机器视觉系统——光源及打光

参考 http://www.optmv.com/service.aspx?BaseInfoCateId=290&CateId=290

机器视觉系统的核心部分是图像的采集(如何得到一幅好的图片)和图像的处理(如何找到最有效、最准确的算法)。所有信息均来源于图像,图像质量对整个视觉系统非常关键。

仅说在处理软件性能差异很微小的情况下,如何稳定、连续的获取好的图片。获取更好图片的途径:针对每个特定的应用实例,根据工件的特性和现场的环境,选择相应的光源,通过打光实验选择适合的打光方式,从而得到一幅好的图像

一副好的图像应该具备如下条件:

  1. 对比度明显,目标与背景的边界清晰
  2. 背景尽量淡化而且均匀,不干扰图像处理
  3. 与颜色有关的还需要颜色真实,亮度适中,不过度曝光

光源主要的作用:

  1. 照亮目标,提高亮度
  2. 形成有利于图像处理的效果
  3. 克服环境光的干扰,保证图像稳定性
  4. 用作测量的工具或参照物

选光源一般遵循以下过程:

1,了解项目需求,明确要检测(测量)的目标

2,分析目标与背景的区别,找出两者之间成像差异最大的光学现象;

3,根据光源与目标之间的配合关系,初步确定光源的发光类型;

4,实际光源测试,以确定满足要求的打光方式;

5,根据具体情况,确定适用于客户的产品

常见的打光方式分明场照明和暗场照明。

                                   

                           光源在“W”型内即为明视场                                           光源在“W”型外即为暗视场

各种打光结构:

漫射背光源贯穿投射: 漫射背光源置于待测工件正下方,摄像系统垂直于工件和光源进行拍照

平行背光源贯穿投射: 平行背光源置于待测工件正下方,摄像系统垂直于工件和光源进行拍照

低角度直射光: 低角度光源照射,图像背景为黑色,即暗场照明。常用光源:条形光源、线型光、低角度环形光                        

高角度直射光:高角度光源照射,图像背景为白色,即明场照明。常用光源:高角度环形光、条形光、面光源、同轴光、点光。

散射光: 直射光从检测目标单侧照射,光线照射到微观粗糙结构时发生散射,没有散射的区域为暗场,在图像中亮度较低,发生散射的区域亮度比较高

应用技巧:保证透射性良好的情况下,尽可能选择波长比较短的光源

常用光源:线型光、条形光、点光等(大多数情况下需要特制光源)

漫射无影光: 直射光一般均匀性比较差。球积分光源采用半球漫反射面,面均匀性、方向性都很好。其他类型的无影光大都是采用特制的漫射板,在其表面将透射光线散射,进而获得均匀的光场。

常用光源:环积分光源,拱形光源、四边无影光源、环形无影光源、超大面积光源、灯箱式光源等。

颜色过滤与加强:不同的物质,化学成分不同,因此当光线照射在物体表面时,不同波长的光子会不同程度地吸收和散射,宏观上表现为不同颜色的光,反射率不一样。金银铜铝,对于波长比较短的光,铝和银的反射率远远高于金和铜。

应用实例:检测工件为 CCD感光芯片的基底电路,焊盘是镀银的,焊线是纯金的,检测目标为焊线是否断掉以及焊线在焊盘上焊接的位置。根据材料的反光特性,选择蓝色同轴光作为打光光源,镀银焊盘反射率比较高,图像中亮度比较高,焊线反射率比较低,在图片中为黑色,两者区分比较明显,此结构下得到的效果很稳定

同轴光路照射:

从上至下:相机、镜头、同轴光源、工件。光路垂直入射到工件表面,呈现出电池表面平整区亮度高,不平整区亮度低的明场效果。

表面划伤检测案例:多方向低角度方式

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