在整個機器視覺系統中,光源具有非常重要的作用,選擇合適的光源成為決定整個系統成敗的關鍵因素,光源的主要目的增強待處理的物體特征,減弱不需要關注的物體和噪聲的干擾,將被測物體和背景明顯區分,獲得高品質、高對比度的圖像。
工業光源選型的標準
1、選擇光源需要確保光線的均勻性,在有效的照射范圍內,灰度值標準差盡可能小
2、光源要具有較寬的光譜范圍,可以對不同材料的物體進行檢測
3、光源要有足夠的光照強度,提高信噪比,利于圖像處理
4、光源需要具有較長的使用壽命及較高的穩定性,照明系統必須保證相當長的時間內能夠提供穩定的照明環境以確保圖像輸入
5、光源的響應速度要快,LED發光管響應時間很短,響應時間的真正意義是能按要求保證多個光源的頻閃和多個光源、多區域光源的切換
6、光源成本低,能達到項目要求
光源顏色分析
1、光的顏色作用
機器視覺應用中應注意目標顏色與光源顏色的搭配,我們看到某個物體成某種顏色,是因為其反射了對應的光譜。光源顏色的不同會對最后的成像結果產生不同的影響。光源的顏色特性主要體現在兩個方面:色表,人眼直接觀察光源所看到的顏色,即光源發出光的顏色;顯色性,光源發出的光照到物體上后,反射光顯現物體顏色的能力。根據光源的顏色特性,可以依據具體的檢測目標來選擇最合適的光源。
2、光的顏色類型
能匹配出所有顏色的三種顏色稱為三原色。RGB又稱色光三原色,即紅、綠、藍。不同波長的光線呈現不同的顏色。
以下是其光源特性和相關案例
白色光源(W) | 白色光源通常用色溫來界定,色溫高的顏色偏藍色(冷色,色溫>5000K),色溫低的顏色偏紅(暖色,色溫<3300K),界于3300與5000K之間稱之為中間色,白色光源適用性廣,亮度高,特別是拍攝彩色圖像時使用更多。 |
藍色光源(B) | 藍色光源的色溫在430-480K之間,適用于金屬材質的產品、銀色背景的產品、薄膜上的金屬印刷品。 |
紅色光源(R) | 紅色光源的色溫通常在600-720K之間,其波長比較長,可以透過一些比較暗的物體。例如,透明板下孔位定位、透光膜厚度檢測。 |
綠色光源(G) | 綠色光源的色溫在510-530K之間,介于紅色與藍色之間。適用產品包括紅色背景產品、銀色背景產品例如,鈑金、車加工件。 |
紅外光源(IR) | 紅外光源的色溫一般在780-1400K之間。紅外光屬于不可見光,其穿透力強,一般在LCD屏檢測、視頻監控行業 |
紫外光源(UV) | 紫外光源的色溫一般在190-400K之間。紫外光波長短,穿透力強,主要用于熒光檢測和證件檢測。 |
3、顏色的互補與對比
為了方便應用,可以把可見光波段的顏色首尾相接組成一個圓環,也就是所謂的色環。色環中距離比較近的顏色為相近色或者相鄰色,關于圓環中心對稱的為互補色,離的比較遠的為對比色。在光照環境中,使用與物體本色相鄰或相同的顏色照射,物體在圖像中的亮度會相對比較高;反之,如果使用對比色光照,則會使物體在圖像中顯得比較暗。
光源照明方式
1、高角度照射
角度照射的特點是在一定的工作距離下,光束集中,亮度高,均勻性好,照射面積相對較小。角度照射常用于液晶校正、塑膠容器構查、工件螺孔定位、標簽檢査、引腳檢查、集成電路印字檢査等(30°、45°、60°、75°環光)。
2、垂直照射
垂直照射的照射面積大,光照均性好,適用于較大面積照明,可用于基底和線路板定位、晶片部件檢査等(0°環光、面光源)。
3、低角度照射
低角度照射對表面凹凸表現力強,適用于晶片或玻璃基片上的傷痕檢查(90°環光)。
4、背光照射
背光照射的特點是發光面是一個漫射面,均勻性好。它可用于鏡面反射材料,如晶片或玻璃基底上的傷痕檢測、LCD檢測、微小電子元件尺寸和形狀檢測、靶標測試等。
5、多角度照射
多角度照射的特點是RGB三種不同顏色從不同角度照射,可以實現焊點三維信息的提取,適用于組裝機板的焊錫部分、球形或半圓形物體、其他不規則形狀物體、接腳頭(AOI光源)等的檢測。
6、碗狀光照射
碗狀光照射的特點為360”底部發光,通過碗狀內壁發射,形成球均光照,用于檢測曲面的金屬表面文字和缺陷(球積分光源,通常也稱為圓頂光)。
7、同軸光照射
同軸光照射類似于平行光的應用,光源前面帶漫反射板,形成二次光源,光線主要趨于平行,用于半導體、PCB以及金屬零件的表面成像檢測,微小元件的外形、尺寸測量(同軸光源,平行同軸光)。
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