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)通過分析一個物體的反射光來創(chuàng)建圖像，而不是通過分析對象本身。因此，了解光如何從一個正在檢查的生產(chǎn)部分中，是至關(guān)重要的。要了解這一點，必須了解對象所做的材料，它的大小，形狀和完成。對象的顏色也很重要，即使檢查系統(tǒng)是單色的（一個紅色的部分將反映不同從一個粉紅色的部分）。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)造一個良好的顯像。尋找合適的光源可以采取一個看似困難的應(yīng)用程序，并簡化它。

照明也會影響計算機(jī)分析產(chǎn)生一個可行的圖像是。一個好的顯像是適當(dāng)?shù)慕裹c和光照的結(jié)果。具有差的對比度和不均勻的照明的圖像需要更多的努力的成像計算機(jī)，從而最終增加了處理時間，并可以增加不正確的圖像分析的數(shù)目。一般來說，高對比度的圖像是最容易處理的?？紤]下面的圖片。一個很好的圖像處理系統(tǒng)是能夠識別在兩個圖像中的加上標(biāo)志，但是，識別頂部圖像的可重復(fù)性較低，由于該圖像的對比度較低的底部。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，使用的光的波長也可以是一個重要的變量。通過一個特定的顏色的光照，對比色會更容易分離出來，因為他們會出現(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。

檢查零件時的另一個考慮是部分的運(yùn)動速度，因為它是拍照，以及相機(jī)的曝光時間。這些因素會影響光源的選擇。

簡化應(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的路要走。許多選項都是可用的，并且每個選項都有特定用途的優(yōu)點和缺點。有五個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，和對或離軸漫反射照明。

背光照明創(chuàng)建一個輪廓突出的部分的形狀，使其測量，但完全掩蓋了所有的表面細(xì)節(jié)。它創(chuàng)造了最大數(shù)量的對比度，通過產(chǎn)生一個圖像，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)行尺寸測量，但它將是無用的表面檢查。這種技術(shù)的一個挑戰(zhàn)是在裝夾困難。必須保持被檢查部件的任何機(jī)械夾具都會阻礙背光燈的背光?？紤]下面的例子。

第二個照明技術(shù)是直接照明。通常情況下，光是照亮從一個稍微偏離中心角。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，以提高對比度低對比度的圖像是一個問題。而且，直接照明可用于凍結(jié)的運(yùn)動與閃光燈。對于一個移動光源的效果的例子，考慮以下圖片。

如果要最小化陰影，可以使用一個以上的直射光。為了這個目的，一些系統(tǒng)使用一個環(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)光利用一個已知的光模式（通常是一個光的平面創(chuàng)建一個線），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)是一種廉價的方法來測量連續(xù)表面的深度和高度，并經(jīng)常被使用時，無論是光源或表面移動。它也可以顯示低對比度部分的表面細(xì)節(jié)。一個應(yīng)該確保被測量的部分不吸收光，但是，因為反射所需的照明的一部分上要測量的效果。

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，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)建熱點或眩光，可能會導(dǎo)致零件檢查應(yīng)用中的問題。當(dāng)使用一個圓頂燈，其中相機(jī)拍攝通過一個洞在反射鏡圓頂，有可能是一個死點在圖像中心。因此，當(dāng)一個反射鏡，有利于填補(bǔ)盲區(qū)添加目標(biāo)源。

對于空間約束的應(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)度和光源可能會持續(xù)更長的時間。更有用的是停止運(yùn)動的能力。但是，閃光燈需要控制。的時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，使用閃光燈照明。閃爍的燈光會導(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)計機(jī)器的物理布局時，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)?。這些都是很好的應(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在事實上，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。

白熾燈是另一個可能的來源。這些燈泡是廉價和容易獲得的，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，這可能會影響圖像質(zhì)量的視覺檢測應(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)行距離測量，有時在三個維度，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，因為他們目前的潛在的安全隱患。光纖可以提供一個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為它能夠提供很高的強(qiáng)度在短時間內(nèi)，從而創(chuàng)造出停止運(yùn)動的印象。但氙氣閃光燈的強(qiáng)度隨著時間的推移而降低，他們很少使用的今天。

一個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)很長的時間，超過10000小時。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人的機(jī)器的生產(chǎn)力有顯著的差異。在規(guī)劃一個新的自動化檢測系統(tǒng)時，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)點和缺點。選擇正確的照明后，下一個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來確保良好的，一致的圖像生產(chǎn)來滿足應(yīng)用的檢驗要求。