機(jī)器視覺光源基礎(chǔ)你了解多少

2022-08-16 15:29:10 精質(zhì)視覺

　　完整的視覺檢測(cè)系統(tǒng)主要包括圖像采集部分和圖像分析部分，圖像采集部分主要包括工業(yè)攝像機(jī)、工業(yè)鏡頭和機(jī)器視覺光源。今天我們主要介紹機(jī)器視覺光源的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)和選型技巧。首先，我們需要了解機(jī)器視覺中的光源是做什么的：

　　1、照亮目標(biāo)，增加亮度;

　　2.為了形成有利于圖像處理的成像效果，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度和圖像處理算法的要求?？朔谁h(huán)境光的干擾，保證了圖像的穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)的精度和效率;

　　通過恰當(dāng)?shù)墓庠凑彰髟O(shè)計(jì)，可以使圖像中的目標(biāo)管理信息與背景信息技術(shù)得到最佳分離，這樣我們不僅能夠大大降低圖像數(shù)據(jù)處理的算法難度，同時(shí)不斷提高服務(wù)系統(tǒng)的精度和可靠性，但非常遺憾，目前我國(guó)沒有形成一個(gè)國(guó)家通用的機(jī)器視覺照明控制系統(tǒng)，可以有效應(yīng)對(duì)方式不同的檢測(cè)工作要求，因此本文針對(duì)每個(gè)特定的案例，都需要根據(jù)設(shè)計(jì)適應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳教學(xué)效果，而不合適的照明，則會(huì)引起很多相關(guān)問題，機(jī)器視覺光源如此重要，卻往往被很多人忽視。

　　視覺檢測(cè)系統(tǒng)中機(jī)器視覺光源的選擇與依據(jù)

　　目前，機(jī)器視覺光源主要是發(fā)光二極管(發(fā)光二極管) ，因其形狀自由度高、使用壽命長(zhǎng)、響應(yīng)速度快、單色性好、色彩多樣、綜合性價(jià)比高等特點(diǎn)在業(yè)界廣泛應(yīng)用:

　　一、形狀自由度

　　一個(gè)LED光源是很多單個(gè)LED的組合，所以可以做成比其他光源更多的形狀，更容易根據(jù)用戶的情況設(shè)計(jì)光源的形狀和大小。

　　二、使用壽命長(zhǎng)

　　為了使圖像進(jìn)行處理數(shù)據(jù)單元可以得到一個(gè)精確的，重復(fù)性好的測(cè)量研究結(jié)果，照明管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須同時(shí)保證企業(yè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)學(xué)生能夠發(fā)展提供社會(huì)穩(wěn)定的圖像信息輸入。LED光源在連續(xù)工作10,000到30,000小時(shí)后，亮度衰減，但遠(yuǎn)比其他型式的光源效果好。此外，用控制技術(shù)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(zhǎng)一倍。

　　三、響應(yīng)速度快

　　LED發(fā)光管的響應(yīng)時(shí)間非常短，響應(yīng)時(shí)間的真正含義是確保根據(jù)需要在多個(gè)光源之間或光源的不同區(qū)域之間進(jìn)行工作切換，當(dāng)使用專用控制器為L(zhǎng)ED光源供電時(shí)，達(dá)到最大照度的時(shí)間小于10s

　　四、顏色多樣

　　除了光源的形狀，獲得穩(wěn)定的圖像輸入的另一個(gè)方面是選擇光源的顏色。即使是同樣形狀的光源，由于圖像顏色的不同也會(huì)有很大的不同。事實(shí)上，如何利用光源顏色的技術(shù)特性，獲得最佳的對(duì)比度圖像效果一直是光源發(fā)展的主要方向。

　　五、綜合性運(yùn)營(yíng)成本低

　　如果選擇價(jià)格低、性能沒有保證的產(chǎn)品，前期投入的節(jié)省很快就會(huì)被日常的維護(hù)和維修費(fèi)用抵消。其他光源不僅耗電量是LED光源的2-10倍，而且?guī)缀趺總€(gè)月都要更換，浪費(fèi)了維修工程師大量寶貴的時(shí)間。而且投入使用的光源越多，更換設(shè)備和人工的成本就越大。所以從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看選擇長(zhǎng)壽命的LED光源是非常經(jīng)濟(jì)的。

　　機(jī)器視覺照明技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)理論知識(shí)：

　　1)照射方式

　　選擇不同的光源，控制和調(diào)整入射到物體上的光的方向是機(jī)器視覺系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最基本的參數(shù)，這取決于光源的類型和光源相對(duì)于物體的位置。通常有兩種基本方式：直接光和漫射光，所有其他方式都是從這兩種方式延伸出來的。

　　直射光: 入射光基本上來自一個(gè)方向，拍攝角度小，可投射物體陰影;

　　漫射光:入射光來自多個(gè)方向，甚至是各個(gè)方向，并且不會(huì)投下明顯的陰影。

　　2)反射方式

　　物體進(jìn)行反射光線有兩種方式不同的反射功能特性：直反射和漫反射

　　直接反射:光的反射角等于入射角. 有時(shí)直接反射非常有用，有時(shí)它可以產(chǎn)生非常強(qiáng)的眩光。在大多數(shù)情況下應(yīng)避免鏡面反射。

　　漫射: 照射物體的光向各個(gè)方向擴(kuò)散。在大多數(shù)情況下，漫散光發(fā)生在一個(gè)角度范圍內(nèi)，并取決于入射光的角度。

　　3)顏色

　　光譜中很大的一部分通過電磁以及波譜是人眼可見的，在這個(gè)工作波長(zhǎng)一定范圍內(nèi)的電磁環(huán)境輻射技術(shù)被稱作一種可見光，范圍在400nm至760nm之間(有的人認(rèn)為可以觀測(cè)到380nm-780nm)，即從一個(gè)紫色380nm到紅色780nm。

　　色環(huán)就是在可見光光譜中的色彩方面進(jìn)行分析排序，形成一個(gè)紅色連接到另一端的紫色，機(jī)器學(xué)習(xí)視覺種應(yīng)用到色環(huán)通常主要包括6種不同的顏色，分為以下兩大類：暖色和冷色，暖色由紅色調(diào)構(gòu)成，冷色來自于藍(lán)色調(diào)，通常用方法相反色溫的光線照射，圖像數(shù)據(jù)可以通過達(dá)到最高級(jí)別的對(duì)比度，相同色溫的光線照射，可以得到有效濾除，因此需要靈活合理利用相關(guān)色溫特性，對(duì)我們自己選擇作為光源很有可能幫助。

　　4)明視場(chǎng)和暗視場(chǎng)

　　亮視場(chǎng)是最常用的照明方案，其由直接的前光照明形成，而暗視場(chǎng)主要由低角度或背光照明形成，并且針對(duì)不同的物品檢測(cè)要求選擇不同類型的照明。通常，暗視場(chǎng)使背景顯得暗而物體顯得明亮。

　　5)光源分類

　　目前，主要有以下集中分類:

　　a)顏色

　　常用的光源集中在可見光范圍，主要有白光(復(fù)合光)、紅、藍(lán)、綠。此外，紅外光也很受歡迎，而紫外光由于各種原因很少使用。

　　b)外形

　　各廠家會(huì)根據(jù)企業(yè)不同光源外形特性可以進(jìn)行垃圾分類，也是我國(guó)目前的主流產(chǎn)品分類，比如一個(gè)環(huán)形光源、環(huán)形低角度分析光源、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

　　分類了不同的應(yīng)用模式或原理，主要有有無陰影光源、同軸光源、點(diǎn)光源、線光源、背光源、組合光源和結(jié)構(gòu)光源