如何選擇合適的照明機(jī)器視覺應(yīng)用

機(jī)器視覺系統(tǒng)通過分析一個(gè)物體的反射光來創(chuàng)建圖像，而不是通過分析對(duì)象本身。因此，了解光如何從一個(gè)正在檢查的生產(chǎn)部分中，是至關(guān)重要的。要了解這一點(diǎn)，必須了解對(duì)象所做的材料，它的大小，形狀和完成。對(duì)象的顏色也很重要，即使檢查系統(tǒng)是單色的（一個(gè)紅色的部分將反映不同從一個(gè)粉紅色的部分）。所有這些特性都影響光的反射，并可能帶來的挑戰(zhàn)，在創(chuàng)造一個(gè)良好的顯像。尋找合適的光源可以采取一個(gè)看似困難的應(yīng)用程序，并簡(jiǎn)化它。

照明也會(huì)影響計(jì)算機(jī)分析產(chǎn)生一個(gè)可行的圖像是。一個(gè)好的顯像是適當(dāng)?shù)慕裹c(diǎn)和光照的結(jié)果。具有差的對(duì)比度和不均勻的照明的圖像需要更多的努力的成像計(jì)算機(jī)，從而最終增加了處理時(shí)間，并可以增加不正確的圖像分析的數(shù)目。一般來說，高對(duì)比度的圖像是最容易處理的。考慮下面的圖片。一個(gè)很好的圖像處理系統(tǒng)是能夠識(shí)別在兩個(gè)圖像中的加上標(biāo)志，但是，識(shí)別頂部圖像的可重復(fù)性較低，由于該圖像的對(duì)比度較低的底部。如果光照得到適當(dāng)?shù)目刂?，圖像應(yīng)該由機(jī)器視覺系統(tǒng)處理，并具有高度的可靠性和可重復(fù)性。

由于當(dāng)光線反射物體時(shí)產(chǎn)生的圖像，打擊物體的光線和反射朝向攝像機(jī)被視為是明亮的。如果光從相機(jī)反射（或被物體吸收），物體被視為是黑暗的。機(jī)器視覺系統(tǒng)通常集中在光和暗區(qū)之間的差異作出結(jié)論的邊緣，紋理或標(biāo)記，在檢查操作中的關(guān)鍵參數(shù)。

 

照明類型

在檢查過程中，使用的光的波長(zhǎng)也可以是一個(gè)重要的變量。通過一個(gè)特定的顏色的光照，對(duì)比色會(huì)更容易分離出來，因?yàn)樗麄儠?huì)出現(xiàn)在圖像中的黑暗。這種技術(shù)可以用來提高罐蓋上的日期代碼，例如。

紅外光可以用來突出淤青的產(chǎn)生，而紫外線會(huì)導(dǎo)致油墨和膠水的熒光（注意，過濾器應(yīng)使用相機(jī)上如果紅外或紫外光被用來使物體的熒光可以被看作不光本身）。

直射光，那里的光線對(duì)準(zhǔn)以永遠(yuǎn)是平行的，是產(chǎn)生清晰的圖像很好。

漫射光，這可以通過準(zhǔn)直光，照耀透過磨砂玻璃制作的，給人一種柔和的、更均勻的照明，避免造成在減少光的強(qiáng)度成本眩光和陰影。

檢查零件時(shí)的另一個(gè)考慮是部分的運(yùn)動(dòng)速度，因?yàn)樗桥恼?，以及相機(jī)的曝光時(shí)間。這些因素會(huì)影響光源的選擇。

簡(jiǎn)化應(yīng)用程序開始于定義的目標(biāo)，并專注于什么是重要的檢查。一旦目標(biāo)被理解，一個(gè)可以聚焦在選擇高亮的光源，突出的功能或缺陷，并取消了不必要的元素的圖像。

 

照明技術(shù)

選擇正確的照明技術(shù)可以在處理特定應(yīng)用的特殊問題上有很長(zhǎng)的路要走。許多選項(xiàng)都是可用的，并且每個(gè)選項(xiàng)都有特定用途的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。有五個(gè)基本的照明部件的基本技術(shù)進(jìn)行檢查：背光照明，直接照明，結(jié)構(gòu)照明，和對(duì)或離軸漫反射照明。

背光照明創(chuàng)建一個(gè)輪廓突出的部分的形狀，使其測(cè)量，但完全掩蓋了所有的表面細(xì)節(jié)。它創(chuàng)造了最大數(shù)量的對(duì)比度，通過產(chǎn)生一個(gè)圖像，這是大多數(shù)黑色的白色。檢查應(yīng)用程序可以使用這種技術(shù)進(jìn)行尺寸測(cè)量，但它將是無用的表面檢查。這種技術(shù)的一個(gè)挑戰(zhàn)是在裝夾困難。必須保持被檢查部件的任何機(jī)械夾具都會(huì)阻礙背光燈的背光。考慮下面的例子。

第二個(gè)照明技術(shù)是直接照明。通常情況下，光是照亮從一個(gè)稍微偏離中心角。它是很容易設(shè)置這樣的光源，它可以創(chuàng)建良好的對(duì)比度，但是它也可以創(chuàng)建陰影，并可能產(chǎn)生眩光取決于被檢查的部分的表面。創(chuàng)建陰影可能是可取的，以提高對(duì)比度低對(duì)比度的圖像是一個(gè)問題。而且，直接照明可用于凍結(jié)的運(yùn)動(dòng)與閃光燈。對(duì)于一個(gè)移動(dòng)光源的效果的例子，考慮以下圖片。

如果要最小化陰影，可以使用一個(gè)以上的直射光。為了這個(gè)目的，一些系統(tǒng)使用一個(gè)環(huán)形光，它完全圍繞著被觀看的部分。

另一種照明技術(shù)是結(jié)構(gòu)照明。結(jié)構(gòu)光利用一個(gè)已知的光模式（通常是一個(gè)光的平面創(chuàng)建一個(gè)線），用于獲取三維信息。通常是用高度準(zhǔn)直光源，如激光或光纖線燈。這種技術(shù)是一種廉價(jià)的方法來測(cè)量連續(xù)表面的深度和高度，并經(jīng)常被使用時(shí)，無論是光源或表面移動(dòng)。它也可以顯示低對(duì)比度部分的表面細(xì)節(jié)。一個(gè)應(yīng)該確保被測(cè)量的部分不吸收光，但是，因?yàn)榉瓷渌璧恼彰鞯囊徊糠稚弦獪y(cè)量的效果。

彌漫性軸照明，也稱為目標(biāo)，允許光是直接射向與相機(jī)線的一部分，沒有光源進(jìn)入相機(jī)的方式。這是通過50%鍍銀鏡反射光直接在部分完成。相機(jī)通過鏡子捕捉到被照亮的部分的圖像。

彌漫性軸照明應(yīng)用包括缺陷發(fā)光檢測(cè)，平面或檢查小腔體的內(nèi)部。由于目標(biāo)的燈光透過鍍銀鏡失去強(qiáng)度，建議使用一個(gè)額外的照明光源，提高照明或物體上的光線的一致性。

最后的照明技術(shù)解釋這里是彌漫性離軸照明，也被稱為陰天照明或頂燈照明。使用這種技術(shù)，光不是直接反射到部分上，而是先在一個(gè)漫反射表面上，然后它被“反彈”到部分。

擴(kuò)散的離軸技術(shù)否定陰影仿佛是在陰天的東西。它也避免了創(chuàng)建熱點(diǎn)或眩光，可能會(huì)導(dǎo)致零件檢查應(yīng)用中的問題。當(dāng)使用一個(gè)圓頂燈，其中相機(jī)拍攝通過一個(gè)洞在反射鏡圓頂，有可能是一個(gè)死點(diǎn)在圖像中心。因此，當(dāng)一個(gè)反射鏡，有利于填補(bǔ)盲區(qū)添加目標(biāo)源。

對(duì)于空間約束的應(yīng)用程序，平坦的圓頂燈可以放置在相機(jī)和部分之間，并產(chǎn)生類似的結(jié)果。

應(yīng)用機(jī)器視覺照明是永遠(yuǎn)或選通。通過閃爍的光可以增加強(qiáng)度和光源可能會(huì)持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間。更有用的是停止運(yùn)動(dòng)的能力。但是，閃光燈需要控制。的時(shí)間必須精確地與圖像采集，或圖像將有不同的強(qiáng)度。也有人為因素考慮時(shí)，使用閃光燈照明。閃爍的燈光會(huì)導(dǎo)致有一些人癲癇發(fā)作或頭痛。

在機(jī)器視覺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，重要的是要考慮環(huán)境光的影響，在該機(jī)器是安裝在該地區(qū)的。用于照亮部分的光，需要足夠明亮，以壓倒任何環(huán)境光，照亮它，使檢查系統(tǒng)的特殊照明的預(yù)期效果是完成。環(huán)境光可能會(huì)導(dǎo)致額外的眩光部分。它也可以改變，這取決于操作者可能站在哪里，一天，一年的天氣，和一年的季節(jié)。選擇檢查系統(tǒng)的光源，設(shè)計(jì)機(jī)器的物理布局時(shí)，需要考慮的所有這些問題需要考慮。

 

照明光源

一種光源是鹵素?zé)簟＿@些都是很好的應(yīng)用在非常明亮的照明是需要許多新的汽車大燈鹵素但他們?cè)谑聦?shí)上，他們不能選通有限，他們總是很熱，他們失去了強(qiáng)度隨時(shí)間。如果這種類型的光是用于檢查應(yīng)用程序，這將有利于運(yùn)行在其最大功率的80%，以延長(zhǎng)其使用壽命，保持電壓恒定，避免顏色的變化，并利用光纖使安裝燈遠(yuǎn)程如果應(yīng)用程序產(chǎn)生的鹵熱敏感。

白熾燈是另一個(gè)可能的來源。這些燈泡是廉價(jià)和容易獲得的，但他們不能被選通，他們產(chǎn)生熱量，他們失去了略高于時(shí)間強(qiáng)度。

熒光照明源是比較便宜的。它們可在許多形狀和大小，并提供漫反射光，最大限度地減少眩光。這里的限制因素是，他們不能被選通，他們隨著時(shí)間的推移，很難暗淡起來。熒光燈也閃爍由于交流電源的頻率，這可能會(huì)影響圖像質(zhì)量的視覺檢測(cè)應(yīng)用。采用高頻鎮(zhèn)流器可以幫助減少閃爍的數(shù)量，但不能完全消除。

激光高度準(zhǔn)直光源強(qiáng)度高，可安裝于被檢查對(duì)象的距離。一種特殊的激光，稱為激光二極管，可以選通。激光經(jīng)常被用來進(jìn)行距離測(cè)量，有時(shí)在三個(gè)維度，但可能不能夠高精度。激光是傳統(tǒng)上是非常昂貴的，需要特別的安全措施，因?yàn)樗麄兡壳暗臐撛诘陌踩[患。光纖可以提供一個(gè)更安全的選擇提供準(zhǔn)直光，如果你的應(yīng)用程序需要它。

許多舊的選通系統(tǒng)采用氙氣燈。氙是理想的閃爍是因?yàn)樗軌蛱峁┖芨叩膹?qiáng)度在短時(shí)間內(nèi)，從而創(chuàng)造出停止運(yùn)動(dòng)的印象。但氙氣閃光燈的強(qiáng)度隨著時(shí)間的推移而降低，他們很少使用的今天。

一個(gè)更好的選擇是使用發(fā)光二極管LED。這些是最常見的機(jī)器視覺應(yīng)用。他們持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間，超過10000小時(shí)。發(fā)光二極管也非常安全和有效的，雖然早期的LED有限的強(qiáng)度，現(xiàn)代LED可以很明亮。

 

總結(jié)

有許多可用的照明選項(xiàng)和許多不同的方式來構(gòu)建和定位視覺系統(tǒng)。選擇正確的照明可以使一個(gè)人的機(jī)器的生產(chǎn)力有顯著的差異。在規(guī)劃一個(gè)新的自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，必須要做的第一件事是了解被檢查的部分，需要通過檢查它，它的表面光潔度，它的顏色等來了解，這也是了解生產(chǎn)環(huán)境的關(guān)鍵。然后，審查各種光源的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。選擇正確的照明后，下一個(gè)決定是放置光源的最大有效性。相結(jié)合的照明光源，它是如何把各自的部分和攝像機(jī)可以否定或加重的特點(diǎn)來確保良好的，一致的圖像生產(chǎn)來滿足應(yīng)用的檢驗(yàn)要求。