機器視覺中的光源與打光

本文目錄一覽：

• 1、機器視覺需要學(xué)什么
• 2、機器視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分是什么？
• 3、機器視覺光源的如何選擇
• 4、機器視覺光源
• 5、詳細(xì)介紹機器視覺光源的特點和應(yīng)用

機器視覺需要學(xué)什么

機器視覺需要學(xué)：視覺成像、圖像處理和運動控制。

一、視覺成像部分

視覺成像又包含幾個典型組件：光源，鏡頭，CCD工業(yè)相機。光源和鏡頭都需要我們掌握光學(xué)知識，不同的打光方式，可以讓相機對物體產(chǎn)生完全不同的成像；而鏡頭的倍率，焦距，視野等的選擇不同直接決定了成像的逼真度。

工業(yè)相機需要我們掌握光電知識，掌握相機傳感器的區(qū)別，掌握圖像成像的基本知識如清晰度，動態(tài)范圍，視場角等等，這樣我們才能根據(jù)需求和場景選擇正確的相機，最快速的掌握這些知識的方法是買一臺入門級單反來研究透這些成像參數(shù)和成像的關(guān)系。

二、圖像處理部分

圖像處理我們一般理解是在PC機器上進行的，實際上在工業(yè)領(lǐng)域，大部分采用工控機，因為它穩(wěn)定，加上有成本優(yōu)勢。近些年的發(fā)展，嵌入式硬件也在蓬勃發(fā)展，很多工廠對于小的需求比如控制幾百臺儀表盤的開關(guān)和狀態(tài)監(jiān)控，完全可以利用樹莓派等開源硬件實現(xiàn)。

在軟件部分，掌握這其中的一門編程語言是必備的；而在圖像算法層面，典型的開源算法有opencv，商用的有halcon，visionpro等，建議最開始可以先以halcon入門；如果在算法層面想進一步深入，可以研究一下機器學(xué)習(xí)，這可能是未來的主要方向。

三、運動控制部分

典型的運動控制卡如固高，可以入手研究一下。更為高級一點的PLC，也可以玩起來，這部分的難點在于，精度的矯正，因為很多場景和需求對精度的要求是非常高的。

機器視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分是什么？

機器視覺系統(tǒng)的5大關(guān)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(zhì)量和應(yīng)用效果。由于沒有通用的機器視覺光源設(shè)備，所以針對每個特定的應(yīng)用實例，需要選擇相應(yīng)的視覺光源，以達(dá)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(fù)責(zé)光束調(diào)制，并完成信號傳遞，而鏡頭類型則包括：標(biāo)準(zhǔn)、遠(yuǎn)心、廣角、近攝和遠(yuǎn)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(zhì)功能就是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，與普通相機相比，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(biāo)準(zhǔn)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(nèi)置多路開關(guān)，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(guān)鍵部件，根據(jù)具體應(yīng)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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機器視覺光源的如何選擇

光源選擇應(yīng)注重以下幾點：

1、 對比度

好的光源應(yīng)該要保證將物體的特征明顯的表現(xiàn)出來，易于與其他物體形成對比。那么，怎么用光源來檢測圖像的對比度呢？可以使用相同顏色的光源照射物體，看看是否有部分變亮；或是采用相反顏色的光源照射物體，看是否有部分變暗；或是采用不同的波長照射物體，物體穿透能力越強，波長則越短。

2、適應(yīng)性

好的光源應(yīng)該能夠做到在實驗中和實際中的效果一致，要擁有良好的適應(yīng)環(huán)境的性能。

3、均勻性

光源在使用的時候要保證均勻性，要保證整個系統(tǒng)的正常運行

4、可維護性

可以了解下51camera自主研發(fā)的機器視覺光源

ZQA-3000W 為51camera自主研發(fā)，專為復(fù)雜環(huán)境下視覺照明使用的光源。具有照射范圍大，亮度高，亮度穩(wěn)定等優(yōu)點。在高速頻閃的工作模式下可以精準(zhǔn)控制點亮?xí)r刻及點亮?xí)r間；可以在高速、遠(yuǎn)距離、大范圍、危險環(huán)境、高溫、光線干擾等各種環(huán)境下為視覺系統(tǒng)提供可靠的照明。

ZQA-3000W 選用超高品質(zhì)材料，瞬間亮度超高、穩(wěn)定性好。在指定大小區(qū)域內(nèi)，可以達(dá)到 1000000Lux 以上瞬間亮度。產(chǎn)品可無衰減點亮 10^8 次以上。

ZQA-3000W 采用獨有技術(shù)，可瞬間增量至普通光源的十倍以上。 驅(qū)動電路為自主研發(fā)電路，點亮?xí)r間可做 us 級調(diào)節(jié)，可提供反接保護，過載保護等。

應(yīng)用場景：

公路智能交通

軌道交通

隧道檢測

大型工件定位及檢測

機器人抓取

安全與監(jiān)控

醫(yī)藥生產(chǎn)

化學(xué)生產(chǎn)

高溫狀態(tài)下物體檢測

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機器視覺光源

OPT標(biāo)準(zhǔn)光源25大系列：環(huán)形光源、條形光源、高均勻條形光源、組合條形光源、同軸光源、底部背光源、側(cè)部背光源、平行背光源、線形光源、線形同軸光源、點光源、球積分光源、平面無影光源、RIH四邊漫射無影光源、RIF環(huán)形漫射無影光源、RIE雙向高均勻漫射無影光源、RIW多方向高均勻漫射無影光源、RIU球狀分布式圓對稱無影光源、平行集光光源、SMT行業(yè)對位光源、AOI檢測專用光源、光纖點光源、大功率系列光源、紅外光源、紫外光源共25大系列。

詳細(xì)介紹機器視覺光源的特點和應(yīng)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(shè)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(dǎo)光，光線均勻擴散。

應(yīng)用領(lǐng)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(lán)多用背光源，能調(diào)配出不同顏色，滿足不同被測物多色要求。

應(yīng)用領(lǐng)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(jié)構(gòu)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(diào)。

應(yīng)用領(lǐng)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(shè)計，減少光損失，提高成像清晰度，均勻照射物體表面。

應(yīng)用領(lǐng)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(dǎo)光，減少反光；不同角度組合；

應(yīng)用領(lǐng)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(nèi)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(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)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?zé)舻奶娲罚绕溥m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(yīng)用領(lǐng)域：適合遠(yuǎn)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(diào)整所需照明角度，適用性廣。

應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用領(lǐng)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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