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工業相機、工業鏡頭、視覺光源、圖像處理系統和執行機構。而機器視覺光源作為其中重要組成部分,直接關系到機器視覺系統的成敗。
在視覺系統中圖像是核心,選擇合適的機器視覺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。
機器視覺涉及行業廣泛包含電子、汽車、包裝、印刷、食品、醫療等。因而我們面臨的檢測產品也是多種多樣、形狀大小不同、顏色材質不一、檢測環境和指標各異。以下,先來看一下常見的機器視覺光源特性。
1.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。
2.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。
3.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。
4.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。
5.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。
6.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。
7.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。
LED光源設計自由度高,能夠滿足不同的檢測需求,是目前常見的機器視覺光源,好的視覺光源能夠使視覺系統帶來高質量的效果,因此在機器視覺系統中扮演著重要角色。