《智能視覺技術(shù)及應(yīng)用》課件第4章

第4章視覺光源4.1光源的作用4.2光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)4.3光源照明技術(shù)4.4

光源的類型4.5光源的選型本章小結(jié)

圖4-1為一些光源的示例圖。圖4-1不同光源示例圖

4.1光源的作用

機(jī)器視覺系統(tǒng)的核心部分是圖像的采集和處理。所有的信息均來源于圖像之中,圖像本身的質(zhì)量對(duì)整個(gè)視覺系統(tǒng)極為關(guān)鍵。而光源則是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)圖像水平的重要因素,因?yàn)樗苯佑绊戄斎霐?shù)據(jù)的質(zhì)量和應(yīng)用效果。

在機(jī)器視覺系統(tǒng)中,光源的作用表現(xiàn)在[8]:

(1)照亮目標(biāo),提高目標(biāo)亮度;

(2)形成最有利于圖像處理的成像效果,降低系統(tǒng)復(fù)雜性和對(duì)圖像處理算法的要求；

(3)克服環(huán)境光干擾,保證圖像的穩(wěn)定性,提高系統(tǒng)精度及效率;

(4)用作測(cè)量的工具或參照。

4.2光學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

1.光的直線傳播光線在空氣中的傳播遵循直線傳播。圖4-2所示為光的直線傳播路線圖。圖4-2光的直線傳播路線圖

2.光的折射現(xiàn)象

光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播方向發(fā)生改變,從而使光線在不同介質(zhì)的交界處發(fā)生偏折。光的折射與光的反射一樣都發(fā)生在兩種介質(zhì)的交界處,只是反射光返回原介質(zhì)中,而折射光線則進(jìn)入另一種介質(zhì)中。

圖4-3所示為光的折射定律圖。圖4-3光的折射定律

3.光的散射現(xiàn)象

在光的傳播過程中,光線照射到粒子時(shí),如果粒子直徑大于入射光波長(zhǎng)很多倍,則發(fā)生光的反射;如果粒子直徑小于入射光波長(zhǎng),則發(fā)生光的散射,這時(shí)觀察到的光波環(huán)繞微粒而向其四周放射的光稱為散射光。圖4-4展示了光的散射現(xiàn)象。圖4-4-光的散射現(xiàn)象

4.光的偏振性

偏振性是光波的一種特性。光在傳播時(shí)和電磁波一樣,是振蕩的。圖4-5展示了光的偏振性。圖4-5偏振性

5.光的發(fā)光效率

在給定λ1~λ2波長(zhǎng)范圍內(nèi),某一光源發(fā)出的輻射通量與產(chǎn)生這些輻射通量所需的電功率之比,稱為該光源在規(guī)定光譜范圍內(nèi)的輻射效率。在機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,在光源的光譜分布滿足要求的前提下,應(yīng)盡可能選用輻射效率較高的光源。

某一光源所發(fā)射的光通量與產(chǎn)生這些光通量所需的電功率之比,稱為該光源的發(fā)光效率,其單位為lm/W(流明每瓦)。在照明領(lǐng)域或者光度測(cè)量系統(tǒng)中,一般應(yīng)選用發(fā)光效率較

高的光源。表4-1為一些常用光源的發(fā)光效率。

6.光的光強(qiáng)分布

光照的強(qiáng)度會(huì)影響相機(jī)的曝光,光線不足會(huì)造成采集的圖像對(duì)比度低。加大放大倍數(shù),同時(shí)噪聲也被同步放大,也可能使鏡頭光圈加大,景深減小。同時(shí),光線強(qiáng)度過大也會(huì)浪費(fèi)

過多能量,產(chǎn)生較多熱量,這時(shí)需要解決散熱的問題。

光強(qiáng)分布是用曲線或表格表示光源在空間各個(gè)方向的發(fā)光強(qiáng)度值。圖4-6為光的光強(qiáng)分布圖。圖4-6光的光強(qiáng)分布圖

7.光的顏色

光的顏色包含了兩方面的含義,即色表和顯色性。用眼睛直接觀察光源時(shí)所看到的顏色稱為光源的色表。例如,高壓鈉燈的色表呈黃色,熒光燈的色表呈白色。當(dāng)用這種光源照射物體時(shí),物體呈現(xiàn)的顏色(也就是物體反射光在人眼內(nèi)產(chǎn)生的顏色感覺)與該物體在完全輻射體照射下所呈現(xiàn)顏色的一致性,稱為該光源的顯色性[4,12]。

8.光的波長(zhǎng)

光譜中很大的一部分電磁波譜是人眼可見的,在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光,范圍在380nm至760nm之間,即從紫色到紅色。自然光源和人造白色光源大都是由單色光組成的復(fù)色光。圖4-7為光譜示意圖。圖4-7光譜示意圖

9.光的三基色

基色是指通過其他顏色的混合無法得到的基本色。由于人的肉眼有感知紅、綠、藍(lán)三種不同顏色的錐體細(xì)胞,因此色彩空間通?？梢杂蛇@三種基色來表達(dá)。自然界中的絕大部

分彩色,都可以由三種基色按一定比例混合得到;反之,任意一種彩色均可被分解為三種基色。作為基色的三種彩色相互獨(dú)立,即其中任何一種基色都不能由另外兩種基色混合產(chǎn)生。由三基色混合而得到的彩色光的亮度等于參與混合的各基色的亮度之和。三基色的比例決定了混合色的色調(diào)和飽和度。圖4-8為光的三基色圖。圖4-8光的三基色圖

10.光的顏色空間

顏色空間即色域,就是指某種表示模式所能表達(dá)的顏色數(shù)量所構(gòu)成的區(qū)域,也指通過具體介質(zhì)(如屏幕顯示、數(shù)碼輸出及印刷復(fù)制)能表現(xiàn)的顏色范圍。圖4-9展示了三種顏色空間。圖4-9光的顏色空間

11.光源的色溫

黑體的溫度決定了它的光輻射特性。對(duì)非黑體輻射,它的某些特性?？捎煤隗w輻射的特性來近似表示。對(duì)于一般光源,經(jīng)常用分布溫度、色溫或相關(guān)色溫表示。

(1)分布溫度。

(2)色溫。

(3)相關(guān)色溫。

12.色環(huán)

色環(huán)就是將可見光光譜中的色彩進(jìn)行排序而形成的紅色連接到紫色的光環(huán)。

用相同色溫的光線照射物體,可以有效濾除圖像中某些干擾的背景。圖4-10為色環(huán)示意圖。圖4-10色環(huán)示意圖

13.顏色消長(zhǎng)

白光照射到物體表面后,反射光的顏色主要與物體表面顏色一致,其他顏色的光被吸收;白光穿過透明的物體之后,透射光的顏色與透明體的顏色一致。圖4-11為白色光透射和折射示意圖。圖4-11白色光透射和折射示意圖

使用單色光照射物體,如果入射光的顏色和物體本身的顏色一致或者比較接近,則反射率或者透射率會(huì)比較高(發(fā)白);反之如果入射光與物體的顏色是對(duì)比色,則反射率或者透射率會(huì)比較低(發(fā)黑)。圖4-12為單色光透射與折射示意圖。圖4-12單色光透射與折射示意圖

4.3光源照明技術(shù)

1.照射方式入射光的方向是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最基本參數(shù),它取決于光源的類型和光源相對(duì)于物體放置的位置。一般來說,照射方式有兩種:直射和漫射。其他方式都是從這兩種方法延伸而來的。圖4-13為直射和漫射示意圖。

(1)直射:入射光基本上來自一個(gè)方向,射角小,能投射出物體陰影。

(2)漫射:入射光來自多個(gè)方向,甚至所有的方向,不會(huì)投射出明顯的陰影。

圖4-13照射方式示意圖

2.物體的光反射

物體反射光線有兩種不同的反射特性:直反射和漫反射。

(1)直反射:直反射是光線直接從物體的表面反射而進(jìn)入相機(jī)鏡頭,光線的反射角等于入射角。

(2)漫反射:漫反射是投射在粗糙表面上的光向各個(gè)方向反射的現(xiàn)象。

圖4-14為光的兩種反射圖。圖4-14-光的兩種反射圖

3.正面光照明

光源在鏡頭軸線的側(cè)面,鏡面反射光有可能到不了鏡頭,從而避開了鏡面反射而引起特亮光的干擾,而漫反射光則可能部分進(jìn)入鏡頭。最典型的例子是光滑的金屬表面印上表

面粗糙的文字,所有的金屬表面的反射光都會(huì)掠過鏡頭不能進(jìn)入相機(jī),形成黑背景,而無規(guī)律的文字因漫反射光進(jìn)入鏡頭而發(fā)亮。

圖4-15為明視場(chǎng)和暗視場(chǎng)的照射效果圖。圖4-15明視場(chǎng)和暗視場(chǎng)的照射效果圖

4.背光照明

(1)漫射式:背光照明中最通用的方式,它具有一塊大的透明或半透明的平板,在平板的背后是光源。該設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單,且最易獲得均勻光源。

(2)凝聚式:使用鏡頭將光線集中于一個(gè)方向,適用于背光照明時(shí)建立定向光特性的情況。

(3)黑場(chǎng):光線從與鏡頭視線成90°的方向射入的照明方式,例如從透明物體的邊緣進(jìn)入,檢測(cè)物體中的裂痕、氣泡等。光線在透明物中傳輸時(shí)不會(huì)進(jìn)入鏡頭,當(dāng)碰到某種小物體后,因散射一部分光反射進(jìn)入鏡頭。

5.頻閃光照明

頻閃光照明是用高頻率的光脈沖照射物體,一般用光源控制器控制光源的頻閃速度使其與相機(jī)的掃描速度同步。頻閃的照明方式可以大大提高光源的亮度和壽命。

以上所述的照明技術(shù)只是原則性地概括,它們可以通過靈活的變化和組合來適應(yīng)需求。照明技術(shù)的變化是非常多的,例如使用線、網(wǎng)格、圓等光照形式的結(jié)構(gòu)光來檢測(cè)三維物

體;使用光的偏振特性來消除鏡面反射,突出表面的細(xì)節(jié);使用光學(xué)濾色片來加強(qiáng)特征區(qū),而濾除背景和其他不感興趣區(qū)域,從而簡(jiǎn)化了圖像的二值化和分割算法等。

4.4-光源的類型

4.4.1光源的發(fā)展機(jī)器視覺系統(tǒng)多用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),系統(tǒng)與器件的維護(hù)是用戶關(guān)心的重要問題。采用長(zhǎng)壽命光源降低后期維護(hù)費(fèi)用是用戶的廣泛需求。常用的可見光源有氙氣燈、鹵素?zé)粢约盁晒鉄?這些光源的最大缺點(diǎn)是光不能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定,衰減較快。如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定,是實(shí)際使用過程中亟須解決的問題,圖4-16以六種維度歸納了不同光源的特點(diǎn)。圖4-16不同光源的特點(diǎn)

可以看出,目前機(jī)器視覺光源主要采用LED(發(fā)光二極管),由于其具有形狀自由度高、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、單色性好、顏色多樣、綜合性價(jià)比高等特點(diǎn),因此在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用。

(1)形狀自由度高。

(2)使用壽命長(zhǎng)。

(3)響應(yīng)速度快。

(4)顏色多樣。

(5)綜合性運(yùn)營(yíng)成本低。

常見的LED光源光譜如圖4-17所示。圖4-17LED光譜圖

4.4.2光源的分類

光源按照不同特性有多種分類方式,具體如下。

(1)按照波長(zhǎng)劃分:白光(復(fù)合光)光源、紅色光源、藍(lán)色光源、綠色光源、紅外光源;

(2)按照外形劃分:環(huán)形光源、環(huán)形低角度光源、條形光源、圓頂(穹頂)光源和面光源;

(3)按照特性劃分:無影光源、同軸光源、點(diǎn)光源、背光源、結(jié)構(gòu)光源。

1.高角度照明光源

高角度照明光源發(fā)出的光直接射向物體,可以得到清楚的影像。當(dāng)我們需要得到高對(duì)比度物體圖像的時(shí)候,這種類型的光很有效。但是當(dāng)我們用它照在光亮或反射性強(qiáng)的材料

上時(shí),會(huì)引起像鏡面一樣的反光。環(huán)形光源是一種最常用的照明方式,且很容易安裝在鏡頭上,可以給漫反射表面提供足夠的照明。圖4-18為環(huán)形光源示例圖,圖4-19展示了高角度環(huán)形光源光路和照射的效果。圖4-18環(huán)形光源示例圖4-19高角度環(huán)形光源光路和照射效果

2.低角度照明光源

低角度照明光源照射下,相機(jī)通過被測(cè)物反射或者衍射的光線來觀測(cè)物體。

圖4-20為暗場(chǎng)照明光源示例,圖4-21為低角度環(huán)形光源光路和效果圖。圖4-20暗場(chǎng)照明光源示例圖4-21低角度環(huán)形光源光路和效果圖

3.漫反射背光照明光源

漫反射背光照明光源可以從物體背面射過來均勻視場(chǎng)的光,通過相機(jī)可以看到物體的側(cè)面輪廓。背光源可以把物體透光和不透光的地方區(qū)分出來。使用背光照明方式,要盡量

使射出的光是平行光,以保證不同光照強(qiáng)度不會(huì)引起被測(cè)物輪廓的變化,從而提高檢測(cè)精度。背光照明產(chǎn)生了很強(qiáng)的對(duì)比度,常用于測(cè)量物體的尺寸和確定物體的方向。但是,背光

照明時(shí)物體表面紋理特征可能會(huì)丟失。例如,應(yīng)用背光技術(shù)可以測(cè)量硬幣的直徑,但是卻無法判斷硬幣的正反面。圖4-22為一種背光源器件。圖4-22背光源示例

該類光源主要應(yīng)用在存在性檢測(cè)、計(jì)數(shù)、薄片邊緣檢測(cè)、鏤空打標(biāo)檢測(cè)、定位和尺寸檢測(cè)、透明體表面和內(nèi)部不透明異物或臟污檢測(cè)、透明體和半透明體突變型和部分漸變?nèi)毕?/p>

檢測(cè)等功能上。圖4-23為L(zhǎng)ED背光源光路及效果圖。圖4-23LED背光源光路和效果

4.平行背光照明光源

平行背光照明光源可以從物體背面射過來平行于采集系統(tǒng)的光,通過相機(jī)可以看到物體的側(cè)面輪廓。對(duì)比普通背光源,平行光源可消除由于光源漫射造成的邊緣模糊等現(xiàn)象,

可獲得邊緣清晰、銳利的圖像,提高測(cè)量精度。平行背光源中又以遠(yuǎn)心平行光源效果最佳,常用于高精度的物體尺寸測(cè)量。圖4-24為平行背光照明光源器件。圖4-24-平行背光照明光源

此類光源主要應(yīng)用在本身邊緣形狀導(dǎo)致的不適合使用漫射背光源的精確邊緣檢測(cè)、定位和尺寸測(cè)量等項(xiàng)目上。圖4-25為平行光源光路及效果圖。圖4-24-平行背光照明光源圖4-25平行光源光路和效果

5.圓頂漫反射照明光源

圓頂漫反射光源也叫無影光源,應(yīng)用于表面有反射性或者表面有復(fù)雜角度的物體。圖4-26為無影光源器件圖。圖4-26無影光源器件

該光源主要用于球形或曲面物體缺陷檢測(cè)以及金屬、鏡面或玻璃等有光澤物體的表面檢測(cè)。圖4-27為圓頂漫反射照明光源光路和效果圖。圖4-27圓頂漫反射照明光源光路和效果

6.同軸照明光源

同軸照明光源照射出的發(fā)散光射到一個(gè)使光向下的分光鏡上,相機(jī)通過上面的分光鏡觀測(cè)物體。這種類型的光源對(duì)檢測(cè)強(qiáng)烈反光表面的刻畫、凹陷或者壓印特征的物體特別有幫助,還適合檢測(cè)那些受周圍環(huán)境影響產(chǎn)生陰影的檢測(cè)面積不明顯的物體。圖4-28為同軸光源器件。圖4-28同軸光源

該類光源主要應(yīng)用于為反射度極高的表面提供對(duì)位及表面檢查照明,如金屬表面、薄膜、晶片、膠片及玻璃等的劃傷檢查,芯片和硅晶片的破損檢測(cè),玻璃板的表面損傷,PC母板的圖譜檢測(cè),印刷版的圖形檢查等。圖4-29為同軸光源光路和效果圖。圖4-29同軸光源光路和效果

4.5光源的選型

4.5.1光源的選型思路光源的選型需要了解清楚打光的具體要求,不妨從以下幾個(gè)角度分析,來確定最需要的光源。(1)檢測(cè)內(nèi)容:包括外觀檢查、OCR、尺寸測(cè)定、定位幾種。

(2)對(duì)象物:可根據(jù)待檢測(cè)的對(duì)象為異物、傷痕、缺損、標(biāo)識(shí)等來確定光源;也可根據(jù)檢測(cè)物的表面狀態(tài),例如鏡面、糙面、曲面、平面來確定光源;還可以根據(jù)檢測(cè)物是立體的

或平面的來確定光源;檢測(cè)物的材質(zhì)、表面顏色也是影響光源選擇的一個(gè)因素;最后考慮檢測(cè)時(shí)的環(huán)境是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài),來優(yōu)化光源的選型。

(3)限制條件:光源的選型還受到許多條件的限制,例如工作距離、照明區(qū)域的大小、照明對(duì)象對(duì)光可能產(chǎn)生的溫度的敏感性、相機(jī)種類、面陣還是線陣、現(xiàn)場(chǎng)安裝障礙和安裝便利性、圖像的清晰度要求和色彩要求、成本等。

(4)注意事項(xiàng):對(duì)光源選型時(shí)應(yīng)注意:物體材質(zhì)和厚度的不同,對(duì)同一種光的透過特性(透明度)不同;不同波長(zhǎng)的光對(duì)同一種物質(zhì)的穿透能力不同,在物質(zhì)表面的擴(kuò)散率也不同;透射照明(觀察透射被測(cè)物的光線的照明手法)對(duì)光源的選型也有要求;光源的穩(wěn)定性至關(guān)重要;攝取的圖像必須能鮮明地區(qū)分出被測(cè)物與背景。

4.5.2光源的選型技巧

1.照明方式選光源

根據(jù)檢測(cè)目的及被測(cè)物表面紋理選擇明視場(chǎng)或暗視場(chǎng)。圖4-30(a)為選擇明視場(chǎng)照明圖像,圖4-30(b)為暗視場(chǎng)圖像,后者突出了引腳的輪廓。圖4-30照明方式選光源

2.顏色選光源

與物體表面自然色相同或相近顏色的光,照射到物體上之后的反射率比較高,對(duì)比色照射則反射率較低。利用這一原理可以實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)圖像效果、過濾背景干擾的目的。圖4-31

為顏色選光源示例。圖4-31顏色選光源示例

3.材料特性選光源

不同的物質(zhì)其化學(xué)成分不一樣,反射率也不一樣,當(dāng)光線照射在物體表面的時(shí)候,不同波長(zhǎng)的光子會(huì)不同程度地吸收和散射,宏觀上表現(xiàn)為不同顏色的光。圖4-32為材料特性選光源示例。圖4-32材料特性選光源示例

4.特殊波長(zhǎng)選光源

紅外光透過有機(jī)材質(zhì)或染料的能力比較強(qiáng);紫外光對(duì)人體有傷害,需謹(jǐn)慎使用。圖4-33(a)為有劃痕圖像,圖4-33(b)為經(jīng)過紅外線照射、透過物體后的成像效果。圖4-33紅外光照射效果示例

圖4-34展示了使用紫外線照射紙幣的圖像,可以看到,圖4-34(b)的光源效果更好。圖4-34-紫外光照射效果示例

5.消雜光技巧

偏振片對(duì)入射光具有遮蔽和透過的功能,可使縱向光或橫向光一種透過,另一種遮蔽。通過使用偏振片,可以有效消除特定方向雜光的干擾,得到清晰的圖像。圖4-35(a)為原圖像,圖4-35(b)為經(jīng)過偏振片的圖像,可以看到,圖4-35(b)相較于圖4-35(a),圖像內(nèi)容更清晰。圖4-35消雜光效果示例

如圖4-36所示,添加紅色濾鏡可以過濾掉紅色光,添加藍(lán)色濾鏡可以過濾藍(lán)色光。圖4-36不同顏色濾鏡濾光效果

6.看表面選光源

根據(jù)物體表面的紋理、形狀、光滑程度等選擇合適的光源。圖4-37為根據(jù)表面選光源示意圖。圖4-37看表面選光源示意圖

4.5.3常見光源的選型要領(lǐng)

1.條光選型

條光選型需要注意三個(gè)方面:第一,條光照射寬度最好大于檢測(cè)的距離,否則可能會(huì)因照射距離遠(yuǎn)造成亮度差或者距離近而輻射面積不夠。第二,條光長(zhǎng)度能夠照明所需打亮的位置即可,太長(zhǎng)會(huì)造成安裝不便,同時(shí)也會(huì)增加成本。響到所選用條光的長(zhǎng)度。高度越高,光源長(zhǎng)度要求越長(zhǎng),否則圖像兩側(cè)亮度會(huì)比中間暗。第三,如果照明目標(biāo)是高反光物體,最好加上漫射板;如果是黑色等暗色不反光產(chǎn)品,也可以拆掉漫射板以提高亮度。

2.環(huán)光選型

環(huán)光選型需要注意以下問題:第一,了解光源安裝距離,過濾掉某些角度光源。例如,要求光源安裝尺寸高,就可以過濾掉大角度光源,選擇小角度光源;同樣,安裝高度越高,要求光源的直徑越大。第二,目標(biāo)面積小且主要特性在表面中間的,可選擇小尺寸0角度或小角度光源。第三,目標(biāo)需要表現(xiàn)的特征如果在邊緣,可選擇90°角環(huán)光或大尺寸高角度環(huán)形光。第四,檢測(cè)表面劃傷,可選擇90°角環(huán)光,盡量選擇波長(zhǎng)短的光源。

3.條形組合光選型

條形組合光選型時(shí)需注意:第一,不一定要按照資料上的型號(hào)來選型,因?yàn)楸粶y(cè)的目標(biāo)形狀、大小各不一樣,所以可以按照目標(biāo)尺寸來選擇不同的條形光源進(jìn)行組合。第二,考慮光源的安裝高度,再根據(jù)被測(cè)物體的長(zhǎng)度和寬度,選擇相對(duì)應(yīng)的條形光進(jìn)行組合。

4.背光源/平行光選型

進(jìn)行背光源/平行光選型時(shí),需注意根據(jù)物體的大小選擇合適大小的背光源,以免增加成本。盡量不要使目標(biāo)正好位于背光源邊緣,中心和四周的發(fā)光強(qiáng)度可能會(huì)不完全均勻。

在檢測(cè)輪廓時(shí),可以盡量使用波長(zhǎng)短的光源,波長(zhǎng)短的光源衍射性弱,圖像邊緣不容易產(chǎn)生重影,對(duì)比度更高。可以通過調(diào)整背光源與目標(biāo)之間的距離,達(dá)到最佳的效果。檢測(cè)液位時(shí)背光源可側(cè)立使用。圓軸類、螺旋狀的產(chǎn)品盡量使用平行背光源[7]。

5.同軸光選型

同軸光選型時(shí)需要注意根據(jù)目標(biāo)的大小來選擇合適發(fā)光面積的同軸光。同軸光的發(fā)光面積最好比目標(biāo)尺寸大1.5~2倍左右,因?yàn)橥S光的光路設(shè)計(jì)是讓光路通過一片45°半反

射半透鏡來改變方向。光源靠近燈板的地方會(huì)比遠(yuǎn)離燈板的亮度高,因此,盡量選擇大一點(diǎn)的發(fā)光面避免光線左右不均勻。安裝時(shí)盡量不要離目標(biāo)太高,如果太高,要求選用的同軸光更大,才能保證光的均勻性。

6.平行同軸光選型

平行同軸光選型可關(guān)注三點(diǎn):第一,平行同軸光光路設(shè)計(jì)獨(dú)特,主要適用于檢測(cè)各種劃痕。第二,平行同軸光與同軸光表現(xiàn)的特點(diǎn)不一樣,不能替代同軸光使用。第三,平行同軸光檢測(cè)劃傷之類的產(chǎn)品時(shí),盡量不要選擇波長(zhǎng)太長(zhǎng)的光源。

7.其他光源選型

上面1~6中的光源均未選中時(shí),需進(jìn)行其他光源的選型。選型時(shí)注意四點(diǎn):第一,了解特征點(diǎn)面積大小,選擇合適尺寸的光源。第二,了解產(chǎn)品特性,選擇不同類型的光源。第三,了解產(chǎn)品的材質(zhì),選擇不同顏色的光源。第四,了解安裝空間及其他可能會(huì)產(chǎn)生障礙的情況,選擇合適的光源。

4.5.4-案例分析

1.酒瓶蓋條碼檢測(cè)

酒瓶蓋條碼檢測(cè)的內(nèi)容主要有條碼識(shí)別、條碼打標(biāo)位置是否偏離,可選用204-mm、60°的藍(lán)光。圖4-38(a)為檢測(cè)的單個(gè)瓶蓋,圖4-38(b)為帶包裝箱的瓶蓋。兩幅圖像中瓶蓋的尺寸、清晰度有很大差別,在對(duì)光源參數(shù)進(jìn)行選擇時(shí),需要考慮產(chǎn)品的實(shí)際情況。圖4-38酒瓶蓋條碼檢測(cè)示例

1)分析產(chǎn)品特性

瓶蓋上面是黑色,另有紅黑交錯(cuò)的背景圖案,條碼為激光刻印顯灰色。為了顯現(xiàn)出條碼,應(yīng)該將字符打亮,使背景與字符分辨明顯。如果選用紅色光源的話,背景中的紅色會(huì)濾掉大半,會(huì)干擾同為白色的字符。所以,應(yīng)該利用光源的互補(bǔ)原理,采用藍(lán)色光源,將紅色背景盡量打黑。圖4-39為不同光源照射酒瓶蓋的效果圖。圖4-39不同光源照射酒瓶蓋的效果圖

2)分析產(chǎn)品形狀

瓶蓋為圓形,直徑為25mm,一般此情況選擇同軸光或者環(huán)形光比較合適。

3)分析產(chǎn)品材質(zhì)特性

瓶蓋為金屬材料,表面有印刷圖案,比較光滑,反光度很強(qiáng),選用同軸光或帶角度的環(huán)形光比較合適。

4)模擬現(xiàn)場(chǎng)打光

由于酒瓶必須裝在包裝紙箱里,瓶蓋離紙箱上頂部的距離有80mm,考慮需要留一定的空間,因此,瓶蓋離光源的距離為100mm或以上。如此高的距離,小同軸光跟小環(huán)光以及低角度光就不能滿足要求,必須選用大同軸光跟大環(huán)光。

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