二、使用寿命长
为了得到精确的且重复性好的测量结果,照明系统必须保证相当长的时间内能够提供稳定的图像输入。LED光源在连续工作10,000到30,000小时后,亮度衰减,但远比其他型式的光源效果好。此外,用控制系统使其间断工作,可抑制发光管发热,寿命也将延长一倍。在环境温度为25℃时,创视自动化系列光源能够以50%亮度连续可靠工作超过30000小时。
三、响应速度快
LED发光管响应时间很短,采用专用控制器给LED光源供电时,达到最大照度的时间小于10s。
四、颜色多样
除了光源的形状以外,得到稳定图像输入的另一方面就是选择光源的颜色。甚至相同形状的光源,由于颜色的不同得到的图像也会有很大的差别。实际上,如何利用光源颜色的技术特性得到最佳对比度的图像效果一直是光源开发的主要方向。
五、综合性运营成本低
其他光源不仅耗电是LED光源的2-10倍,而且投入使用的光源越多,在器件更换和人工方面的花费就越大,因此选用寿命长的LED光源从长远看是很经济的。
机器视觉照明技术基础
1)照射方式
选择不同的光源,控制和调节照射到物体上的入射光的方向,是机器视觉系统设计的最基本的参数,这一参数取决于光源的类型以及相对于物体的放置位置。通常而言,存在两种最为基本的方式,即直射光和漫射光。其他所有的方式皆是从这两种方法中衍生而来。
直射光:入射光基本上来自一个方向,射角小,它能投射出物体阴影;
漫射光:入射光来自多个方向,甚至于所有的方向,它不会投射出明显的阴影;
2)反射方式
物体反射光线有两种不同的反射特性:直反射和漫反射。
直反射:光线的反射角等于入射角。直反射有时用途很大,有时又可能产生极强的眩耀。在大多数情况应避免镜面反射。
漫反散:照射到物体上的光从各个方向漫散出去。在大多数实际情况下,漫散光在某个角度范围内形成,并取决于入射光的角度。
3)颜色
光谱中很大的一部分电磁波谱是人眼可见的,在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光,范围在400nm至760nm之间,即从紫色380nm到红色780nm。
色环就是在可见光光谱中的色彩进行排序,形成红色连接到另一端的紫色,机器视觉种应用到色环通常包括6种不同的颜色,分为两大类:暖色和冷色,暖色由红色调构成,冷色来自于蓝色调,通常用相反色温的光线照射,图像可以达到最高级别的对比度,相同色温的光线照射,可以有效滤除,因此灵活利用色温特性,对我们选择光源很有帮助。
4)明视场和暗视场
明视场是最常用的照明方案,采用正面直射光照射形成,而暗视场主要由低角度或背光照明形成,对于不同项目检测需求,选择不同类型的照明方式,一般来说暗视场会使背景呈现黑暗,而被检物体则呈现明亮。
5)光源分类
目前主要有以下集中分类方式:
a)颜色
常用光源颜色集中在可见光范围,主要有白光、红色、蓝色、绿色,另外红外光也比较普及,而紫外光由于各种原因,应用较少,主要应用在一些有防伪检测需求的项目和特殊材料检测项目之中;
b)外形
各厂家会根据不同光源外形特性进行分类,也是目前的主流分类,比如环形光源、环形低角度光源、条形光源、圆顶光源(碗光源/穹顶光源)、面光源等;
c)工作原理/特性
不同的应用方式或者原理进行分类,主要有无影光源、同轴光源、点光源、线光源、背光源、组合光源以及结构光源等;
常见的光源类型及照明方式
1. 一般目的的照明(直接照明):光直接射向物体,得到清楚的影像。
当我们需要得到高对比度物体图像的时候,这种类型的光很有效。但是当我们用它照在光亮或反射的材料上时,会引起像镜面的反光。通用照明一般采用环状或点状照明。环光是一种常用的通用照明方式,其很容易安装在镜头,可给漫反射表面提供足够的照明。
2. 暗场照明:暗场照明是相对于物体表面提供低角度照明。
使用工业相机拍摄镜子使其在其视野内,如果在视野内能看见光源就认为使亮场照明,相反的在视野中看不到光源就是暗场照明。因此光源是亮场照明还是暗场照明与光源的位置有关。典型的,暗场照明应用于对表面部分有突起的部分的照明或表面纹理变化的照明。
3. 背光照明:从物体背面射过来均匀视场的光,通过相机可以看到物面的侧面轮廓。
背光照明常用于测量物休的尺寸和定物体的方向。背光照明产生了很强的对比度。应用背光技术时候,物体表面特征可能会丢失。例如,可以应用背光技术测量硬币的直径,但是却无法判断硬币的正反面。
4. 漫射照明:连续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂的角度。
连续漫反射照明应用半球形的均匀照明,以减小影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的电路板照明非常有用。这种光源可以达到170立体角范围的均匀照明。
5. 同轴照明:同轴光的形成--通过垂直墙壁出来的发散光,射到一个使光向下的分光镜上,相机从上面通过分光镜看物体。
这种类型的光源对检测高反射的物体特别有帮助,还适合受周围环境产生阴影的影响,检测面积不明显的物体。
6. 偏振片:只允许振动方向平行于其允许方向的光能通过,垂直分量被截止。
针对具体的应用,从众多的方案中选择一个最好的照明系统是整个图像处理系统稳定工作的关键。
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