機器視覺光源如何選3步走

本文目錄一覽：

• 1、機器視覺硬件基礎知識
• 2、機器視覺的工作流程
• 3、散熱60機器視覺光源光源怎么調試
• 4、詳細介紹機器視覺光源的特點和應用
• 5、機器視覺系統(tǒng)中最關鍵的部分是什么？

機器視覺硬件基礎知識

注：這些不過是網(wǎng)上隨處見得資料，不過分享出來還是希望可以幫到別人

可能不懂得名詞：

1.線陣相機 面陣相機：

2.泊松分布：

3自動光圈：視頻輸入型（視頻信號從相機輸送到透鏡來控制鏡頭上的光圈），DC輸入型（利用相機上的直流電壓來直接控制光圈）自動鏡頭控制ACL，用于調整設定測光系統(tǒng)，一般無需調整，但拍攝中有亮度極高的目標，會有屏幕全部變白（白電平削波現(xiàn)象），此時需要調整

4.相機動態(tài)范圍：

5.空間分辨率：

6.光源控制器：光源控制器/1263110?fr=aladdin

相機

相機基礎知識

1.1? 相機主要參數(shù)

1.1.1芯片類型

圖像傳感器（CCD或CMOS芯片）。

1.1.2分辨率

面陣相機分辨用水平和垂直兩個分辨率表示，線掃相機用多少k。

1.1.3幀率

面陣相機用fps，線陣相機用行頻KHz。（12Khz表示1s采集12000行圖像數(shù)據(jù)）

1.1.4噪聲

噪聲不希望被采集，一種是有效信號帶來的符合泊松分布的統(tǒng)計漲落噪聲（散粒噪聲），自身固有圖像傳感器讀出電路，相機信號處理與放大電路帶來的噪聲

1.1.5信噪比

圖像中信號與噪聲的比值，信噪比越高，圖像質量越好

1.1.6動態(tài)范圍

相機探測光信號的范圍，用倍數(shù)，dB或Bit等方式表示，數(shù)值越大，相機對不同的光照強度有更強的適應能力，（一種光學，飽和最大光強與等價與噪聲輸出的光強的比值，芯片特性決定。第二種，電子動態(tài)范圍，飽和電壓和噪聲電壓之間的比值。）固定相機是一個定值，不變化。

1.1.7像元尺寸及深度

1.1.7.1像元深度

相機輸出的數(shù)字信號，即像元灰度值，具有特殊的比特位數(shù)，稱為像元深度，定義了灰度從暗到明的階數(shù)，階數(shù)越高會增加測量精度，也會降低系統(tǒng)速度，提高集成難度

1.1.7.2像元尺寸

像元尺寸指芯片像元陣列上每個像元的實際物理尺寸，通常有14，10，9，7，6.45，3.75（單位，um）

1.1.8相機接口

相機與鏡頭的接口：C,F,CS

相機傳輸線的接口：camera link接口，Gige網(wǎng)口，1394B，USB等

1.1.9光譜響應

芯片對于不同光波長光線的相應能力，通常由光譜響應曲線給出。

注意：選擇和評估相機主要從上述9各方面考慮，通過技術指標、實際測試樣品，提供相關數(shù)據(jù)進行評估。

相機連接與驅動安裝

使用與設置

相機成像調整

鏡頭

簡述：相當于晶狀體，當圖像不清楚調整鏡頭的后焦點，改變芯片與鏡頭基準面的距離。

鏡頭分類

1.1

外形分類尺寸分類光圈分類變焦分類焦距分類

球面鏡頭 1” 25mm自動光圈電動變焦長焦距

非球面鏡頭1/2” 3mm手動光圈手動變焦標準鏡頭

針孔鏡頭1/3” 8.5mm固定光圈固定焦距廣角鏡頭

魚眼鏡頭2/3” 17mm

1.2 以鏡頭分類

1.2.1 鏡頭安裝

所有的相機鏡頭，CCD相機的鏡頭安裝有 C口，CS口，F(xiàn)接口，V接口

C口和CS口兩者螺紋相同，但兩者從鏡頭到感光表面的距離不同

C安裝座：從鏡頭安裝基準面到焦點的距離是17.526mm

CS安裝座：特種C安裝，此時應將相機前部的墊圈取下再安裝鏡頭，其鏡頭安裝基準面到焦點的距離是12.5mm

F接口鏡頭（后截距46.55mm）是尼康鏡頭的接口標準，一般相機靶面大于1英寸時需用F口的鏡頭。

V口鏡頭 ，施耐德鏡頭標準，用于相機靶面較大或特殊用途的鏡頭

1.2.2 鏡頭規(guī)格

相機鏡頭規(guī)格=相機CCD尺寸（如相機的CCD靶面大小為1/2英寸，鏡頭應選1/2英寸）

1.2.3光圈分類

手動/自動，配合相機使用。手動適合亮度不變的場景。自動適合亮度變化的場景。注，見“問題”。

光圈環(huán)，轉動光圈環(huán)，光通量就會變化，光通量即光圈，F(xiàn)表示。F=f(焦距)/D（鏡頭實際口徑），F(xiàn)越小光圈越大

自動光圈鏡頭場景選擇：太陽光直射等非常亮的情況下，自動光圈鏡頭有交款的動態(tài)范圍。/要求再整個視野有良好的聚焦時，用自動光圈鏡頭有更大的景深。/要求izai光亮上因光信號導致的模糊最小時，使用自動光圈

1.2.4鏡頭視場

標準鏡頭：視角30度左右，在1/2英寸CCD相機中，標準鏡頭焦距定為12mm，在1/3英寸CCD相機中，標準鏡頭焦距定為8mm。

廣角鏡頭：視角90度以上，焦距可小于幾毫米?？商峁拸V的視景。

遠攝鏡頭：視角20度以內，焦距可以達到機密甚至幾十米，遠距離情況下，物體放大，觀察范圍縮小

變倍鏡頭：伸縮鏡頭，手動/電動兩種

可變焦點鏡頭：介于標準鏡頭與廣角鏡頭之間，焦距連續(xù)可變

針孔鏡頭：幾毫米

1.2.5鏡頭焦距

短焦距鏡頭：因入射角較寬，可提供一個較寬廣的視野。

中焦距鏡頭：標準鏡頭，焦距長度視CCD的尺寸而定。

長焦距鏡頭：因入射角較狹窄，故僅能提供狹窄的視野，適合長距離監(jiān)視。

變焦距鏡頭：通常電動式，可做以上三種鏡頭使用

選擇鏡頭的技術依據(jù)

2.1鏡頭的成像尺寸

應該和CCD靶面尺寸一致，有1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等規(guī)格。

2.2 鏡頭的畸變

畸變是視野中局部放大倍數(shù)不一制造的圖像扭曲

畸變不可避免，鏡頭越好，畸變越小，廣角畸變大，遠心畸變小，同一種工藝，焦距越長，畸變越小

2.3鏡頭分辨率

描述鏡頭質量的內在指標是鏡頭的光學傳遞與畸變

但對于用戶，需要了解的僅僅是鏡頭的空間分辨率,每毫米能夠分辨的黑白條紋數(shù)為計量單位，計算公式為：鏡頭分辨率N=180/畫幅格式的高度

CCD靶面大小已經標準化：

如1/2英寸相機，其靶面為寬6.4mm*高4.8mm 因此對1/2英寸格式的CCD靶面，鏡頭的最低分辨率應為38對線/mm

1/3英寸相機為寬4.8mm*高3.6mm，對1/3英寸格式相機，鏡頭的分辨率應大于50對線，

相機靶面越小，對鏡頭分辨率越高

2.4鏡頭焦距與視野角度

首先根據(jù)相機到被監(jiān)控目標的距離，選擇鏡頭的焦距，鏡頭焦距 f 確定后，由相機靶面決定了視野。

2.5光圈或通光量

鏡頭的通光量以鏡頭的焦距和通光孔徑的比值來衡量，以F為單位每個鏡頭上都有最大F值，通光量與F值的平方成反比，F(xiàn)值越小，則光圈越大。所以應根據(jù)被監(jiān)控部分的光線變化程度來選擇是手動光圈還是自動光圈。

3.變焦鏡頭（zoom lens）

變焦鏡頭有手動伸縮鏡頭和自動伸縮鏡頭兩大類。伸縮鏡頭由于在一個鏡頭內能夠使鏡頭焦距在一定范圍內變化，因此可以使被監(jiān)控的目標放大或縮小，所以也常被稱為變倍鏡頭。典型的光學放大規(guī)格有6倍（6.0~36mm，F(xiàn)1.2）、8倍（4.5~36mm，F(xiàn)1.6）、10倍（8.0~80mm，F(xiàn)1.2）、12倍（6.0~72mm，F(xiàn)1.2）、20倍（10~200mm，F(xiàn)1.2）等檔次，并以電動伸縮鏡頭應用最普遍。

為增大放大倍數(shù)，除光學放大外還可施以電子數(shù)碼放大。在電動伸縮鏡頭中，光圈的調整有三種，即：自動光圈、直流驅動自動光圈、電動調整光圈。其聚焦和變倍的調整，則只有電動調整和預置兩種，電動調整是由鏡頭內的馬達驅動，而預置則是通過鏡頭內的電位計預先設置調整停止位，這樣可以免除成像必須逐次調整的過程，可精確與快速定位。在球形罩一體化攝像系統(tǒng)中，大部分采用帶預置位的伸縮鏡頭。

另一項令用戶感興趣的則是快速聚焦功能，它由測焦系統(tǒng)與電動變焦反饋控制系統(tǒng)構成。

4. 鏡頭與相機CCD的關系

所有鏡頭都只能再一定范圍內清晰成像，最大兼容CCD 尺寸指鏡頭能支持的最大清晰成像范圍。再實際選擇相機和鏡頭時。要注意所選擇的鏡頭最大兼容CCD尺寸要大于或等于所選擇相機芯片尺寸，

5.不同種類鏡頭的應用范圍

手動光圈鏡頭 —— 光照穩(wěn)定

自動光圈鏡頭 —— 光照變化大，不是用來監(jiān)視某個固定目標

以上又有定焦距（光圈）鏡頭自動光圈鏡頭和自動變焦鏡頭

定焦距（光圈）鏡頭，一般與電子快門配套，適用于室內某個固定目標的監(jiān)視

定焦距又分為長焦距鏡頭，中焦距鏡頭，短焦距鏡頭。

中焦距鏡頭是焦距與成像尺寸相近的鏡頭

短焦距鏡頭（廣角）是焦距小于成像尺寸的鏡頭，該鏡頭焦距通常28mm以下，用于照明條件差，監(jiān)視范圍寬的場景

長焦距鏡頭（望遠）這類鏡頭的焦距一般在150mm以上，用于監(jiān)視較遠的景物

以上為選擇和評估鏡頭時需要重點考慮的方面，通過技術指標、實際測試樣品，提供相關數(shù)據(jù)來進行評估。

光源

機器視覺光源直接影響到圖像的質量，進而影響到系統(tǒng)的性能。

光源在機器視覺里的重要作用

機器視覺系統(tǒng)的核心是圖像采集和處理，光源對于圖像采集直接影響輸入數(shù)據(jù)的質量和至少30%的應用效果?？梢允菆D像中的目標信息與背景信息得到最佳分離。

1.1光源的作用

1.1.1 提高目標亮度；

1.1.2 有利于圖像處理的成像效果

1.1.3 克服光干擾

1.1.4 用作測量的工具或參照

1.2 光源分類及其特點

要求: 明亮，均勻，穩(wěn)定

1.2.1 主要分為三種高頻熒光燈，光纖鹵素燈，LED光源。

目前LED最常用，主要特點：

形狀，尺寸，角度任意

各種顏色，隨時調亮

壽命長，可特殊設計

反應快，10微妙可達到最大亮度

電源外出發(fā)，可做頻閃燈

成本低

機器視覺的工作流程

一個完整的機器視覺系統(tǒng)的主要工作過程如下：

1、工件定位檢測器探測到物體已經運動至接近攝像系統(tǒng)的視野中心，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。

2、圖像采集部分按照事先設定的程序和延時，分別向攝像機和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。

3、攝像機停止掃描，重新開始新的一幀掃描，或者攝像機在啟動脈沖來到之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。

4、攝像機開始新的一幀掃描之前打開曝光機構，曝光時間可以事先設定。

5、另一個啟動脈沖打開燈光照明，燈光的開啟時間應該與攝像機的曝光時間匹配。

6、攝像機曝光后，正式開始一幀圖像的掃描和輸出。

7、圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。

8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計算機的內存中。

9、處理器對圖像進行處理、分析、識別，獲得測量結果或邏輯控制值。

10、處理結果控制流水線的動作、進行定位、糾正運動的誤差等。

從上述的工作流程可以看出，機器視覺是一種比較復雜的系統(tǒng)。因為大多數(shù)系統(tǒng)監(jiān)控對象都是運動物體，系統(tǒng)與運動物體的匹配和協(xié)調動作尤為重要，所以給系統(tǒng)各部分的動作時間和處理速度帶來了嚴格的要求。在某些應用領域，例如機器人、飛行物體導制等，對整個系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一部分的重量、體積和功耗都會有嚴格的要求。

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散熱60機器視覺光源光源怎么調試

散熱60機器視覺光源光源調試如下。

1、用盡量低的亮度等級使用光源，將光源等級設置于50%以下減小電流量。

2、安裝風扇或提供空氣流以散熱，降低溫度以減緩亮度的劣化。

3、只在成像時開啟光源。

詳細介紹機器視覺光源的特點和應用

1、環(huán)形光源

環(huán)形光源提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息；高密度LED陣列，高亮度；多種緊湊設計，節(jié)省安裝空間；解決對角照射陰影問題；可選配漫射板導光，光線均勻擴散。

應用領域：PCB基板檢測，IC元件檢測，顯微鏡照明，液晶校正，塑膠容器檢測，集成電路印字檢查

2、背光源

用高密度LED陣列面提供高強度背光照明，能突出物體的外形輪廓特征，尤其適合作為顯微鏡的載物臺。紅白兩用背光源、紅藍多用背光源，能調配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。

應用領域：機械零件尺寸的測量，電子元件、IC的外型檢測，膠片污點檢測，透明物體劃痕檢測等。

3、條形光源

條形光源是較大方形結構被測物的首選光源；顏色可根據(jù)需求搭配，自由組合；照射角度與安裝隨意可調。

應用領域：金屬表面檢查，圖像掃描，表面裂縫檢測，LCD面板檢測等。

4、同軸光源

同軸光源可以消除物體表面不平整引起的陰影，從而減少干擾；部分采用分光鏡設計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。

應用領域：系列光源最適宜用于反射度極高的物體，如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測，芯片和硅晶片的破損檢測，Mark點定位，包裝條碼識別。

5、AOI專用光源

不同角度的三色光照明，照射凸顯焊錫三維信息；外加漫射板導光，減少反光；不同角度組合；

應用領域：用于電路板焊錫檢測。

6、球積分光源

具有積分效果的半球面內壁，均勻反射從底部360度發(fā)射出的光線，使整個圖像的照度十分均勻。

應用領域：合于曲面，表面凹凸，弧形表面檢測，或金屬、玻璃表面反光較強的物體表面檢測。

7、線形光源

超高亮度，采用柱面透鏡聚光，適用于各種流水線連續(xù)檢測場合。

應用領域：陣相機照明專用，AOI專用。

8、點光源

大功率LED，體積小，發(fā)光強度高；光纖鹵素燈的替代品，尤其適合作為鏡頭的同軸光源等；高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。

應用領域：適合遠心鏡頭使用，用于芯片檢測，Mark點定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、組合條形光源

四邊配置條形光，每邊照明獨立可控；可根據(jù)被測物要求調整所需照明角度，適用性廣。

應用領域：CB基板檢測，IC元件檢測，焊錫檢查，Mark點定位，顯微鏡照明，包裝條碼照明，球形物體照明等。

10、對位光源

對位速度快；視場大；精度高；體積小，便于檢測集成；亮度高，可選配輔助環(huán)形光源。

應用領域：VA系列光源是全自動電路板印刷機對位的專用光源。

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機器視覺系統(tǒng)中最關鍵的部分是什么？

機器視覺系統(tǒng)的5大關鍵部分：

1. 機器視覺光源

光源作為機器視覺系統(tǒng)中輸入的重要部件，它的好壞直接影響著輸入數(shù)據(jù)的質量和應用效果。由于沒有通用的機器視覺光源設備，所以針對每個特定的應用實例，需要選擇相應的視覺光源，以達到最佳效果。常見的光源有：LED環(huán)形光源、低角度光源、背光源、條形光源、同軸光源、冷光源、點光源、線型光源、平行光源等。

2. 工業(yè)鏡頭

鏡頭在機器視覺系統(tǒng)中主要負責光束調制，并完成信號傳遞，而鏡頭類型則包括：標準、遠心、廣角、近攝和遠攝等，選擇依據(jù)一般是根據(jù)相機接口、拍攝物距、拍攝范圍、CCD尺寸、畸變允許范圍、放大率、焦距和光圈等。

3. 工業(yè)相機

工業(yè)相機在機器視覺系統(tǒng)中最本質功能就是將光信號轉變?yōu)殡娦盘枺c普通相機相比，它具有更高的傳輸力、抗干擾力以及穩(wěn)定的成像能力。按照不同標準可有多種分類：按輸出信號方式，可分為模擬工業(yè)相機和數(shù)字工業(yè)相機；按芯片類型不同，可分CCD工業(yè)相機和CMOS工業(yè)相機，這種分類方式最為常見。

4. 圖像采集卡

圖像采集卡雖然只是完整機器視覺系統(tǒng)的一個部件，但它同樣非常重要，直接決定了攝像頭的接口：黑白、彩色、模擬、數(shù)字等。比較典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆網(wǎng)采集卡。這些采集卡中有的內置多路開關，可以連接多個攝像機，同時抓拍多路信息。

5. 機器視覺軟件

機器視覺軟件是機器視覺系統(tǒng)中自動化處理的關鍵部件，根據(jù)具體應用需求，對軟件包進行二次開發(fā)，可自動完成對圖像采集、顯示、存儲和處理。在選購機器視覺軟件時，一定要注意開發(fā)硬件環(huán)境、開發(fā)操作系統(tǒng)、開發(fā)語言等，確保軟件運行穩(wěn)定，方便二次開發(fā)。

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