机器视觉光源的选型与案例 | 拓视达分享

不同颜色的光源特点

详细说明

1  白色光源：通常用色温来界定，色温高的颜色偏蓝色（冷色，色温＞5000K），色温低的  颜色偏红色（暖色，色温＜3300K），界于3300K与5500K之间称之为中间色，白色光 源适用性广，亮度高，特别是拍摄彩色图像时使用更多。

2  红色光源：波长比较长，可以透过一些比较暗的物体，例如底材黑色的透明软板孔位定位，绿色线路板线路检测，透光膜厚度检测等，采用红色光源更能提高对比度。

3  绿色光源：波长界于红色与蓝色之间，主要针对 产品：红色背景产品，银色背景产品（如 半斤，车加工件等）。

4  蓝色光源：广泛用于金属材质的产品，如钢轨，冷轧带钢，船舶加工件手机外壳等。

5  红外光源：波长长度一般为780-1400，红外光属于不可见光，其穿透力强。视觉上常用到的波长为850---940波段，用于LCD屏幕检测，视频监控行业应用等。

6  紫外光源：主要采用365---385波段的紫外 光，其波长短，穿透力强，主要用于证件检测触摸屏ITO检测，布料表面破损，点胶溢胶检测，涂抹了荧光粉的产品检测，以及金属表面划痕检测等。

白色光源

红色光源

绿色光源

蓝色光源

红外光源

紫外光源

光源的选择标准

详细说明

1   光源均匀性要好，在有效的照射范围内，灰度值标准差要小。

2  具有较宽的光谱范围，可以对不同材料的物体进行检测。

3  光照强度要足够，能提高信噪比，利于图像处理。

4   具有较长的使用寿命及较高的稳定性，可以保障长时间运行状态下能够持续稳定的提供照明环境。

5  可以根据现场的情况来定制特殊形状的光源。

尺寸间距示意图

机器视觉的组成

—— 镜头：镜头就像是人的眼睛，需要与相机搭配才能获得成像。镜头可分FA镜头和远心镜头：

①FA镜头常用的焦距是常用4mm、6mm、8mm、12mm、16mm、25mm 、35mm、50mm、55mm、75mm；

②远心镜头焦距和工作距离是固定的：常用的倍率     0.18倍、0.5倍、0.8倍、1倍、1.5倍、2倍等；工作距离常用的是40mm，65mm，110mm，200mm等。

③FA镜头可变焦，景深相对高一点，但是成像畸变也会 相对大，镜头的焦距越小，就越明显，而远心镜头则是 反之；但是相对于成本来说，FA的镜头相对于远心镜头来说成本是相 对低一点，总之各有各的好，如何选择合适的镜头具体看项目的需求来   做选型。

FA镜头示意图

远心镜头示意图

相机示意图

—— 光源：光源就是为视觉系统提供光照照明，项目打光就是选择合适光源的来照明。常用的光源有环形光源、无影光源、AOI光源（RGB三色光源）、球积分光源、 条形光源、条形组合光源、同轴光源、侧面光源、面光源（开孔和不开孔）、点光源、线光源、还有特殊形状的半圆形，通常都是与光源控制器搭配使用。

光源示意图

—— 控制器：有频闪控制器，模拟控制器和数字控制器，光源搭配控制器可以调节光源的亮度，来获得简单容易处理和识别的成像效果，通常都是与光源搭配使用。

控制器示意图

—— 电脑：相机的驱动运行和图像处理的公共领域，电脑配置看选型相机的配置来决定，相机数量多和相机配置高，需要用到的电脑配置就越高，才能运行的时候不会卡顿。

视觉组成示意图

选型与案例分析

1

案例一、平板电脑外壳的字符检测

优先确认项目的需求，例如重复精度，相机和光源的安装距离，来料是静止还是运动，来选择飞拍或者是卷帘相机；根据视野大小来选择镜头。要是都没有要求限制，我们就根据产品自由发挥。

A. 可以选择500W的卷帘相机，500W分辨率的相机刚好处于一个中间值，而且成本也会比较低一点。

B. 检测的字符大小视野范围来选择镜头，搭配相机使用，采用500W,50MM的镜头。

C. 由于字符所处的位置不一样，一个是在黑色的塑料壳上，一个是在反光度较好的铝片上，所以就算光源选择了一样，但是光源的亮度或者是相机的曝光时间也会不同，所以需要两个相机或者拍摄的时候软件上来分配曝光时间。因为项目是只用了一个相机，还是固定位置，一个光源搭配一个相机，所以只有拍摄的时候软件上来调曝光时间。字符在平面中处于凹凸位置，经过测试选择了环形光里中角度的白色和蓝色效果会好一点，可以把字符显示出来。但是由于蓝色刺眼，所以选择了会使眼睛舒服一点的白色。如下图

 示意图

2

案例二、电子锁的外壳圆定位

以及同心度的检测

优先确认项目的需求，例如重复精度，相机和光源的安装距离，来料是静止还是运动，来选择飞拍或者是卷帘相机；根据视野大小来选择镜头。这个项目是采用下相机的安装方式，所以在工作距离上有做要求（镜头到产品是300mm左右，光源的工作200mm左右）。

A. 可以选择500W的卷帘相机，500W分辨率的相机刚好处于一个中间值，而且成本也会比较低一点。

B. 检测的产品圆是15mm左右，视野选择30mm就足够了，所以可以选择500W、50MM的镜头，但是由于工作距离有限定，所以需要加一个5mm的接圈，配合调焦就可以达到要求。

C. 产品检测可分为两个组成部分，内圆是一个透明的塑料镜片（面），外圆是黑色的塑料外壳圆。刚开始测试的时候，选用环形光进行测试，效果图都是如图一，外圆的外边缘有些不稳定，这样容易使软件会误判，同心度会不同，有偏差；适当的把光源工作距离降低后就获得了如图二的效果图，明显就比图一的效果好多了。但是中间的圆，黑与灰的灰度值虽然也可以识别，但是还有点不如意。因为中间是镜面，采用组合光的方式，加了个同轴光，同轴光可以把中间的镜面给反射打亮，所以出现了图三的效果。

图1

图2 

图3

文章来源：深圳市拓视达科技有限公司  

作者：刘霖鑫

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