2020-10-05

2020/10/07 10:35
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机器视觉光源选择

  1. 选择光源
    选择光源的目标是:
    1) 增强待处理的物体特征;
    2) 减弱不需要关注的物体和噪声的干扰;
    3) 不会引入额外的干扰。
    以获取高品质、高对比度的图像。按照明方式的不同,光源可以分为:直接
    照明光源、散射照明光源、背光照明光源、同轴照明光源和特殊照明光源。





  2. 常见的光源类型
    1) 直接照明光源
    直接照明光源就是光源直接照射到被检测物体上,它的特点是照射局域集中、
    亮度高和的安装方便,可以得到清楚的影像。常见直接照明方式有沐光方式、低角度方式、条形方式和聚光方式。
    a)沐光方式
    沐光方式常用的是LED环形光源,高密度的LED阵列排列在伞状结构中,可以在照明区域产生集中的强光。
    沐光方式的优点是:亮度大、灵活、容易适应包装要求;
    沐光方式的缺点是:阴影和反光。
    沐光方式常见的应用:检测平面和有纹理的表面,如检测芯片表面的字迹等。
    b)低角度方式
    低角度方式常用的也是LED环形光源。与沐光方式用的环形光源不同的是,它更大,安装的角度更低,接近1800 。
    低角度方式下,光源以接近1800角照明物体,容易突出被检测物理的边缘和高度的变化。
    低角度方式优点是:凸显表面结构,增强图像的拓扑结构;
    低角度方式缺点是:热点和极度阴影;
    低角度方式常见的应用:检测的平面和有纹理的表面,如硬币的边缘和边缘字迹显示都很清晰。
    c)条形方式
    条形方式常用的是LED条形光源。条形方式除了具备沐光方式的优点外,其安装角度还可以按照需要进行调节。通过调节光线的角度和方向,可以检测到被测物体表面是否光泽,是否有纹路,也可以检测到表面特征。
    d)聚光方式
    聚光方式主要是在条形光源上加入一个柱形透镜,把光线汇聚成一条直线,以产生高亮度线光源。线性聚光方式常常配合线阵相机获得高质量图像。
    2) 散射照明光源
    对于表面表面平整光洁的高反射物体,直接照明方式容易产生强反光。散射
    照明先把光投射到粗糙的遮盖物上(比如漫射板),产生无方向、柔和的光,然后再投射到被检测物体上。这种光最适合高反射物体。
    a) 低角度方式
    与前述直接照明的低角度方式不同,散射方式的光源先经过内壁散射之后再
    均匀的照射到物体上,在提供均匀照明的同时,有效的消除了边缘的反射。
    该方式常用语BGA焊点检测,芯片管脚校测等应用。
    b) 扁平环状方式
    扁平环状方式是在光源前面加了一块漫反射板,光源经过反射后再经过漫反射板,可以形成均匀漫射的顶光,避免了炫目光和阴影。
    c) 圆顶方式
    圆顶方式最适合表面有起伏、光泽的被测物体的文字检查。
    3) 背光照明光源
    背光照明方式下,光源均匀的从被检测物体的背面,可以获得高清晰的轮廓,
    常用于物体外形检测、尺寸检测等。
    4) 同轴照明光源
    LED的高强度均匀光线通过半镜面后成为与镜头同轴的光。具有特殊涂层的
    半镜面可以抑制反光和消除图像中的重影,特别适合检测镜面物体上的划痕。
    5) 特殊照明光源
    特殊照明光源包括平行光光学单元、显微镜专用照明系统和按照客户要求定
    制的光源等。





































  3. 照明效果的优化
    当选择好一款光源类型后,还可以利用多项技术来优化检测的结果。
    1) 颜色
    对于不发光体来说,又可以分为透明体和不透明体两种,大部分是不透明体。
    不透明体都具有反射或吸收不同波长的色光的能力,被吸收掉的色光是我们看不见的。只有反射回来的色光才直接作用于我们的眼睛,所以我们看到的不透明体的颜色是反射光的颜色,这就是“反射色”。如果用红光照射红色的物体,能得到最高的亮度,若用红色光照射绿色物体,可以得到最低的亮度,或者说图像几乎是黑色的,因为绿色物体基本不反射红色光。
    所以适当的选择光源的颜色,可以增强图像的对比度。比如BGA焊点分别在红色光和蓝色光下的成像实例,在红色光下,芯片中央的条纹清晰可见,这为引脚检测引入了一些干扰,在蓝色光下,芯片中央的条纹基本不见了,仅留下了BGA焊点的影像,便于后续检测。
    2) 滤光镜
    消除不必要的数据和噪声可以加快有用信息的处理速度。滤光镜是一个简单
    的限制进入相机光线的技术。常见的滤光镜有偏光镜、波通镜、阻隔镜。他们的作用类似于滤波器,滤掉符合一定条件的信号。







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