图像处理基础知识笔记12

117、机器视觉光源

机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等，实现自动识别功能。

这部分来源百度百科。机器视觉的应用主要有检测和机器人视觉两个方面：

1.检测：又可分为高精度定量检测（例如显微照片的细胞分类、机械零部件的尺寸和位置测量）和不用量器的定性或半定量检测（例如产品的外观检查、装配线上的零部件识别定位、缺陷性检测与装配完全性检测）。

2.机器人视觉：用于指引机器人在大范围内的操作和行动，如从料斗送出的杂乱工件堆中拣取工件并按一定的方位放在传输带或其他设备上（即料斗拣取问题）。至于小范围内的操作和行动，还需要借助于触觉传感技术。

在机器视觉系统中，光源的作用至少有以下几种：

1>.照亮目标，提高目标亮度；

2>.形成最有利于图像处理的成像效果；

3>.克服环境光干扰，保证图像的稳定性；

4>.用作测量的工具或参照；

由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要设计相应的照明装置，以达到最佳效果。机器视觉系统的光源的价值也正在于此。

图像的质量好坏，也就是看图像边缘是否的锐利，具体来说：

1、将感兴趣部分和其他部分的灰度值差异加大

2、尽量消隐不感兴趣部分

3、提高信噪比，利于图像处理

4、减少因材质、照射角度对成像的影响

常用的有LED光源、卤素灯（光纤光源）、高频荧光灯。目前LED光源最常用，主要有如下几个特点：

·可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；

·可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；

·通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；

·使用寿命长；

·反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度；

·电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯；

·运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方面体现出更大的优势；

·可根据客户的需要，进行特殊设计。

LED分类：

机器视觉LED光源按形状通常可分为以下几类:

1、环形光源

环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合，更能突出物体的三维信息；高密度LED阵列，高亮度；多种紧凑设计，节省安装空间；解决对角照射阴影问题；可选配漫射板导光，光线均匀扩散。应用领域:PCB基板检测，IC元件检测，显微镜照明，液晶校正，塑胶容器检测，集成电路印字检查

2、背光源

用高密度LED阵列面提供高强度背光照明，能突出物体的外形轮廓特征，尤其适合作为显微镜的载物台。红白两用背光源、红蓝多用背光源，能调配出不同颜色，满足不同被测物多色要求。应用领域:机械零件尺寸的测量，电子元件、IC的外型检测，胶片污点检测，透明物体划痕检测等。

3、条形光源

条形光源是较大方形结构被测物的首选光源；颜色可根据需求搭配，自由组合；照射角度与安装随意可调。应用领域:金属表面检查，图像扫描，表面裂缝检测，LCD面板检测等。

4、同轴光源

同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰；部分采用分光镜设计，减少光损失，提高成像清晰度，均匀照射物体表面。应用领域:系列光源最适宜用于反射度极高的物体，如金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测，芯片和硅晶片的破损检测，Mark点定位，包装条码识别。

5、AOI专用光源

不同角度的三色光照明，照射凸显焊锡三维信息；外加漫射板导光，减少反光；不同角度组合；应用领域:用于电路板焊锡检测。

6、球积分光源

具有积分效果的半球面内壁，均匀反射从底部360度发射出的光线，使整个图像的照度十分均匀。应用领域:合于曲面，表面凹凸，弧形表面检测，或金属、玻璃表面反光较强的物体表面检测。

7、线形光源

超高亮度，采用柱面透镜聚光，适用于各种流水线连续检测场合。应用领域:阵相机照明专用，AOI专用。

8、点光源

大功率LED，体积小，发光强度高；光纤卤素灯的替代品，尤其适合作为镜头的同轴光源等；高效散热装置，大大提高光源的使用寿命。应用领域:适合远心镜头使用，用于芯片检测，Mark点定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、组合条形光源

四边配置条形光，每边照明独立可控；可根据被测物要求调整所需照明角度，适用性广。应用案例:CB基板检测，IC元件检测，焊锡检查，Mark点定位，显微镜照明，包装条码照明，球形物体照明等。

10、对位光源

对位速度快；视场大；精度高；体积小，便于检测集成；亮度高，可选配辅助环形光源。应用领域:VA系列光源是全自动电路板印刷机对位的专用光源。

118、常用光源选型

AOI光源：

该系统利用一组环表复合光源产生红\\绿\\蓝/白四色光，并以不同的角度照射受检的PCB板，图像传感器捕捉到PCB板的表面反射回来的这些色彩后产生一个包含三维信息的二维图像。

● 可以检测到PCB漏件、错件、偏斜、漏焊、极性误、多锡、无锡、桥接、焊锡球等缺陷。

● 可选配同轴落射光；集成5通道数字控制器，可通过串口实时控制各色光(同轴光)的亮度，各色光亮度256级可调。

● 可选配分离式18通道数字控制器，以形成多颜色、多角度的光源照。

圆顶光源：

LED高密度排列在圆形电路板上，平滑、均匀地照明在被测物体表面，该系列光源具有较大的光扩散面，能够全方位的均匀照射在被测物体，最适合于表面有起伏、光泽的被测物体，即使是弯曲的金属表面也能够被均匀的照射到。

● 检测反光、不平整表面;

● 检测IC表面字符;

● 检测电容器表面破损等;

环形光源：

LED阵列成圆锥状以斜角照射在被测物体表面，工作距离在10-15mm时，该光源可以突出显示被测物体边缘和高度的变化，突出原本难以看清的部分，是边缘检测、金属表面的刻字和损伤检测的理想选择。

● 检测IC芯片上的印刷字符;

● 检测电路板上的元件;

● 检测塑料容器的底部;

● 检测标签;

● 检测液晶玻璃基板的标记;

● 检测板装药缺片和颗粒破损;

● 检测轴承表面损伤;

特殊光源：

超亮度LED阵列为四个独立的环形光,每路单独可控.由四种不同照明角度分别:10度 、15度 、20度、25度 所组成。该光源能够高亮度照射在被测物体上，检测被测物体的形状、大小。

● 检测钻头刀锋的形状、大小;