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機器視覺檢測光源的重要性和光源類型

2021-11-18 10:55

在大批量工業生產過程中,用人工視覺檢查產品質量效率低且精度不高,用機器視覺檢測方法可以大大提高生產效率和生產的自動化程度。而要做到個機器視覺檢測項目的成功性 光源選擇很重要,那么我們就來說說光源選擇的重要性和類型?

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1、選擇合適光源的重要性

機器視覺是用機器代替人眼來做測量和判斷;機器視覺系統主要包含相機、鏡頭、光源、圖像處理系統和執行機構。而光源作為其中重要組成部分,直接關系到系統的成敗。在視覺系統中圖像是核心,選擇合適的光源能夠呈現一幅好的圖像,能夠簡化算法 提高系統穩定性,一幅圖像如果曝光過度則會隱藏很多重要的信息;出現陰影則會引起邊緣誤判;圖像不均勻則會導致閾值選擇困難。因此要保證有較好的圖像效果,就必須要選擇一個合適的光源。

2、常用光源

目前理想的視覺光源有高頻熒光燈、光纖鹵素燈、氙氣燈、 LED光源。應用最多是 LED光源,這里就詳細介紹幾種常見的 LED光源。

環形光源:LED燈珠排布成環形與圓心軸成一定夾角, 有不同照射角度、不同顏色等類型, 可以突出物體的三維信息;解決多方向照明陰影問題;圖像出現燈影情況可選配漫射板,讓光線均勻擴散。應用:螺絲尺寸缺陷檢測,IC定位字符檢測,電路板焊錫檢查,顯微鏡照明等。

條形光源:LED燈珠排布成長條形。多用于單邊或多邊以一定角度照射物體。突出物體的邊緣特征,可根據實際情況多條自由組合,照射角度與安裝距離隨有較好自由度。適用較大結構被測物。應用:電子元件縫隙檢測,圓柱體表面缺陷檢測,包裝盒印刷檢測,藥水袋輪廓檢測等。

同軸光源:經面光源采用分光鏡設計。適用于粗糙程度不同、反光強或不平整的表面區域,檢測雕刻圖案、裂縫、劃傷、低反光與高反光區域分離、消除陰影等。需要注意的是同軸光源經過分光設計有一定的光損失需要考慮亮度,并且不適用于大面積照射。應用:玻璃和塑料膜輪廓和定位檢測, IC字符及定位檢測,晶片表面雜質和劃痕檢測等。

圓頂光源:LED燈珠安裝在底部通過半球內壁反射涂層漫反射均勻照射物體。圖像整體的照度十分均勻, 適用反光較強金屬、 玻璃、凹凸表面、弧形表面檢測。應用:儀表盤刻度檢測,金屬罐字符噴碼檢測,芯片金線檢測,電子元件印刷檢測等。

背光源:LED燈珠排布成一個面(底面發光)或者從光源四周排布一圈(側面發光)。常用于突出物體的外形輪廓特征,適用于大面積照射,背光一般放置于物體底部需要考慮機構是否適合安裝,在較高的檢測精度下可以加強出光平行性來提升檢測精度。應用:機械零件尺寸及邊緣缺陷的測量,飲料液位及雜質檢測、手機屏漏光檢測,印刷海報缺陷檢測,塑料膜邊緣接縫檢測等。

點光源:高亮 LED,體積小,發光強度高;多用在配合遠心鏡頭使用, 一種非直接同軸光源,檢測視野較小。應用:手機內屏隱形電路檢測,MARK點定位,玻璃表面劃痕檢測, 液晶玻璃底基校正檢測等。

線光源:高亮 LED排布,采用導光柱聚光,光線呈一條亮帶, 通常用于線陣相機,采用側向照射或底部照射,線光源也可以不使用聚光透鏡讓光線發散,增加照射面積也可在前段添加分光鏡,轉變為同軸線光源。應用:液晶屏表面灰塵檢測,玻璃劃痕及內部裂紋檢測,布匹紡織均勻檢測等。

3、光源選擇原則

根據檢測產品特征選擇,一般選擇光源的大小要比產品大,這樣照射的光線才能覆蓋到整個產品;選擇的光源的形狀接近產品形狀,可以讓整個產品區域光照強度一致;光源顏色選擇是要能夠讓檢測目標與背景有一定對比度, 在黑白相機下使用與產品目標區域顏色接近的光源能夠該區域呈現更高的灰度,反之則呈現較低灰度;如果產品表面反光較強可以選用均勻性更好的無影光源, 目標特征不明顯則選用指向性或平行性更好的光源。

根據機構要求,光源能夠滿足設備的安裝空間,產線的速度快就需要選擇亮度更高的光源;在特殊環境(潮濕、高溫)就需要考慮光源性能(防水、散熱)。

實際測試,光源照射能夠呈現有效對比度,也要保證各個區域的均勻性。一般在檢測區域目標和背景一個接近 255 灰度的峰值,這個時候對比度一般最高加強或減弱光源亮度都會影響對比度差值。當出現較好對比圖像時一定要把檢測物體放在視野內的各個位置看看圖像是否一致,這樣才能保證在實際環境中的穩定性。

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