發布日期：2022-07-14 點擊率：46
關于光源選型，在機器視覺行業里面是一個非常經典的話題。現在我們換個角度來討論這些問題，試著從理論上來分析，如我們需要什么樣的圖像，我們的被測物體有什么結構特點和材質特點，我們要檢測的內容又有什么特性。這樣會給光源的可行性、圖像的可行性提供一個重要的參考， 加上一些專業光源產品和專業經驗，我們就可能作出一個非常不錯的光源方案。
光源應用技巧
反射光的控制
視覺系統中相機拍到的都是反射光（除采用背光之外）。也就是說相機之所以曝光，都是由于光源照到被測物體，然后反射回來，進入相機，讓芯片對應的區域感光。反射光強，則圖像越亮，相反反射光弱，圖像越暗，當然最極端的就是反射光剛好沒有進入攝像頭，圖像呈黑色。所以光源和相機的相對位置非常重要，也就是我們說的控制反射光的方向。
如果你的光源安裝在一個錯誤的角度，哪怕光源再亮，圖黑的。
我們在控制光的方向，就是如何讓圖象呈白色，如何呈黑色，或者說該白的地方白，該黑的地方黑。反射光線的強弱，對應相機里每個像素的亮暗，即灰度值。引用一位前輩的話：
“Camera do not see objects, they see the light reflected from objects towards them.” ----RVSI General Manager / Marcel Laflamme
期望的圖像分析
我們在做機器視覺時，一切都是基于圖像進行處理的。那么我們到底需要什么樣的圖像呢？這是我們首先要去分析的。什么是我們關心的區域，什么是我們不關心的區域。關心的區域拍成什么顏色，白或黑？背景區域拍成什么顏色？具體來說我們可以從兩方面來分析，被測物體分析和檢測要求分析。
被測物體分析
我們對被測物體分析，來確定哪些地方能拍成白色，哪些地方能拍成黑色，或者某些地方既能拍成白色又能拍成黑色。
1. 機械結構分析
a) 平面？
b) 曲面？
c) 有高低不平？
d) 有尖銳的過渡還是圓滑過渡？
2. 材質分析
a) 金屬？
b) 非金屬？
c) 金屬甲/金屬乙？
d) 非金屬甲/非金屬乙？
e) 金屬/非金屬？
3. 表面質量分析
a) 鏡面反射？
b) 漫反射？
c) 介于鏡面反射和漫反射之間？
d) 既有鏡面反射又有漫反射?
[DividePage:NextPage]
檢測要求分析
不同檢測要求，對于圖像的具體要求不一樣。總之都是突出要檢測部分，消隱其他地方，并且他們之間的明暗差別越大越好。
1. 表面特征檢測：文字,標示（注意區分特征印刷在物體表面、突出或凹于物體之下）
2. 尺寸檢測：外形尺寸、相對位置、共面度（注意輪廓的真實性和測量基準）
3. 表面質量檢測：劃痕、凹坑、缺角（注意缺陷的尖銳程度和出現缺陷的方向）
4. 純凈度檢測（注意包裝材料的透光性、液體顏色以及雜質的材質）
5. 裝配檢測：裝配位置、缺零件、裝錯零件（注意空間位置的分布和補光、消除反光）
6. 色差檢測 （注意相機的白平衡，并考慮借助濾鏡）
當然，這里面還需要非常好的光源產品。這里我們就半導體、電子行業的應用，展開討論一下光源。（以著名的光源廠家———日本Wavecrest產品為例）
多種角度的環形燈
以連接器為代表的電子產品檢測，經常用到環形燈。首先是因為連接器端面多為不平整的小曲面，需要光源從多個角度均勻照射。而連接器的產品尺寸又都很小，要求光源的外形尺寸非常小巧，這一點Wavecrest做得非常不錯，最小環形的外徑只有34mm。特別是在幾個不同角度光源組合使用時，這方面的優越性更加凸顯出來。同時，按照LED照射角度細分為，直射環形、帶角度環形、低角度環形和水平照射環形（超低角度），顏色紅、綠、藍、白、紅外、紫外可選，外徑從34mm到206mm。
照射角度靈活的條形燈（四面條形燈）
可以自由調節角度是條形燈最大的好處。同時還適合細長型物體，如IC等電子元器件的照明。Wavecrest條形燈采用優質LED，機構上精確定位PCB板，有效保證光源照射的方向性。有27mm到1200mm長，3種寬度：2排、3排、6排，共18種尺寸可選。其中對于長度在600mm以上，還特別設計加厚、加寬的鋁合金一體式外殼，進一步確保光線的平行效果。IC引腳、文字、表面質量、共面度，料帶尺寸檢測、料帶中的IC檢測等等眾多檢測均可以用條形燈實現。四面條形可以實現全角度的照明，提供更加均勻的照明效果。
[DividePage:NextPage]
高亮線光源
采用大功率LED和聚光透鏡，非常適合高速線掃描項目，如鍵盤、銅箔、PCB板等檢測。Wavecrest線光源，顏色有紅、綠、蘭、白可選，單條長度達。同時也可以配置擴散板，用于寬視野的面陣項目，提供遠距離照射。對于連接器的檢測，同樣可能用到線光源。如連接器端子的間距檢測，一般的反射光源照射無法得到端子尖端處和接插件外殼對比度清晰的圖像。而使用Wavecrest帶透鏡的線光源，可只讓端子尖端處發光，而背景為黑色，這樣就非常容易檢測出針間的間距了。
方形漫反射
采用特殊漫反射材料，形成一個方形區域的均勻照明。它的最大特點是光線均勻和工作距離調節范圍大。這一點我們曾在要求非常苛刻的生物應用上做過測試：采用蘭色方形漫反射WLFL-S110-B，照射到一塊生物芯片上，激發產生特殊的光線，由高分辨率數字相機來接受，從而分析生物芯片的性能。實驗證明方形漫反射的均勻性明顯優于其他形式的光源。在電子行業來說，適合IC、料帶、連接器等方形物體檢測。其中Wavecrest方形漫反射產品已在Seagate的硬盤連接器生產中廣泛應用。
背光
眾所周知，背光凸顯的是物體的輪廓或液體的純精度，在尺寸檢測中也多用到。背光最關鍵的一個指標就是均勻性，Wavecrest創新采用貼片LED，可最大可能地縮小LED芯片之間的間距，并由于采用導熱效果極佳的金屬基材的PCB板，在最短的時間內將熱量從熱源：LED芯片根部傳到外殼，并在周圍環境中散掉，從根本上確保LED長期穩定的工作。再加上Wavecrest的靈活設計理念，可任意定做發光尺寸。同時，我們建議：有很多正面光源難于檢測的物體，不妨用背光試試，或許就有一個既簡單又穩定的方案可以實現。
同軸
內置半透半反玻璃，同軸燈能夠用于鏡面物體檢測，完全消除反光。廣泛用于晶圓、LCD、連接器等檢測。
Dome光源
所謂Dome光源就是，通過碗狀的光源內部的光線多次漫反射，全角度照明，模擬陰天的太陽光。非常適合曲面物體檢測。其中手機按鍵檢測就是一個典型的例子。首先按鍵的產品種類繁多，且多為曲面，很多還為銀白色等亮色背景，反光很厲害，按鍵的分布也高低不平。為了能得到一個清晰、穩定的圖像，就應該從空間的各個角度都有光線照射。而Dome光源正好可以提供這么一個照明，LED不直接照到物體上，而是先照到碗狀光源涂有特殊反光材料的內壁上，多次的漫反射，最后把光的方向均勻地從各個角度照下來。Wavecrest在設計Dome光源時還特別配置一個水平照射（超低角度）的環形燈，這樣還能加強某些物體表面的細微的特征，如細小劃痕和很淺的激光標記。比如樹脂蓋的內部污點和尺寸檢測， 一方面，可以對于蓋子內部有光澤的，可以提供柔和的漫反射照明，避免印出LED燈泡，同時可以通過水平照射環形燈加強蓋子的輪廓。
定做光源
針對半導體、電子行業的視覺項目，有很多應用由于空間或者標準光源的效果單一性限制，往往需要定制開發光源系統。Wavecrest在上海成立分公司，為視覺集成商和設備制造商，提供全方位的定制服務，從方案分析、可行性測試、樣機試制，到配合整機批量生產，全程提供專業的LED光源解決方案。
1，AOI三基色光源
2，貼片機 專用光源
3，PCB板檢測光源
4，異型光源
5，相機、鏡頭、光源等整套光學系統模塊化的開發
下一篇： PLC、DCS、FCS三大控
上一篇： 機器視覺遠心鏡頭簡介
