如何选择合适的照明机器视觉应用

机器视觉系统通过分析一个物体的反射光来创建图像 ，而不是通过分析对象本身 。因此 ，了解光如何从一个正在检查的生产部分中 ，是至关重要的 。要了解这一点 ，必须了解对象所做的材料 ，它的大小 ，形状和完成 。对象的颜色也很重要 ，即使检查系统是单色的（一个红色的部分将反映不同从一个粉红色的部分） 。所有这些特性都影响光的反射 ，并可能带来的挑战 ，在创造一个良好的显像 。寻找合适的光源可以采取一个看似困难的应用程序 ，并简化它 。

照明也会影响计算机分析产生一个可行的图像是 。一个好的显像是适当的焦点和光照的结果 。具有差的对比度和不均匀的照明的图像需要更多的努力的成像计算机 ，从而最终增加了处理时间 ，并可以增加不正确的图像分析的数目 。一般来说 ，高对比度的图像是最容易处理的 。考虑下面的图片 。一个很好的图像处理系统是能够识别在两个图像中的加上标志 ，但是 ，识别顶部图像的可重复性较低 ，由于该图像的对比度较低的底部。如果光照得到适当的控制 ，图像应该由机器视觉系统处理，并具有高度的可靠性和可重复性 。

由于当光线反射物体时产生的图像 ，打击物体的光线和反射朝向摄像机被视为是明亮的 。如果光从相机反射（或被物体吸收） ，物体被视为是黑暗的 。机器视觉系统通常集中在光和暗区之间的差异作出结论的边缘 ，纹理或标记 ，在检查操作中的关键参数 。

 

照明类型

在检查过程中 ，使用的光的波长也可以是一个重要的变量 。通过一个特定的颜色的光照 ，对比色会更容易分离出来 ，因为他们会出现在图像中的黑暗 。这种技术可以用来提高罐盖上的日期代码 ，例如 。

红外光可以用来突出淤青的产生 ，而紫外线会导致油墨和胶水的荧光（注意 ，过滤器应使用相机上如果红外或紫外光被用来使物体的荧光可以被看作不光本身） 。

直射光 ，那里的光线对准以永远是平行的 ，是产生清晰的图像很好 。

漫射光 ，这可以通过准直光 ，照耀透过磨砂玻璃制作的 ，给人一种柔和的 、更均匀的照明 ，避免造成在减少光的强度成本眩光和阴影 。

检查零件时的另一个考虑是部分的运动速度 ，因为它是拍照 ，以及相机的曝光时间 。这些因素会影响光源的选择 。

简化应用程序开始于定义的目标 ，并专注于什么是重要的检查 。一旦目标被理解 ，一个可以聚焦在选择高亮的光源 ，突出的功能或缺陷 ，并取消了不必要的元素的图像 。

 

照明技术

选择正确的照明技术可以在处理特定应用的特殊问题上有很长的路要走 。许多选项都是可用的 ，并且每个选项都有特定用途的优点和缺点 。有五个基本的照明部件的基本技术进行检查 ：背光照明 ，直接照明 ，结构照明 ，和对或离轴漫反射照明 。

背光照明创建一个轮廓突出的部分的形状 ，使其测量 ，但完全掩盖了所有的表面细节 。它创造了最大数量的对比度 ，通过产生一个图像 ，这是大多数黑色的白色 。检查应用程序可以使用这种技术进行尺寸测量 ，但它将是无用的表面检查 。这种技术的一个挑战是在装夹困难 。必须保持被检查部件的任何机械夹具都会阻碍背光灯的背光 。考虑下面的例子 。

第二个照明技术是直接照明 。通常情况下 ，光是照亮从一个稍微偏离中心角 。它是很容易设置这样的光源 ，它可以创建良好的对比度 ，但是它也可以创建阴影 ，并可能产生眩光取决于被检查的部分的表面 。创建阴影可能是可取的 ，以提高对比度低对比度的图像是一个问题 。而且 ，直接照明可用于冻结的运动与闪光灯 。对于一个移动光源的效果的例子 ，考虑以下图片 。

如果要最小化阴影 ，可以使用一个以上的直射光。为了这个目的 ，一些系统使用一个环形光 ，它完全围绕着被观看的部分 。

另一种照明技术是结构照明 。结构光利用一个已知的光模式（通常是一个光的平面创建一个线） ，用于获取三维信息 。通常是用高度准直光源 ，如激光或光纤线灯 。这种技术是一种廉价的方法来测量连续表面的深度和高度 ，并经常被使用时 ，无论是光源或表面移动 。它也可以显示低对比度部分的表面细节 。一个应该确保被测量的部分不吸收光 ，但是 ，因为反射所需的照明的一部分上要测量的效果 。

弥漫性轴照明 ，也称为目标 ，允许光是直接射向与相机线的一部分 ，没有光源进入相机的方式 。这是通过50%镀银镜反射光直接在部分完成 。相机通过镜子捕捉到被照亮的部分的图像 。

弥漫性轴照明应用包括缺陷发光检测 ，平面或检查小腔体的内部 。由于目标的灯光透过镀银镜失去强度 ，建议使用一个额外的照明光源 ，提高照明或物体上的光线的一致性 。

最后的照明技术解释这里是弥漫性离轴照明 ，也被称为阴天照明或顶灯照明 。使用这种技术 ，光不是直接反射到部分上 ，而是先在一个漫反射表面上 ，然后它被“反弹”到部分 。

扩散的离轴技术否定阴影仿佛是在阴天的东西 。它也避免了创建热点或眩光 ，可能会导致零件检查应用中的问题 。当使用一个圆顶灯，其中相机拍摄通过一个洞在反射镜圆顶 ，有可能是一个死点在图像中心 。因此，当一个反射镜 ，有利于填补盲区添加目标源 。

对于空间约束的应用程序 ，平坦的圆顶灯可以放置在相机和部分之间 ，并产生类似的结果 。

应用机器视觉照明是永远或选通 。通过闪烁的光可以增加强度和光源可能会持续更长的时间 。更有用的是停止运动的能力 。但是 ，闪光灯需要控制 。的时间必须精确地与图像采集 ，或图像将有不同的强度 。也有人为因素考虑时 ，使用闪光灯照明 。闪烁的灯光会导致有一些人癫痫发作或头痛 。

在机器视觉系统的设计中 ，重要的是要考虑环境光的影响 ，在该机器是安装在该地区的 。用于照亮部分的光 ，需要足够明亮 ，以压倒任何环境光 ，照亮它 ，使检查系统的特殊照明的预期效果是完成 。环境光可能会导致额外的眩光部分 。它也可以改变 ，这取决于操作者可能站在哪里 ，一天 ，一年的天气 ，和一年的季节 。选择检查系统的光源 ，设计机器的物理布局时 ，需要考虑的所有这些问题需要考虑 。

 

照明光源

一种光源是卤素灯 。这些都是很好的应用在非常明亮的照明是需要许多新的汽车大灯卤素但他们在事实上 ，他们不能选通有限 ，他们总是很热 ，他们失去了强度随时间 。如果这种类型的光是用于检查应用程序 ，这将有利于运行在其最大功率的80% ，以延长其使用寿命 ，保持电压恒定，避免颜色的变化 ，并利用光纤使安装灯远程如果应用程序产生的卤热敏感 。

白炽灯是另一个可能的来源 。这些灯泡是廉价和容易获得的 ，但他们不能被选通 ，他们产生热量 ，他们失去了略高于时间强度 。

荧光照明源是比较便宜的 。它们可在许多形状和大小 ，并提供漫反射光 ，最大限度地减少眩光 。这里的限制因素是 ，他们不能被选通 ，他们随着时间的推移 ，很难暗淡起来 。荧光灯也闪烁由于交流电源的频率 ，这可能会影响图像质量的视觉检测应用 。采用高频镇流器可以帮助减少闪烁的数量 ，但不能完全消除 。

激光高度准直光源强度高 ，可安装于被检查对象的距离 。一种特殊的激光 ，称为激光二极管 ，可以选通 。激光经常被用来进行距离测量 ，有时在三个维度 ，但可能不能够高精度 。激光是传统上是非常昂贵的 ，需要特别的安全措施 ，因为他们目前的潜在的安全隐患 。光纤可以提供一个更安全的选择提供准直光 ，如果你的应用程序需要它 。

许多旧的选通系统采用氙气灯 。氙是理想的闪烁是因为它能够提供很高的强度在短时间内 ，从而创造出停止运动的印象 。但氙气闪光灯的强度随着时间的推移而降低 ，他们很少使用的今天 。

一个更好的选择是使用发光二极管LED 。这些是最常见的机器视觉应用 。他们持续很长的时间 ，超过10000小时 。发光二极管也非常安全和有效的 ，虽然早期的LED有限的强度 ，现代LED可以很明亮 。

 

总结

有许多可用的照明选项和许多不同的方式来构建和定位视觉系统 。选择正确的照明可以使一个人的机器的生产力有显著的差异 。在规划一个新的自动化检测系统时 ，必须要做的第一件事是了解被检查的部分 ，需要通过检查它 ，它的表面光洁度 ，它的颜色等来了解 ，这也是了解生产环境的关键 。然后 ，审查各种光源的优点和缺点 。选择正确的照明后 ，下一个决定是放置光源的最大有效性 。相结合的照明光源 ，它是如何把各自的部分和摄像机可以否定或加重的特点来确保良好的 ，一致的图像生产来满足应用的检验要求 。