機器視覺光源檢測實例（機器視覺光源的概念）

本文目錄一覽：

• 1、機器視覺系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部分是什么？
• 2、機器視覺光源的選擇
• 3、機器視覺系統(tǒng)常見的光源有哪些，每種光源適合在什么場合應(yīng)用
• 4、如何開展一個機器視覺檢測項目？
• 5、機器視覺光源的應(yīng)用領(lǐng)域

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(diào)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(zhì)功能就是將光信號轉(zhuǎn)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(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)。

想了解更多機器視覺相關(guān)內(nèi)容可登錄：網(wǎng)頁鏈接

機器視覺光源的選擇

機器視覺光源的選擇

機器視覺光源的選擇，現(xiàn)代生活中日常照明離不開燈光，房屋裝修更是對光源的要求比較高，光源大體分為冷光和暖光，不同光源視覺感都不同，下面一起來了解一下，機器視覺光源的選擇。

機器視覺光源的選擇1

機器視覺光源

機器視覺檢測系統(tǒng)采用CCD照相機將被檢測的目標轉(zhuǎn)換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，根據(jù)像素分布和亮度、顏色等信息，轉(zhuǎn)變成數(shù)字化信號，圖像處理系統(tǒng)對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，如面積、數(shù)量、位置、長度，再根據(jù)預(yù)設(shè)的允許度和其他條件輸出結(jié)果，包括尺寸、角度、個數(shù)、合格不合格、有無等，實現(xiàn)自動識別功能。

機器視覺光源的選擇

一、簡單的預(yù)備知識

1、因材質(zhì)和厚度不同、對光的透過特性（透明度）各異。

2、光根據(jù)其波長之長短、對物質(zhì)的穿透能力（穿透率）各異。

3、光的波長越長、對物質(zhì)的透過力越強，光的波長越短、在物質(zhì)表面的擴散率越大。

4、透射照明、即是使光線透射對象物、并觀察其透過光之照明手法。

二、光源

1、穏定均勻的光源極其重要。

2、目的：將被測物與背景盡量明顕區(qū)分。

3、摂取圖像時、最重要之處是如何鮮明地獲得：被測物與背景的濃淡差。

4、目前，在圖像處理領(lǐng)域中最広范的技術(shù)手法是：二值化（白黒）處理。

以上就是我針對機器視覺光源的選擇這一科技的發(fā)明闡述的資料了，隨著科技的發(fā)達每天都有很多新鮮的東西問世，無論是那一方面的機器還是新鮮事物都是隨著人們的需求而發(fā)展的。像褪殼機一類的就是褪花生跟瓜子發(fā)明的，都是省力又省時間的偉大發(fā)明呢。

機器視覺光源的選擇2

一套完整的視覺檢測系統(tǒng)主要包含圖像采集部分和圖像分析部分，而圖像采集部分主要由工業(yè)相機、工業(yè)鏡頭以及機器視覺光源承擔，今天我們主要介紹機器視覺光源的相關(guān)基礎(chǔ)知識及選型技巧。

首先我們需要了解，機器視覺中的光源起到哪些作用：

1.照亮目標，提高亮度；

2.形成有利于圖像處理的成像效果，降低系統(tǒng)的復(fù)雜性和對圖像處理算法的要求；

3.克服環(huán)境光干擾，保證圖像穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的精度、效率。

恰當?shù)墓庠凑彰髟O(shè)計可以使圖像中的目標信息與背景信息得到最佳分離，這樣不僅大大降低圖像處理的算法難度，同時也提高系統(tǒng)的精度和可靠性。但非常遺憾，目前沒有通用的機器視覺照明系統(tǒng)應(yīng)對不同的檢測要求，因此針對每個特定的案例，都需要設(shè)計合適的照明裝置，以達到最佳效果。而不合適的照明，則會引起很多問題，機器視覺光源如此重要，卻往往被很多人忽視。

目前機器視覺光源主要采用LED（發(fā)光二極管），由于其形狀自由度高、使用壽命長、響應(yīng)速度快、單色性好、顏色多樣、綜合性價比高等特點在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用：

一、形狀自由度

一個LED光源是由許多單個LED組合而成的，因而跟其他光源相比，可做成更多的形狀，更容易針對用戶的情況，設(shè)計光源的形狀和尺寸。

二、使用壽命長

為了使圖像處理單元得到精確的、重復(fù)性好的測量結(jié)果，照明系統(tǒng)必須保證相當長的時間內(nèi)能夠提供穩(wěn)定的圖像輸入。LED光源在連續(xù)工作10000到30000小時后，亮度衰減，但遠比其他光源效果好。此外，用控制系統(tǒng)使其間斷工作，可抑制發(fā)光管發(fā)熱，壽命也將延長一倍。

三、響應(yīng)速度快

LED發(fā)光管響應(yīng)時間很短，響應(yīng)時間的真正意義是能按要求保證多個光源或一個光源不同區(qū)域之間的工作切換，采用專用控制器給LED光源供電時，達到最大照度的時間小于10s。

四、顏色多樣

除了光源的形狀以外，得到穩(wěn)定圖像輸入的另一方面就是選擇光源的顏色。甚至相同形狀的光源，由于顏色的不同得到的圖像也會有很大的差別。實際上，如何利用光源顏色的技術(shù)特性得到最佳對比度的圖像效果一直是光源開發(fā)的主要方向。

五、綜合性運營成本低

選用低廉而性能沒有保證的產(chǎn)品，初次投資的節(jié)省很快會被日常的維護、維修費用抵消。其他光源不僅耗電是LED光源的2~10倍，而且?guī)缀趺吭戮鸵鼡Q，浪費了維修工程師許多寶貴的時間。而且投入使用的光源越多，在器件更換和人工方面的花費就越大，因此選用壽命長的LED光源從長遠看是很經(jīng)濟的'。

機器視覺照明技術(shù)基礎(chǔ)知識：

1）照射方式

選擇不同的光源，控制和調(diào)節(jié)照射到物體上的入射光的方向是機器視覺系統(tǒng)設(shè)計的最基本的參數(shù)。它取決于光源的類型和相對于物體放置的位置，一般來說有兩種最基本的方式：直射光和漫射光，所有其它的方式都是從這兩種方法中延伸出來的。

直射光：入射光基本上來自一個方向，射角小，它能投射出物體陰影；

漫射光：入射光來自多個方向，甚至于所有的方向，它不會投射出明顯的陰影。

2）反射方式

物體反射光線有兩種不同的反射特性：直反射和漫反射。

直反射：光線的反射角等于入射角。直反射有時用途很大，有時又可能產(chǎn)生極強的眩耀。在大多數(shù)情況應(yīng)避免鏡面反射。

漫反散：照射到物體上的光從各個方向漫散出去。在大多數(shù)實際情況下，漫散光在某個角度范圍內(nèi)形成，并取決于入射光的角度。

3）顏色

光譜中很大的一部分電磁波譜是人眼可見的，在這個波長范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見光，范圍在400nm至760nm之間（有的人可以觀測到380~780nm），即從紫色380nm到紅色780nm。

色環(huán)就是把可見光光譜中的色彩進行排序，形成紅色連接到另一端的紫色。機器視覺中應(yīng)用的色環(huán)通常包括6種不同的顏色，分為兩大類：暖色和冷色。暖色由紅色調(diào)構(gòu)成，冷色來自于藍色調(diào)。通常用相反色溫的光線照射，圖像可以達到最高級別的對比度；相同色溫的光線照射，可以有效濾除。因此靈活利用色溫特性，對我們選擇光源很有幫助。

4）明視場和暗視場

明視場是最常用的照明方案，采用正面直射光照射形成。而暗視場主要由低角度或背光照明形成。對于不同項目檢測需求，選擇不同類型的照明方式，一般來說暗視場會使背景呈現(xiàn)黑暗，而被檢物體則呈現(xiàn)明亮。

5）光源分類

目前主要有以下幾種分類方式：

a）顏色

常用光源顏色集中在可見光范圍，主要有白光（復(fù)合光）、紅色、藍色、綠色，另外紅外光也比較普及，而紫外光由于各種原因，應(yīng)用較少。

b）外形

各廠家會根據(jù)不同光源外形特性進行分類，也是目前的主流分類，比如環(huán)形光源、環(huán)形低角度光源、條形光源、圓頂光源（碗光源/穹頂光源）、面光源等。

c）工作原理/特性

按不同的應(yīng)用方式或者原理進行分類，主要有無影光源、同軸光源、點光源、線光源、背光源、組合光源以及結(jié)構(gòu)光源等。

常見的光源類型及照明方式

1.一般目的的照明（直接照明）：光直接射向物體，得到清楚的影像。

當我們需要得到高對比度物體圖像的時候，這種類型的光很有效。但是當我們用它照在光亮或反射的材料上時，會引起類似鏡面的反光。通用照明一般采用環(huán)狀或點狀照明。環(huán)光是一種常用的通用照明方式，很容易安裝在鏡頭，可給漫反射表面提供足夠的照明。

2.暗場照明：暗場照明是相對于物體表面提供低角度照明。

使用工業(yè)相機拍攝鏡子，如果視野內(nèi)能看見光源就認為是亮場照明，相反的在視野中看不到光源就是暗場照明。因此光源是亮場照明還是暗場照明與光源的位置有關(guān)。通常，暗場照明應(yīng)用于對表面突起部分的照明或表面紋理變化的照明。

3.背光照明：從物體背面射過來均勻視場的光，通過相機可以看到物面的側(cè)面輪廓。

背光照明常用于測量物體的尺寸和方向。背光照明產(chǎn)生很強的對比度。應(yīng)用背光技術(shù)時，物體表面特征可能會丟失。例如，可以應(yīng)用背光技術(shù)測量硬幣的直徑，但是卻無法判斷硬幣的正反面。

4.漫射照明：連續(xù)漫反射照明應(yīng)用于物體表面的反射性或者表面有復(fù)雜的角度。

連續(xù)漫反射照明應(yīng)用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對于完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達到170球面度立體角范圍的均勻照明。

5.同軸照明：同軸光的形成——通過垂直墻壁出來的發(fā)散光，射到一個使光向下的分光鏡上，相機從上面通過分光鏡看物體。

這種類型的光源對檢測高反射的物體特別有幫助，還適合在周圍環(huán)境產(chǎn)生陰影的影響下，檢測面積不明顯的物體。

6.偏振片：只允許振動方向平行于其允許方向的光通過，垂直分量被截止。

針對具體的應(yīng)用，從眾多的方案中選擇一個最好的照明系統(tǒng)是整個圖像處理系統(tǒng)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。

機器視覺系統(tǒng)常見的光源有哪些，每種光源適合在什么場合應(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(yīng)用領(lǐng)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(diào)整所需照明角度，適用性廣。應(yīng)用案例: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。

想了解更多機器視覺光源產(chǎn)品及相關(guān)內(nèi)容可登錄：網(wǎng)頁鏈接

如何開展一個機器視覺檢測項目？

當接觸一個全新的 機器視覺 檢測項目時，如何開展一個機器視覺檢測項目？機器視覺檢測項目基本流程有哪些？簡單流程如下：確定客戶需求、方案設(shè)計、軟件開發(fā)、現(xiàn)場調(diào)試、文檔交接。在實際項目中，各個流程可能互相耦合，不過整體流程是基本明確的，整理后如下。

一、確定客戶需求

項目伊始，需要準確、詳細地了解客戶需求，這個過程需要多次現(xiàn)場考察、反復(fù)與客戶溝通，才能落實客戶需求。主要確定項目的應(yīng)用類型、節(jié)拍要求、精度要求、安裝空間、光照環(huán)境、通訊接口等內(nèi)容。

應(yīng)用類型——確定機器視覺應(yīng)用類型（測量、識別、檢測、引導定位），了解產(chǎn)品表面狀態(tài)、外形尺寸等影響 視覺檢測 因素的變化情況，初步評估能否滿足需求

節(jié)拍要求——客戶對生產(chǎn)效率方面的要求，量化視覺檢測步驟時間

精度要求——針對各檢測功能點及客戶生產(chǎn)要求量化視覺檢測精度

安裝空間——確認現(xiàn)場環(huán)境對視覺系統(tǒng)的安裝是否有限制

光照環(huán)境——確認現(xiàn)場環(huán)境是否有強光、日光干擾等特殊影響

通訊接口——確認現(xiàn)場與視覺系統(tǒng)配合的數(shù)據(jù)傳輸接口類型、I/O接口類型等

二、方案設(shè)計

視覺系統(tǒng) 是一個各部分互相配合的有機整體，并不是簡單的組合，所以一個項目的方案設(shè)計關(guān)乎著整個項目的成敗，從初步方案，到ZUI終方案，以及中間經(jīng)歷的各個版本，需要整個團隊共同評審，才能敲定ZUI終方案。整體方案內(nèi)容主要包括需求分析、視覺硬件設(shè)計、視覺軟件設(shè)計、可行性驗證、開發(fā)計劃。

需求分析——整理客戶關(guān)鍵需求，并分析需求可行性

機器視覺硬件設(shè)計——包括視覺系統(tǒng)平臺、相機、鏡頭、光源的選擇

機器視覺軟件設(shè)計——采用第三方視覺軟件，抑或自行開發(fā)視覺處理軟件

可行性驗證——搭建軟硬件環(huán)境，初步測試能否滿足客戶需求

開發(fā)計劃——羅列項目開發(fā)計劃，模塊化項目節(jié)點，跟進項目進度

另外，一個完整的項目應(yīng)包括機械、電氣、視覺等其他部分，以上只是簡單陳述下視覺方案的設(shè)計內(nèi)容，而ZUI終呈現(xiàn)給客戶的完整項目方案還應(yīng)包括機械設(shè)計、電氣設(shè)計。

三、軟件開發(fā)

軟件開發(fā)主要包括人機交互界面、底層算法，測試運行。

人機交互界面開發(fā)——簡單易用、處理結(jié)果直觀顯示；落實軟件框架，功能化軟件模塊；軟件框架多采用生產(chǎn)者/消費者模式，功能模塊一般包括圖像采集模塊、算法處理模塊，數(shù)據(jù)保存模塊，通訊模塊等。

底層算法開發(fā)——落實算法處理工具（Halcon、OpenCV、NI Vision等）；開發(fā)算法處理流程；生成動態(tài)庫.dll

測試運行——模擬現(xiàn)場出現(xiàn)的各種情況，測試軟件算法的穩(wěn)定性、魯棒性。

四、現(xiàn)場調(diào)試

現(xiàn)場調(diào)試是一個比較繁瑣的過程，主要體現(xiàn)在調(diào)試過程中的不確定性因素較多，例如環(huán)境光的影響、機械振動的影響、硬件工作的穩(wěn)定性等。主要流程包括設(shè)備安裝、模塊調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、自動運行。

設(shè)備安裝—— 運動部件安裝；相機、鏡頭、光源安裝；視覺系統(tǒng)內(nèi)部線纜附件走線；視覺控制器、光源控制器安裝；外部通信、I/O線纜走線等；

模塊調(diào)試—— 相機功能調(diào)試（觸發(fā)拍照等）；工件檢測特征視覺參數(shù)調(diào)試（相機參數(shù)、鏡頭參數(shù)、光源位置和亮度等）；外部通訊調(diào)試等；

系統(tǒng)聯(lián)調(diào)—— 調(diào)試完整視覺程序；正常生產(chǎn)檢測調(diào)試等；

自動運行—— 開機自動運行；

五、文檔交接

需要與客戶進行文檔交接時，說明已進入項目尾部，此時應(yīng)編寫操作文檔并進行現(xiàn)場培訓。

操作手冊—— 軟件基本操作；常見問題及解決方法；

現(xiàn)場培訓—— 項目工作流程；軟件操作；問題解決步驟；

深圳 瑞視特科技 有限公司（） 有多年的機器視覺行業(yè)經(jīng)驗的，在機器視覺的應(yīng)用領(lǐng)域上積累了不少的案例，大家可以了解一下。

機器視覺光源的應(yīng)用領(lǐng)域

機器視覺的應(yīng)用主要有檢測和機器人視覺兩個方面：

⒈ 檢測：又可分為高精度定量檢測（例如顯微照片的細胞分類、機械零部件的尺寸和位置測量）和不用量器的定性或半定量檢測（例如產(chǎn)品的外觀檢查、裝配線上的零部件識別定位、缺陷性檢測與裝配完全性檢測）。

⒉機器人視覺：用于指引機器人在大范圍內(nèi)的操作和行動，如從料斗送出的雜亂工件堆中揀取工件并按一定的方位放在傳輸帶或其他設(shè)備上（即料斗揀取問題）。至于小范圍內(nèi)的操作和行動，還需要借助于觸覺傳感技術(shù)。