机器视觉环型光源选型（机器视觉环形光源）

本文目录一览：

• 1、简述机器视觉系统中如何选择光源
• 2、机器视觉光源的选择
• 3、机器视觉照明选择基础
• 4、机器视觉怎样选择合适的光源
• 5、机器视觉系统中最关键的部分是什么？

简述机器视觉系统中如何选择光源

机器视觉系统该怎么选用光源?应该注重以下的几点特性

1、 对比度

对比度是机器视觉检测技术中比较重要的一个指标，整个检测任务就是将被检测的物体数据与标准物体的特征数据进行对比，从而进行区分，所以好的光源应该要保证将物体的特征明显的表现出来，易于与其他物体形成对比。

那么，怎么用光源来检测图像的对比度呢?我们可以使用相同颜色的光源照射物体，看看是否有部分变亮;或是采用相反颜色的光源照射物体，看看是否有部分变暗;或是采用不同的波长照射物体，物体穿透能力越强，波长则越短。

2、适应性

好的光源应该能够做到在实验中和实际中的效果一致，要拥有良好的适应环境的性能。

3、均匀性

光源在使用的时候要保证均匀性，要保证整个系统的正常运行

4、可维护性

机器视觉光源的选择

机器视觉光源的选择

机器视觉光源的选择，现代生活中日常照明离不开灯光，房屋装修更是对光源的要求比较高，光源大体分为冷光和暖光，不同光源视觉感都不同，下面一起来了解一下，机器视觉光源的选择。

机器视觉光源的选择1

机器视觉光源

机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格不合格、有无等，实现自动识别功能。

机器视觉光源的选择

一、简单的预备知识

1、因材质和厚度不同、对光的透过特性（透明度）各异。

2、光根据其波长之长短、对物质的穿透能力（穿透率）各异。

3、光的波长越长、对物质的透过力越强，光的波长越短、在物质表面的扩散率越大。

4、透射照明、即是使光线透射对象物、并观察其透过光之照明手法。

二、光源

1、穏定均匀的光源极其重要。

2、目的：将被测物与背景尽量明顕区分。

3、摂取图像时、最重要之处是如何鲜明地获得：被测物与背景的浓淡差。

4、目前，在图像处理领域中最広范的技术手法是：二值化（白黒）处理。

以上就是我针对机器视觉光源的选择这一科技的发明阐述的资料了，随着科技的发达每天都有很多新鲜的东西问世，无论是那一方面的机器还是新鲜事物都是随着人们的需求而发展的。像褪壳机一类的就是褪花生跟瓜子发明的，都是省力又省时间的伟大发明呢。

机器视觉光源的选择2

一套完整的视觉检测系统主要包含图像采集部分和图像分析部分，而图像采集部分主要由工业相机、工业镜头以及机器视觉光源承担，今天我们主要介绍机器视觉光源的相关基础知识及选型技巧。

首先我们需要了解，机器视觉中的光源起到哪些作用：

1.照亮目标，提高亮度；

2.形成有利于图像处理的成像效果，降低系统的复杂性和对图像处理算法的要求；

3.克服环境光干扰，保证图像稳定性，提高系统的精度、效率。

恰当的光源照明设计可以使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离，这样不仅大大降低图像处理的算法难度，同时也提高系统的精度和可靠性。但非常遗憾，目前没有通用的机器视觉照明系统应对不同的检测要求，因此针对每个特定的案例，都需要设计合适的照明装置，以达到最佳效果。而不合适的照明，则会引起很多问题，机器视觉光源如此重要，却往往被很多人忽视。

目前机器视觉光源主要采用LED（发光二极管），由于其形状自由度高、使用寿命长、响应速度快、单色性好、颜色多样、综合性价比高等特点在行业内广泛应用：

一、形状自由度

一个LED光源是由许多单个LED组合而成的，因而跟其他光源相比，可做成更多的形状，更容易针对用户的情况，设计光源的形状和尺寸。

二、使用寿命长

为了使图像处理单元得到精确的、重复性好的测量结果，照明系统必须保证相当长的时间内能够提供稳定的图像输入。LED光源在连续工作10000到30000小时后，亮度衰减，但远比其他光源效果好。此外，用控制系统使其间断工作，可抑制发光管发热，寿命也将延长一倍。

三、响应速度快

LED发光管响应时间很短，响应时间的真正意义是能按要求保证多个光源或一个光源不同区域之间的工作切换，采用专用控制器给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10s。

四、颜色多样

除了光源的形状以外，得到稳定图像输入的另一方面就是选择光源的颜色。甚至相同形状的光源，由于颜色的不同得到的图像也会有很大的差别。实际上，如何利用光源颜色的技术特性得到最佳对比度的图像效果一直是光源开发的主要方向。

五、综合性运营成本低

选用低廉而性能没有保证的产品，初次投资的节省很快会被日常的维护、维修费用抵消。其他光源不仅耗电是LED光源的2~10倍，而且几乎每月就要更换，浪费了维修工程师许多宝贵的时间。而且投入使用的光源越多，在器件更换和人工方面的花费就越大，因此选用寿命长的LED光源从长远看是很经济的'。

机器视觉照明技术基础知识：

1）照射方式

选择不同的光源，控制和调节照射到物体上的入射光的方向是机器视觉系统设计的最基本的参数。它取决于光源的类型和相对于物体放置的位置，一般来说有两种最基本的方式：直射光和漫射光，所有其它的方式都是从这两种方法中延伸出来的。

直射光：入射光基本上来自一个方向，射角小，它能投射出物体阴影；

漫射光：入射光来自多个方向，甚至于所有的方向，它不会投射出明显的阴影。

2）反射方式

物体反射光线有两种不同的反射特性：直反射和漫反射。

直反射：光线的反射角等于入射角。直反射有时用途很大，有时又可能产生极强的眩耀。在大多数情况应避免镜面反射。

漫反散：照射到物体上的光从各个方向漫散出去。在大多数实际情况下，漫散光在某个角度范围内形成，并取决于入射光的角度。

3）颜色

光谱中很大的一部分电磁波谱是人眼可见的，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光，范围在400nm至760nm之间（有的人可以观测到380~780nm），即从紫色380nm到红色780nm。

色环就是把可见光光谱中的色彩进行排序，形成红色连接到另一端的紫色。机器视觉中应用的色环通常包括6种不同的颜色，分为两大类：暖色和冷色。暖色由红色调构成，冷色来自于蓝色调。通常用相反色温的光线照射，图像可以达到最高级别的对比度；相同色温的光线照射，可以有效滤除。因此灵活利用色温特性，对我们选择光源很有帮助。

4）明视场和暗视场

明视场是最常用的照明方案，采用正面直射光照射形成。而暗视场主要由低角度或背光照明形成。对于不同项目检测需求，选择不同类型的照明方式，一般来说暗视场会使背景呈现黑暗，而被检物体则呈现明亮。

5）光源分类

目前主要有以下几种分类方式：

a）颜色

常用光源颜色集中在可见光范围，主要有白光（复合光）、红色、蓝色、绿色，另外红外光也比较普及，而紫外光由于各种原因，应用较少。

b）外形

各厂家会根据不同光源外形特性进行分类，也是目前的主流分类，比如环形光源、环形低角度光源、条形光源、圆顶光源（碗光源/穹顶光源）、面光源等。

c）工作原理/特性

按不同的应用方式或者原理进行分类，主要有无影光源、同轴光源、点光源、线光源、背光源、组合光源以及结构光源等。

常见的光源类型及照明方式

1.一般目的的照明（直接照明）：光直接射向物体，得到清楚的影像。

当我们需要得到高对比度物体图像的时候，这种类型的光很有效。但是当我们用它照在光亮或反射的材料上时，会引起类似镜面的反光。通用照明一般采用环状或点状照明。环光是一种常用的通用照明方式，很容易安装在镜头，可给漫反射表面提供足够的照明。

2.暗场照明：暗场照明是相对于物体表面提供低角度照明。

使用工业相机拍摄镜子，如果视野内能看见光源就认为是亮场照明，相反的在视野中看不到光源就是暗场照明。因此光源是亮场照明还是暗场照明与光源的位置有关。通常，暗场照明应用于对表面突起部分的照明或表面纹理变化的照明。

3.背光照明：从物体背面射过来均匀视场的光，通过相机可以看到物面的侧面轮廓。

背光照明常用于测量物体的尺寸和方向。背光照明产生很强的对比度。应用背光技术时，物体表面特征可能会丢失。例如，可以应用背光技术测量硬币的直径，但是却无法判断硬币的正反面。

4.漫射照明：连续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂的角度。

连续漫反射照明应用半球形的均匀照明，以减小影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的电路板照明非常有用。这种光源可以达到170球面度立体角范围的均匀照明。

5.同轴照明：同轴光的形成——通过垂直墙壁出来的发散光，射到一个使光向下的分光镜上，相机从上面通过分光镜看物体。

这种类型的光源对检测高反射的物体特别有帮助，还适合在周围环境产生阴影的影响下，检测面积不明显的物体。

6.偏振片：只允许振动方向平行于其允许方向的光通过，垂直分量被截止。

针对具体的应用，从众多的方案中选择一个最好的照明系统是整个图像处理系统稳定工作的关键。

机器视觉照明选择基础

选择照明的三个步骤

1、选择照明的方式（镜面反射光、漫反射光、透射光等）

观察检测部位的特点（损伤、形状、有无等）。

观察表面（平面、曲面、是否有凹凸不平等）加以决定。

2、选择照明的方法及形状

根据工件条件、设置条件等加以决定。

环形光、低角度光、同轴光、碗光等。

3、选择照明的颜色（波长）

根据工件和背景的材料、颜色等加以决定。

蓝色、红色、白色等。

照明器材的典型形状（LED）

选择照明：第一步（镜面反射、漫反射与透射）

LED 照明种类繁多，大体上可以分为如下三种。

镜面反射型： 镜头接收的光线是来自拍摄对象的镜面反射光线。

漫反射型： 避开来自拍摄对象的镜面反射光，而接收整体、均一的光线。

透射型： 接收来自拍摄对象背景的光线。是一种检测轮廓的照明方式。

(1)镜面反射图像例 金属表面的刻印缺印检查

需要强调平坦的金属表面与凹凸不平的刻印部分之间的反差。

金属表面容易反射光线，因此最好是利用镜面反射光来强调表面与刻印之间的反差。

(2)漫反射图像例 透明胶带内部的晶片刻印检查

需要防止产生光晕，以强调晶片表面与刻印字符之间的反差。

透明带不会产生镜面反射，因此可以选择斜向照射的漫反射光。

(3)透射图像例 无纺布异物检查

异物与工件色调相似，从表面上看难以判别，因此需要强调异物与工件表面之间的反差。

虽然利用反射光难以观察到异物，但是只要异物的厚度、颜色与工件之间存在差异，则可以通过采用来自工件背面的透射光使异物的黑色阴影显现出来。

要点

选择照明的第一步是根据工件的形状及检查目的，确定镜面反射、漫反射、透射等照明方式。下一步是选择照明的尺寸及光线颜色，以确保所得到的图像适于检查目的。

选择照明：第二步（确定照明方法与光线形状）

(1)镜面反射图像例 玻璃端面欠缺检查

仅使用反射光的情况下

照明光线通过镜面反射随机映射在玻璃表面

【根据工件及检查目的选择照明】

玻璃表面会映射照明光线。

需要强调玻璃与背景之间的反差。

最好使光线垂直照在工件上。

应确保工件上方有一定空间。

因此选择同轴入射照明是最适宜的。

(2)漫反射检查例 橡胶密封圈欠缺检查

仅使用反射光的情况下

不能看到圆周上的欠缺

【根据工件及检查目的选择照明】

工件是用黑色橡胶制成的，因此不会发生镜面反射。

欠缺部分也是黑色的，同样不会发生镜面反射。

如果采用某种镜面照射角度，使欠缺部分发生镜面反射，则可以达到检查目的。

可使光源接近工件。

因此选择低角度照明是最适宜的。

(3)透射检查例 引脚形状检查

仅使用反射光的情况下

【根据工件及检查目的选择照明】

工件是金属材料制成的，表面凹凸不平，不能产生均匀的镜面反射。

如使用透射光，则可以去除表面凹凸不平的影响，从而实现边缘检查。

工件背面可以设置光源。

因此选择面光（背光）是最适宜的。

采用背光照明后

复杂的轮廓变得清晰了。

要点

在选择了镜面反射、漫反射或透射等照明方式后，根据检查目的、背景、周围环境等确定照明类型。

一般说来，镜面反射可选择同轴入射照明、环形照明或棒型照明，漫反射可选择低角度照明、环形照明或棒型照明，透射可选择面照明或棒型照明。其中环形照明及棒型照明的设置距离更加灵活，因此应用范围更广。

选择照明：第三步（决定光线颜色及波长）

最后根据工件及背景来选择光源颜色。

使用彩色照相机时一般会使用白光。如果使用黑白照相机，则需要掌握下面介绍的知识。

利用补色进行检测

为了检测纸箱中是否有红色包装的点心，分别使用了白色、红色及黑色的 LED 光源。下图所示为三种光源造成的对比度差异。

小知识

补色：

色相环图中相对的颜色互为补色。用补色光照射时会产生近似黑色的效果。

利用波长进行检测

透过包装薄膜拍摄晶片上的刻印文字。与蓝色相比，选择薄膜透射率更高（散射率较低）的红色光源可以产生更好的反差。

波长不同的光线具有不同的颜色、透射率（例如波长较大的红色光线具有较高的透射率）、散射率（例如波长较小的蓝色光线具有较大有散射率）等特性。

照明的理论知识 总结

选择适宜的光源可以得到良好的拍摄效果，从而有利于提高视觉系统效果。

选择光源时有一定的规律可循。一般说来，可按照下列步骤选择最理想的光源。

决定镜面反射、漫反射、透射

决定光源形状（制式）和尺寸

决定光源颜色（波长）

机器视觉怎样选择合适的光源

选择最合适的机器视觉照明光源的八个小技巧：

（1）检测材料缺损请使用亮度高的光；

（2）精确定位请使用合适波长的光；

（3）检测玻璃上的刮痕请使用非漫射的光，即Non-Diffused Light；

（4）检测透明包装请使用漫射光，即Diffused Light；

（5）创造对比请使用颜色光；

（6）检测快速移动物体请使用频闪光；

（7）消除反射时请使用红外光；

（8）消除颜色变化请使用红外光；

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机器视觉系统中最关键的部分是什么？

机器视觉系统的5大关键部分：

1. 机器视觉光源

光源作为机器视觉系统中输入的重要部件，它的好坏直接影响着输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉光源设备，所以针对每个特定的应用实例，需要选择相应的视觉光源，以达到最佳效果。常见的光源有：LED环形光源、低角度光源、背光源、条形光源、同轴光源、冷光源、点光源、线型光源、平行光源等。

2. 工业镜头

镜头在机器视觉系统中主要负责光束调制，并完成信号传递，而镜头类型则包括：标准、远心、广角、近摄和远摄等，选择依据一般是根据相机接口、拍摄物距、拍摄范围、CCD尺寸、畸变允许范围、放大率、焦距和光圈等。

3. 工业相机

工业相机在机器视觉系统中最本质功能就是将光信号转变为电信号，与普通相机相比，它具有更高的传输力、抗干扰力以及稳定的成像能力。按照不同标准可有多种分类：按输出信号方式，可分为模拟工业相机和数字工业相机；按芯片类型不同，可分CCD工业相机和CMOS工业相机，这种分类方式最为常见。

4. 图像采集卡

图像采集卡虽然只是完整机器视觉系统的一个部件，但它同样非常重要，直接决定了摄像头的接口：黑白、彩色、模拟、数字等。比较典型的有PCI采集卡、1394采集卡、VGA采集卡和GigE千兆网采集卡。这些采集卡中有的内置多路开关，可以连接多个摄像机，同时抓拍多路信息。

5. 机器视觉软件

机器视觉软件是机器视觉系统中自动化处理的关键部件，根据具体应用需求，对软件包进行二次开发，可自动完成对图像采集、显示、存储和处理。在选购机器视觉软件时，一定要注意开发硬件环境、开发操作系统、开发语言等，确保软件运行稳定，方便二次开发。

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