機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)之光源篇

—光源篇機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中國(guó)大恒（集團(tuán)）有限公司北京圖像視覺(jué)技術(shù)分公司主講人：劉偉為什么要使用光源目的將被測(cè)物體與背景盡量明顯分別，獲得高品質(zhì)、高對(duì)比度的圖像重要性直接影響處理精度和速度，甚至系統(tǒng)的成敗，錯(cuò)誤圖像理想圖像手表玻璃表面劃痕檢測(cè)光源的種類(lèi)理想的光源應(yīng)該是明亮，均勻，穩(wěn)定的視覺(jué)系統(tǒng)使用的光源主要有三種高頻熒光燈光纖鹵素?zé)鬖ED（發(fā)光二極管）光源光源的種類(lèi)高頻熒光燈使用壽命約1500－3000小時(shí)優(yōu)點(diǎn)：擴(kuò)散性好、適合大面積均勻照射缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢，亮度較暗光源的種類(lèi)光纖鹵素?zé)羰褂脡勖s1000小時(shí)優(yōu)點(diǎn)：亮度高缺點(diǎn)：響應(yīng)速度慢，幾乎沒(méi)有光亮度和色溫的變化光源的種類(lèi)LED光源使用壽命約10000－30000小時(shí)可以使用多個(gè)LED達(dá)到高亮度，同時(shí)可組合不同的形狀響應(yīng)速度快，波長(zhǎng)可以根據(jù)用途選擇光源的對(duì)比高頻熒光燈鹵素?zé)鬖ED光源價(jià)格低高中亮度低高中穩(wěn)定性低中高閃光裝置無(wú)無(wú)有使用壽命中低高光線均勻度高中低多色光無(wú)無(wú)有復(fù)雜設(shè)計(jì)低中高溫度影響中低高LED光源的優(yōu)勢(shì)可制成各種形狀、尺寸及各種照射角度；可根據(jù)需要制成各種顏色，并可以隨時(shí)調(diào)節(jié)亮度；通過(guò)散熱裝置，散熱效果更好，光亮度更穩(wěn)定；使用壽命長(zhǎng)（約3萬(wàn)小時(shí)，間斷使用壽命更長(zhǎng)）；反應(yīng)快捷，可在10微秒或更短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最大亮度；電源帶有外觸發(fā)，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，起動(dòng)速度快，可以用作頻閃燈；運(yùn)行成本低、壽命長(zhǎng)的LED，會(huì)在綜合成本和性能方面體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)；可根據(jù)客戶的需要，進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。LED光源的顏色主要顏色紅色藍(lán)色綠色白色其他顏色橙色紅外紫外LED光源的光譜每一種類(lèi)型的LED都有特別的光譜CCD攝像機(jī)的靈敏度受光譜的影響光源對(duì)成像的影響根據(jù)被測(cè)物的特征改變打光方式，可以突出被測(cè)物光源對(duì)成像的影響根據(jù)被測(cè)物的特征改變光源的顏色，可以得到對(duì)比鮮明的圖像照明技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

光在真空中呈直線傳播光的反射入射角=反射角光的折射受到材質(zhì)的影響光的透射材質(zhì)和厚度影響透射率光的波長(zhǎng)越長(zhǎng),對(duì)物質(zhì)的透過(guò)力越強(qiáng)光的吸收形成色差照明技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)

照射光的種類(lèi)直射光主要來(lái)自于一個(gè)方向的光，可以在亮色和暗色陰影之間產(chǎn)生相對(duì)高的對(duì)比度圖像。漫射光（擴(kuò)散光）各種角度的光源混合在一起的光。日常的生活用光幾乎都是擴(kuò)散光。偏光光在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量只沿某一個(gè)固定方向振動(dòng)的光。通常是利用偏光板（片）來(lái)防止特定方向的反射。平行光照射角度一致的光。太陽(yáng)光就是平行光。發(fā)光角度越窄的LED直射光越接近平行光。照明技術(shù)之一

直射光和漫射光(Regularlight&Diffusedlight)明亮、射角窄、會(huì)有光點(diǎn)較暗、射角寬無(wú)光點(diǎn)、光斑均勻照明技術(shù)之一

鏡面反射和漫反射(Regularreflection&Diffusedreflection)明亮與照射距離無(wú)關(guān)與角度有關(guān)不反映照射物的顏色較暗與照射距離有關(guān)與角度無(wú)關(guān)反映照射物的顏色表面光滑表面粗糙照明技術(shù)之二

明視野和暗視野(Brightfield&Darkfield)照明反射光(明視野)透射光(明視野)照射平面散亂光(暗視野)(暗視野)照明技術(shù)之二明視野：用直射光來(lái)觀察對(duì)象物（散亂光呈黑色）

暗視野：用散亂光來(lái)觀察對(duì)象物（散亂光呈白色）

FPQ-75LWD90mmFPQ-75LWD10mm照明技術(shù)之二暗視野照明明視野照明

案例一塑料飲料瓶肩部OCR——條型照明(直接光)照明技術(shù)之二

案例二硬幣鑄造暗視野照明明視野照明照明技術(shù)之三

折射照明(Refractionlight)光由一種介質(zhì)(物質(zhì))斜射到另一種介質(zhì)，傳播方向發(fā)生改變當(dāng)入射角滿足一定的條件時(shí)，不會(huì)發(fā)生折射照明技術(shù)之三鉆石棱角測(cè)定照明技術(shù)之四

透射照明(Penetratinglight)——背光的運(yùn)用透射照明，即使光線透射對(duì)象物，并觀察其透射光的照明手法因材質(zhì)和厚度不同，對(duì)光的透過(guò)特性(透明度)各異光根據(jù)其波長(zhǎng)之長(zhǎng)短，對(duì)物質(zhì)的穿透能力(穿透率)各異波長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)物質(zhì)的

透過(guò)力越強(qiáng)。波長(zhǎng)越短，在物質(zhì)表

面的擴(kuò)散率(反射和透

射的比率)越大擴(kuò)散比率顏色波長(zhǎng)(nm)擴(kuò)散比率紅外9500.23紅6601.00綠5252.25藍(lán)4703.89紫外37010.12照明技術(shù)之四

案例一

讀取塑封帶內(nèi)的TSOP型號(hào)使用紅色照明(660nm)使用藍(lán)色照明(470nm)照明技術(shù)之四

案例二

印刷字檢測(cè)(LDL-42x15-BL)照明技術(shù)之四

案例三

藥片包裝(LDL-TP-51x51)照明技術(shù)之四

案例四

電纜導(dǎo)線的破損檢查使用LFL-100平面背光使用LFV-70同軸光照明技術(shù)之五

顏色和補(bǔ)色紅藍(lán)綠黃品紅青白光的三原色

R–紅

G–綠

B–藍(lán)色彩的三原色

C–青

M–品紅

Y–黃R、C；G、M；B、Y互為補(bǔ)色

照明技術(shù)之五照射物白色光(混合色)藍(lán)色其它顏色被吸收

非發(fā)光物體的顏色照明技術(shù)之五

測(cè)試白光紅光藍(lán)光綠光照明技術(shù)之五照明技術(shù)之五

案例一

樹(shù)脂芯片的表面檢測(cè)使用綠光可以檢測(cè)芯片和導(dǎo)線使用紅光單獨(dú)檢測(cè)芯片照明技術(shù)之五

案例二

金屬涂層的表面檢測(cè)(銅導(dǎo)線上涂有銀涂層)使用藍(lán)光可以檢測(cè)圖層使用紅光可以檢測(cè)基板照明技術(shù)之五

案例三

BGA焊點(diǎn)檢測(cè)使用藍(lán)光可以單獨(dú)提取焊接點(diǎn)使用紅光出現(xiàn)問(wèn)題：可以看到底部的導(dǎo)線光源配件的應(yīng)用

偏光器(Polarizer)偏光鏡片偏光板兩者結(jié)合，用來(lái)消除照明時(shí)產(chǎn)生的泛光光源配件的應(yīng)用

偏光器的工作原理偏光板偏光鏡片光源A光源B

偏光技術(shù)的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用未使用偏光器使用偏光器

防外亂光濾鏡(Shape-cutfilter)光源配件的應(yīng)用R-64系列V-44系列

防外亂光濾鏡的應(yīng)用金屬工件的輪廓檢測(cè)光源配件的應(yīng)用由于來(lái)自室內(nèi)的光源產(chǎn)生了漫射光，其他不需要的細(xì)節(jié)也進(jìn)入了攝像機(jī)添加濾鏡將漫射光濾掉，從而得到對(duì)比度良好的對(duì)象輪廓

光線控制薄膜(Lightcontrolfilm)

排列著微細(xì)遮光線條的塑料薄膜由微細(xì)遮光線條控制光線的方向和指向性將散射光轉(zhuǎn)化為類(lèi)似平行光光源配件的應(yīng)用光線控制薄膜

光線控制薄膜的使用光源配件的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用同軸照明的發(fā)光面有泛光現(xiàn)象光線控制薄膜–光亮度分布數(shù)據(jù)同軸照明：LFV-50ALFV-50A＋LC-薄膜裝上LC薄膜后光量下降約40%，但沒(méi)有泛光現(xiàn)象

光線控制薄膜的應(yīng)用螺釘?shù)妮喞獧z測(cè)光源配件的應(yīng)用有光線控制薄膜無(wú)光線控制薄膜

平行光學(xué)裝置(Collimated-lighting)光源配件的應(yīng)用光源配件的應(yīng)用太陽(yáng)燈泡平行光散射光