机器视觉光源的选型与案例 | 拓视达分享

来源:世展网 分类:机器视觉行业资讯 2022-05-06 11:24 阅读:7168
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2024年中国(上海)机器视觉展览会VisionChina Shanghai

2024-07-08-07-10

距离133

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

-End-

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