工业视觉光源生产工艺

本文目录一览：

• 1、工业视觉摄像头怎么选型
• 2、3mm机器视觉光源跟3mm照明视觉光源差异是什么？
• 3、机器视觉光源的核心技术
• 4、工业3D视觉，为智能制造打开新“视界”
• 5、详细介绍机器视觉光源的特点和应用
• 6、如何制作机器视觉用LED光源？

工业视觉摄像头怎么选型

一个典型的工业机器视觉系统包括：相机、镜头、光源、图像处理单元（或图像采集卡）、图像处理软件、触发模块、通信/输入输出单元等部分组成。各个部分之间相互配合，最终完成其检测要求。

1.相机镜头

2.光源

3.被测物体

4.传感器

5.电控系统

6.视觉图像处理器

3mm机器视觉光源跟3mm照明视觉光源差异是什么？

机器视觉光源(Lighting for Machine Vision)，换句话就是给机器提供被照物反射后进行读取，进行处理，并作为判断的依据，或作为让机器或机器人进行下一动作依据的结构光源，任何结构光源(Structure Light)，若能提供让机器视觉有效进行判别者属之，吾人概称其为机器视觉光源。以机器读取和利用电脑进行影像处理之快速，即使高达数千分之一秒的连续闪光，吾人称其为（Strobo light），这是人类眼睛速度所无法来得及反应的；而人类惯用的照明视觉光源，由于有视觉暂留的速度滞后，所以其感受者，仅仅是光强（Intensity），无法来得及对高速或相位变化（phase shift）的部分，进行分析处理。是故照明光源一般并无所谓结构光的设计，主要是因为毕竟给机器视觉和给人类眼睛观看的照明目的是不同的。机器一般要求快速处理，要不就是极小化、极大化、极强化、这些未必能让人类接受。所以照明（illuminaion）是人类的视网膜进行处理，要受到细胞神经反应的制约；而机器视觉则系透过电子讯号，依照人类对机器设定目标的作业影像进行设计（结构光源或机器视觉光源）、读取、分析、输出等连串动作。尽管其过程与人类视觉的运作类似，但是视网膜的电化学（液态中的离子）其传递的反应速度不如机器视觉中电子设备（如光敏感测器、导体、或半导体中的电子）速度。

就3mm（或任何其他大小与瓦数不同）的LED机器视觉光源，经设计发射出的光源一般采取指向性较为集中者（directional light）。而3mm（或任何其他大小与瓦数不同）的照明视觉光源，则宜选择指向性多方得以提供漫射（ambient light）者。由此，光源的散射性质不同，而应用的适用性互异。再者，如医科手术进行内窥镜（endoscope）采取前者指向性较高者，而外科手术房中（Surgery）使用的无影灯其发射角度则为漫射为主。此二例子即属分别予机器视觉和照明予人类眼睛感受不同的具体范例，可供比较参照。

另外，予人类照明用的光源肯定是0.4u (micron) 到 0.7u 间的可见光（visible light)。但机器视觉用的光源则未必，可以用人类眼睛看不到的红外光(IR)或紫外光(UV)。如此也是机器视觉光源与照明光源不同之处。

机器视觉光源的核心技术

机器视觉系统的核心是图像采集和处理。所有信息均来源于图像之中，图像本身的质量对整个视觉系统极为关键。而光源则是影响机器视觉系统图像水平的重要因素，因为它直接影响输入数据的质量和至少30%的应用效果

通过适当的光源照明设计，使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离，可以大大降低图像处理算法分割、识别的难度，同时提高系统的定位、测量精度，使系统的可靠性和综合性能得到提高。反之，如果光源设计不当，会导致在图像处理算法设计和成像系统设计中事倍功半。因此，光源及光学系统设计的成败是决定系统成败的首要因素。在机器视觉系统中，光源的作用至少有以下几种：

1.照亮目标，提高目标亮度；

2.形成最有利于图像处理的成像效果；

3.克服环境光干扰，保证图像的稳定性；

4.用作测量的工具或参照；

由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要设计相应的照明装置，以达到最佳效果。机器视觉系统的光源的价值也正在于此。

图像的质量好坏，也就是看图像边缘是否的锐利，具体来说：

1、将感兴趣部分和其他部分的灰度值差异加大

2、尽量消隐不感兴趣部分

3、提高信噪比，利于图像处理

4、减少因材质、照射角度对成像的影响

常用的有LED光源、卤素灯（光纤光源）、高频荧光灯。目前LED光源最常用，主要有如下几个特点：

·可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；

·可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；

·通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；

·使用寿命长；

·反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度；

·电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯；

·运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方面体现出更大的优势；

·可根据客户的需要，进行特殊设计。

工业3D视觉，为智能制造打开新“视界”

1969年，第一片CCD图像传感器在美国贝尔实验室诞生，它为数字影像产业的发展打开了一扇新的大门。从此，人们的日常生活、生产都与影像、视觉相联系。

机器视觉的世界也在萌芽，从黑白到彩色，从低分辨率到高分辨率，从静态到动态。而现在，我们要让机器去了解真实的3D世界，让3D的影像出现在我们的面前，这就是所谓的“第四次视觉革命”。第四次视觉变革的核心是3D传感器产业的迅速发展。

机器视觉从之前的2D平面进化到3D立体“视界”，我们常见的刷脸支付、Face ID、VR、无人便利店、智能机器人等产品技术，背后关键的 科技 便是3D视觉技术。而第四次的视觉革命与工业互联网的结合，也让实体经济与技术价值最大化，开始逐步向真实的产业场景、生产效率与产业可行性进发。

用一个词来形容3D机器视觉与工业网络之间的联系，最恰当的形容就是：“未来的工业网络将会建立在3D机器视觉的基础上，以及人工智能的认知系统。机器视觉技术在工业界的运用，早已不是新鲜事，经过三十多年的发展，在产业中的作用也逐渐显现出来。

在工业视觉技术中，2 D是最早应用于自动制造领域的技术，但是2 D技术一般仅用于处理平面的问题，而对具有高信息量的对象，例如曲面、弧度等，二维视觉很难实现，从而推动了三维视觉的发展。与二维图像相比，3D图像对周围光线的影响不大，具有更高的准确度和可靠性，能够实现对高速运动物体的形状、色彩对比度、空间坐标等的实时监测。三维可视化技术能够很好地解决目前2 D技术不能解决的许多工业领域的问题，同时也是2 D技术的一个重要补充。近年来，随着消费电子、 汽车 、半导体等精密加工领域的需求越来越大，高精度3D视觉技术也逐渐成为了一个热门话题。

工业三维可视化的研究方向包括三大领域：尺寸和缺陷检测、智能制造和自主导航。近两年来，工业3D视觉技术的应用发生了巨大的转变，从单一的产品质量检验到了全产品的制造。

在生产线上，在此以前，工业3D可视化仅限于单个场景，例如最常用的质量检验。比如，在智能手机的制造过程中，主要包括主板、零部件组装、包装和出货三个方面。所以，工业3D视觉质量的质量检验也是在这三个环节中进行的。而如今，由于三维视觉技术的融合，使得从原材料到包装检验的各个环节，都能实现多个领域的应用。例如，在流水线上的下料、零件的焊接、喷涂、装配等，都可以在三维视觉中使用。

当然，2 D视觉技术在工业生产中的应用还没有被彻底抛弃。3D视觉技术将会是二维技术的一个重要补充，它将被应用到元件的测试中，比如对 SIM卡的插槽，电池模块，摄像头模块的尺寸，以及摄像头模块的安装，大部分厂家都会提供二维/三维的组合。

不论是单个场景的运用，或是多个工艺方案的组合，3D机器视觉在工业生产中都扮演着举足轻重的角色。但在高精密探测系统中，关键部件的研制，与国外相比技术的差距还是较大，短时间内难以超越。

事实上，3D视觉技术在世界范围内的发展，也是在2014年左右。在中国持续向国外转移和更新产业链的同时，国内的研究人员也在逐步增加3D视觉技术的投资。但在产业上，因为产业的多样性、技术壁垒、场景等因素，大多数企业都会选择在一个垂直的方向发展。3D可视化的硬件技术水平是有限的，随着 AI技术的发展，能够满足部分高精度的探测要求，在某种程度上弥补了硬件方面的缺陷。

1．技术与产品需要持续升级。工业3D 机器视觉成像技术不断发展，但在底层的视觉硬件设备中绕不开的卡脖子技术就是芯片和光学镜头，这部分仍然是国外厂商的主场。而集成的3D机器视觉目前依然没有具备抗环境光干扰能力强、测距精度高、分辨高和成本低等优点于一身的 3D 传感器。目前 3D 视觉的应用还是依据具体的使用场景和预算来选择相机，然后根据相机成像结果来进行算法定制开发。这种成本高、周期久的应用模式严重限制了 3D 视觉在实际场景中的使用。

2.市场与供应链的不成熟、不完善。对于一些需要采购3D视觉的产品的厂商来说，前期的产品量需求较少，在这种情况下，工业3D视觉厂商无法通过规模化的手段分摊产品成本，而市场中有很大的一部分潜在用户都是对价格以及供应链敏感的用户，处于早期发展阶段的工业3D视觉产品撬动市场较困难。

4.生产线的适配与周期长。千行百业的产线定制化需求使得设备具备非标性，通用性差，对于工厂来说不同的业务场景、生产环节，甚至不同工厂之间的需求都不尽相同，制造过程中的多品种、小批量影响企业的改造难度。设备交付之后还需要经过一段时间的调试，最终与产线适配才可以，存在一定的周期影响着企业的自动化改造积极性。

这种需求制约着三维视觉技术在实际应用中的应用。目前，3D视觉技术还处在起步阶段，还没有形成大规模的商用场景，而且还没有形成统一的生产模式，整个市场都是分散的，碎片化的，3D视觉技术还得在各个领域中 探索 ，找到自己的优势，完善自己的产品，提高自己的服务水平，为产业的升级做贡献。

详细介绍机器视觉光源的特点和应用

1、环形光源

环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合，更能突出物体的三维信息；高密度LED阵列，高亮度；多种紧凑设计，节省安装空间；解决对角照射阴影问题；可选配漫射板导光，光线均匀扩散。

应用领域：PCB基板检测，IC元件检测，显微镜照明，液晶校正，塑胶容器检测，集成电路印字检查

2、背光源

用高密度LED阵列面提供高强度背光照明，能突出物体的外形轮廓特征，尤其适合作为显微镜的载物台。红白两用背光源、红蓝多用背光源，能调配出不同颜色，满足不同被测物多色要求。

应用领域：机械零件尺寸的测量，电子元件、IC的外型检测，胶片污点检测，透明物体划痕检测等。

3、条形光源

条形光源是较大方形结构被测物的首选光源；颜色可根据需求搭配，自由组合；照射角度与安装随意可调。

应用领域：金属表面检查，图像扫描，表面裂缝检测，LCD面板检测等。

4、同轴光源

同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰；部分采用分光镜设计，减少光损失，提高成像清晰度，均匀照射物体表面。

应用领域：系列光源最适宜用于反射度极高的物体，如金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测，芯片和硅晶片的破损检测，Mark点定位，包装条码识别。

5、AOI专用光源

不同角度的三色光照明，照射凸显焊锡三维信息；外加漫射板导光，减少反光；不同角度组合；

应用领域：用于电路板焊锡检测。

6、球积分光源

具有积分效果的半球面内壁，均匀反射从底部360度发射出的光线，使整个图像的照度十分均匀。

应用领域：合于曲面，表面凹凸，弧形表面检测，或金属、玻璃表面反光较强的物体表面检测。

7、线形光源

超高亮度，采用柱面透镜聚光，适用于各种流水线连续检测场合。

应用领域：阵相机照明专用，AOI专用。

8、点光源

大功率LED，体积小，发光强度高；光纤卤素灯的替代品，尤其适合作为镜头的同轴光源等；高效散热装置，大大提高光源的使用寿命。

应用领域：适合远心镜头使用，用于芯片检测，Mark点定位，晶片及液晶玻璃底基校正。

9、组合条形光源

四边配置条形光，每边照明独立可控；可根据被测物要求调整所需照明角度，适用性广。

应用领域：CB基板检测，IC元件检测，焊锡检查，Mark点定位，显微镜照明，包装条码照明，球形物体照明等。

10、对位光源

对位速度快；视场大；精度高；体积小，便于检测集成；亮度高，可选配辅助环形光源。

应用领域：VA系列光源是全自动电路板印刷机对位的专用光源。

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如何制作机器视觉用LED光源？

自己做往往均匀性得不到保证，影响图像质量进而有可能影响分析。毕竟光源的亮度和均匀性是非常重要的指标。

并且如果需要用高亮线光源的话普通LED是达不到高亮效果的。

如果你是北京的，可以来我公司免费做实验，我有进口的高亮线光源可以借你用。

北京嘉恒中自图像技术有限公司 在中科院自动化研究所内