机拍摄镜子使其在其视野内，如果在 视野内能看见光源就认为使亮场照明，相反 的在视野中看不到光源就是暗场照明。因此 光源是亮场照明还是暗场照明与光源的位置 有关。典型的，暗场照明应用于对表面部分 有突起的部分的照明或表面纹理变化的照明。
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 www.aftvision.com.cn
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• 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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• 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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• 机器视觉光源照明技术基础知识
明视野：用直射光来观察对象物整体(散乱光呈黒色)
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• 机器视觉光源照明技术基础知识
暗视野：用散乱光来观察对象物整体(直射光呈白色)
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• 机器视觉光源的作用及其在机器视觉领域的重要性 作用：
机器视觉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
重要性：
1. 决定整个系统的成败 2. 提高系统的精度、效率 3. 降低系统的复杂性和对图像处理算法的要求
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• 机器视觉光源照明技术基础知识
色环
色环对我们选择单独频率的光源 来增大图像对比度很有帮助。通 常用相反色温的颜色照射，可以 达到最高级别的对比度，冷色照 射暖色图像变暗，照射其它的冷 色则变亮。
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偏振性：（Polarization）又称极化光，是光波的一种特性，光在传播时
和电磁波一样是震荡的，一般的光波的震荡方向是不定的，而极化光的震荡方 向处在一个确定的平面上，例如线性极化光的振荡轴与传播方向垂直。光波的 这种定向性，在镜面式的反射光中保留了这种偏振性，而漫散式的反射光则丢 失了。这样就可以使用光线的偏振性使镜面眩光掠过摄像机镜头，来消除镜面 反射光的影响。 www.aftvision.com.cn
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• 机器视觉光源的分类和选型
观察试验法(Look and Experiment-最常用的)
一、准备工作 ①测试样品要丰富不同种类的完好样品要有，有问题的样品要有。尽可能的让样品出 现所有的问题，特别是要有最难检测实际有问题的样品。 ②有多款备用测试光源LED光源常见的几大类，以及不同的颜色都要有。 二、环境要求分析 ①从客户那里了解对系统结构及运行的要求，确定相机、光源、被测物的空间结构关 系。确定的参数有：视场(FOV),工作距离(WD)； ②空间结构有: 直射，侧射，背部照射： 直射结构的光源—部分环形光源，同轴光源，圆顶光源； 侧射结构的光源—部分环形光源，条形光源，线光源，点光源； 背部照射—方形背光源，条形背光源。
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• 机器视觉光源的分类和选型
观察试验法(Look and Experiment-最常用的)
三、物体表面纹理及颜色分析 ① 物体表面是曲面还是平面？物体表面是否光滑？反光是否很强？ 曲面检测宜用圆顶光源，光滑平面宜用同轴光源，粗糙平面宜用明视场光源。 ② 物体的透光性怎样？ 透光性好的物体可以用IR光源。 ③ 分清背景(我们不需要检测的)是什么颜色，前景(我们要检测的)是什么颜色？ 好的光源就是有一个好的对比度---背景与前景很清楚。 ④ 前景颜色多变化 宜用彩色光源及白色光源；
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• 机器视觉光源的分类和选型
观察试验法(Look and Experiment-最常用的)
四、实物测试 我们可以初步选定一款光源开始测试。可能会遇到的问题(与光源有关)： ①前景亮度不够？前景是什么颜色？建议换与前景颜色相同的光源测试。 ②整个图像亮度不够？建议将光源靠近物体一些，或者采用频闪，或者换波长短一 些的光源。 ③图像泛白？建议降底光源亮度，或将镜头的光圈减小。 ④图像亮度不均匀？检查光源放平没有？ 提示：经过分析，如果还是不能确定用什么样的光源来测试，建议用条形光或低角 度环形光源试试。
机器视觉培训资料
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艾菲特光电技术有限公司
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• • • • • • • 机器视觉光源的作用及其在机器视觉领域的重要性 机器视觉光源的分类及LED光源的特点 机器视觉光源照明技术基础知识 机器视觉常见的照明技术 机器视觉光源的分类和选型 维视图像LED光源产品 实例图片
应用：
无角度环光：检测IC芯片上的印刷字符，印刷电 路板上的零件，塑料盖上的污点及标签检测，塑 胶容器的检测，液晶玻璃基本标记的检测，板装 药缺片和颗粒破损检测 低角度环光：高反射材料表面，晶片玻璃划痕及 污垢，刻印文字的读取，边缘抽取，BGA焊球位 置、形状及面积检测、工件边缘等的检测（圆形 效果最佳）
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• 机器视觉常见的照明技术
漫射照明：连续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂的角度。
连续漫反射照明应用半球形的均匀照明，以减小 影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的 电路板照明非常有用。这种光源可以达到170立 体角范围的均匀照明。
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• 机器视觉光源的分类及LED光源的特点
分类：1.高频荧光灯 2.光纤卤素灯 3.LED灯 特点：
一、形状的自由度 二、使用寿命長 三、响应速度快 四、单色性好，颜色多样 五、综合性价比高
综合性价比： 1.响应时间：10μｓ（1/100万秒） 2.功率：一般的几瓦到十几瓦 3.寿命长（1万-3万小时），维护成本低 4.体积小巧，节省占用空间，形状定做方 便，可有效利用空间以及更加贴近样品检 测需求