机器视觉打光案例

本文目录一览：

• 1、机器视觉中所用到的同轴光源和其它光源的优缺点，以及使用方法
• 2、三维机器视觉有哪些应用案例？
• 3、什么是机器视觉？有人能解释一下吗？
• 4、机器视觉检测的打光？
• 5、机器视觉的应用案例
• 6、视觉检测的应用案例

机器视觉中所用到的同轴光源和其它光源的优缺点，以及使用方法

1、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。

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、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

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。应用案例: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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三维机器视觉有哪些应用案例？

机器视觉是通过计算机来模拟人类视觉功能，以让机器获得相关视觉信息。机器视觉在工业上应用领域广阔，核心功能包括：测量、检测、识别、定位等。

机器视觉中缺陷检测功能，是机器视觉应用得最多的功能之一，主要检测产品表面。在现代工业自动化生产中，连续大批量生产容易出现次品。这是大多数企业目前正面临的瓶颈，并且大批量地剔除次品成本会高很多，因此及时检测及次品剔除对质量控制和成本控制是非常重要的，也是制造业进一步升级的重要基石。

三维机器视觉设备精度能达亚微米级，三维数据采集帧率高达300帧，具有高精度、大景深、高稳定性的优势，让机器人在工业应用领域上更加智能、可靠，适用于更多复杂的应用场景。

以下是三维机器视觉设备的一些应用案例：

一、 检测

得益于双目仿真人眼设计，3D机器视觉设备可以轻松完成空间层面的检测，即对于复杂产品尺寸、缺陷的精准测量，不仅可以完全替代人工，而且更加准确、高效。

二、 物料抓取

3D机器视觉系统，可以识别杂乱无序的目标和对象，准确获取工件的位置信息，实现机器人或机械手臂精准定位、快速抓取。该系统可广泛应用于各类生产线上物料搬运、装配、上架、下架等。

三、 运动抓取

3D机器视觉系统采用先进的3D视觉定位技术，能够根据工件的三维特征信息，在高度自动化的制造生产中，完成对轨道上运动目标的定位预判和准确抓取，整个过程无需目标停止。

三维机器视觉的产品优势 ：

1. 自主研发高速高清三维机器视觉，软硬件可定制；

2. 稳定性高，对环境光、反光物体抗干扰性强；

3. 软件接口丰富、操作简单、学习成本低；

4. 兼容多种主流工业机器人通信协议。

什么是机器视觉？有人能解释一下吗？

机器视觉，就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分 CMOS 和CCD

两种)将被摄取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;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。

日弘智能视觉系统组成部分：

1.照明光源2.镜头3.工业摄像机4.图像采集/处理卡5.图像处理系统6.其它外部设备

一、相机篇

工业相机又俗称摄像机，相比于传统的民用相机(摄像机)而言，它具有高的图像稳定性、高传输能力和高抗干扰能力等，目前市面上工业相机大多是基于CCD(Charge

Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)芯片的相机。

其中，CCD是目前机器视觉最为常用的图像传感器。它集光电转换及电荷存贮、电荷转移、信号读取于一体，是典型的固体成像器件。

CCD的突出特点是以电荷作为信号，而不同于其它器件是以电流或者电压为信号。这类成像器件通过光电转换形成电荷包，而后在驱动脉冲的作用下转移、放大输出图像信号。

典型的CCD相机由光学镜头、时序及同步信号发生器、垂直驱动器、模拟/数字信号处理电路组成。CCD作为一种功能器件，与真空管相比，具有无灼伤、无滞后、低电压工作、低功耗等优点。

CMOS图像传感器的开发则最早出现在20世纪70 年代初，90 年代初期，随着超大规模集成电路 (VLSI)

制造工艺技术的发展，CMOS图像传感器得到迅速发展。

CMOS图像传感器将光敏元阵列、图像信号放大器、信号读取电路、模数转换电路、图像信号处理器及控制器集成在一块芯片上，还具有局部像素的编程随机访问的优点。

目前，CMOS图像传感器以其良好的集成性、低功耗、高速传输和宽动态范围等特点在高分辨率和高速场合得到了广泛的应用。

分类：

任何东西一定有它自己的分类标准，工业相机也不例外。

按照芯片类型可以分为CCD相机、CMOS相机;

按照传感器的结构特性可以分为线阵相机、面阵相机;

按照扫描方式可以分为隔行扫描相机、逐行扫描相机;

按照分辨率大小可以分为普通分辨率相机、高分辨率相机;

按照输出信号方式可以分为模拟相机、数字相机;

按照输出色彩可以分为单色(黑白)相机、彩色相机;

按照输出信号速度可以分为普通速度相机、高速相机;

按照响应频率范围可以分为可见光(普通)相机、红外相机、紫外相机等。

区别：

1、性能稳定可靠易于安装，相机结构紧凑结实不易损坏，连续工作时间长，可在较差的环境下使用，一般的数码相机是做不到这些的。例如：让民用数码相机一天工作24小时或连续工作几天肯定会受不了的。

2、快门时间非常短，可以抓拍高速运动的物体。例如，把名片贴在电风扇扇叶上，以最大速度旋转，设置合适的快门时间，用工业相机抓拍一张图像，仍能够清晰辨别名片上的字体。用普通的相机来抓拍，是不可能达到同样效果的。

3、图像传感器是逐行扫描的，而普通的相机的图像传感器是隔行扫描的，

逐行扫描的图像传感器生产工艺比较复杂，成品率低，出货量少，世界上只有少数公司能够提供这类产品，例如Dalsa、Sony，而且价格昂贵。

4、帧率远远高于普通相机。工业相机每秒可以拍摄十幅到几百幅图片，而普通相机只能拍摄2-3幅图像，相差较大。

5、输出是裸数据(raw data)，其光谱范围也往往比较宽，比较适合进行高质量的图像处理算法，例如机器视觉(Machine

Vision)应用。而普通相机拍摄的图片，其光谱范围只适合人眼视觉，并且经过了mjpeg压缩，图像质量较差，不利于分析处理。

6、相对普通相机(DSC)来说价格较贵。

如何选择：

1、根据应用的不同分别选用CCD或CMOS相机CCD工业相机主要应用在运动物体的图像提取，如贴片机机器视觉，当然随着CMOS技术的发展，许多贴片机也在选用CMOS工业相机。用在视觉自动检查的方案或行业中一般用CCD工业相机比较多。CMOS工业相机由成本低，功耗低也应用越来越广泛。

2、分辨率的选择首先考虑待观察或待测量物体的精度，根据精度选择分辨率。相机像素精度=单方向视野范围大小/相机单方向分辨率。则相机单方向分辨率=单方向视野范围大小/理论精度。若单视野为5mm长，理论精度为0.02mm，则单方向分辨率=5/0.02=250。然而为增加系统稳定性，不会只用一个像素单位对应一个测量/观察精度值，一般可以选择倍数4或更高。这样该相机需求单方向分辨率为1000，选用130万像素已经足够。

其次看工业相机的输出，若是体式观察或机器软件分析识别

，分辨率高是有帮助的;若是VGA输出或USB输出，在显示器上观察，则还依赖于显示器的分辨率，工业相机的分辨率再高，显示器分辨率不够，也是没有意义的;利用存储卡或拍照功能，工业相机的分辨率高也是有帮助的。

3、与镜头的匹配传感器芯片尺寸需要小于或等于镜头尺寸，C或CS安装座也要匹配(或者增加转接口)。

4、相机帧数选择当被测物体有运动要求时，要选择帧数高的工业相机。但一般来说分辨率越高，帧数越低。

二、镜头篇

镜头的基本功能就是实现光束变换(调制)，在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将成像目标在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。

基础知识：

1、镜头匹配

大家如何选择合适镜头，镜头选配时需要选择与摄像机接口和CCD的尺寸相匹配的镜头。镜头C和CS的接口方式占主流。小型的安防用的CS接口摄像机得到普及、FA行业则大部分是C接口的摄像机与镜头的组合。对应的CCD尺寸、市场上一般根据用途使用2/3寸到1/3寸的产品。

2、互换性

C接口镜头可以与C接口摄像机、CS接口摄像机互用;CS接口镜头不可以应用在C接口摄像机，只可以应用在CS接口摄像机。

3、KERARE

摄像机如果使用配备小CCD尺寸的镜头，那么周边没有摄取到图像的部分呈现出黑色，我们称其为KERARE。

4、镜头的作用：

将折射率不同的各种硝材通过研磨，加工成高精度的曲面、把这些镜头进行组合，就是设计镜头。从伽利略时代开始使用的普遍技术是其基本原理。为得到更清晰的图像，一直在研究开发试制新的硝材和非球面镜片。

三、光源篇

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。

LED光源按形状通常可分为以下几类：

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。应用案例: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。

四、光源的选型

1、前提信息

(1)检测内容外观检查、OCR、尺寸测定、定位

(2)对象物

想看什么?(异物、伤痕、缺损、标识、形状等)

表面状态(镜面、糙面、曲面、平面)

立体?平面?

材质、表面颜色

视野范围?

动态还是静态(相机快门速度)

(3)限制条件

工作距离(镜头下端到被测物表面距离)

设置条件(照明的大小、照明下端到被测物表面的距离、反射型or透射型)

周围环境(温度、外乱光)

相机的种类，面阵or线阵

2、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).光根拠其波长之长短、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、在物质表面的拡散率越大。(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。

3、光源：

稳定均匀的光源极其重要

目的：将被测物与背景尽量明顕区分

摄取图像时、最重要之处是如何鲜明地获得：被测物与背景的浓淡差

目前、在图像处理领域中最广范的技术手法是：二值化(白黒)处理为了能够突出特征点，将特征图像突出出来，在打光手法上，常用的包括有明视野与暗视野。

明视野：用直射光来观察对象物整体(散乱光呈黒色)

暗视野：用散乱光来观察对象物整体(直射光呈白色)具体的光源选取方法还在于试验的实践经验。

机器视觉检测的打光？

折射率不一样，一个有规律一个没有规律，如果是3D模型可以用不同组区分开打光，如果是实物检测，可以试试用不同颜色的光。

机器视觉的应用案例

在布匹的生产过程中，像布匹质量检测这种有高度重复性和智能性的工作只能靠人工检测来完成，在现代化流水线后面常常可看到很多的检测工人来执行这道工序，给企业增加巨大的人工成本和管理成本的同时，却仍然不能保证100 %的检验合格率（即“零缺陷”）。对布匹质量的检测是重复性劳动，容易出错且效率低。

流水线进行自动化的改造，使布匹生产流水线变成快速、实时、准确、高效的流水线。在流水线上，所有布匹的颜色、及数量都要进行自动确认（以下简称“布匹检测”）。采用机器视觉的自动识别技术完成以前由人工来完成的工作。在大批量的布匹检测中，用人工检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。

特征提取辨识

一般布匹检测（自动识别）先利用高清晰度、高速摄像镜头拍摄标准图像，在此基础上设定一定标准；然后拍摄被检测的图像，再将两者进行对比。但是在布匹质量检测工程中要复杂一些：

1． 图像的内容不是单一的图像，每块被测区域存在的杂质的数量、大小、颜色、位置不一定一致。

2． 杂质的形状难以事先确定。

3． 由于布匹快速运动对光线产生反射，图像中可能会存在大量的噪声。

4． 在流水线上，对布匹进行检测，有实时性的要求。

由于上述原因，图像识别处理时应采取相应的算法，提取杂质的特征，进行模式识别，实现智能分析。

Color检测

一般而言，从彩色CCD相机中获取的图像都是RGB图像。也就是说每一个像素都由红（R）绿（G）蓝（B）三个成分组成，来表示RGB色彩空间中的一个点。问题在于这些色差不同于人眼的感觉。即使很小的噪声也会改变颜色空间中的位置。所以无论我们人眼感觉有多么的近似，在颜色空间中也不尽相同。基于上述原因，我们需要将RGB像素转换成为另一种颜色空间CIELAB。目的就是使我们人眼的感觉尽可能的与颜色空间中的色差相近。

Blob检测

根据上面得到的处理图像，根据需求，在纯色背景下检测杂质色斑，并且要计算出色斑的面积，以确定是否在检测范围之内。因此图像处理软件要具有分离目标，检测目标，并且计算出其面积的功能。

Blob分析（Blob Analysis）是对图像中相同像素的连通域进行分析，该连通域称为Blob。经二值化（Binary Thresholding）处理后的图像中色斑可认为是blob。Blob分析工具可以从背景中分离出目标，并可计算出目标的数量、位置、形状、方向和大小，还可以提供相关斑点间的拓扑结构。在处理过程中不是采用单个的像素逐一分析，而是对图形的行进行操作。图像的每一行都用游程长度编码(RLE）来表示相邻的目标范围。这种算法与基于象素的算法相比，大大提高处理速度。

结果处理和控制

应用程序把返回的结果存入数据库或用户指定的位置，并根据结果控制机械部分做相应的运动。

根据识别的结果，存入数据库进行信息管理。以后可以随时对信息进行检索查询，管理者可以获知某段时间内流水线的忙闲，为下一步的工作作出安排；可以获知内布匹的质量情况等等。

视觉检测的应用案例

欧莱雅实现产品包装过程标签零缺陷

巴黎欧莱雅的营销和包装专家的目标是使进入市场的欧莱雅包装达到零缺陷目标。了解欧莱雅是如何利用我们的标签视觉成像检测解决方案实现这一目标的。

遗漏、错误、受损和外观不美观的标签不仅会影响产品的展示形象，而且会对品牌持有者在市场中的形象造成长期损害。欧莱雅营销与包装专家的目标是使进入市场的欧莱雅包装实现零缺陷目标。公司试图通过利用多种灰度检测解决方案实现这一目标，但是结果却不尽如人意，尤其是对于诸如其 Vive Pro® 系列优质洗发精和护发素之类的产品。这些产品采用具有“无标签效果”的透明标签材料进行贴标。但这却使得灰度系统难以准确寻找到标签的边缘，从而无法检测其是否位置不当和起皱，结果导致系统出现误允许缺陷瓶子流入市场的结果。

于是公司向梅特勒-托利多 CI-Vision 求助，帮助寻找这一问题的解决方案。CI-Vision 推荐使用完美的双摄像机彩色解决方案，这套解决方案使用彩色摄像机及其随配软件更清晰地识别与检测透明标签，以及检查每只瓶子上打印的日期/批号。此外，一台条形码阅读器可确认每个包装上的代码，这样可无需使用附加摄像机。欧莱雅包装生产线经理要求欧莱雅市场部在设计包装时，将各个品牌的标签与代码放置在一致的位置，从而帮助简化了检测工作。CI-Vision 解决方案还包括培训功能： 操作人员只需将样品包放在摄像机前方，然后激活“培训”功能，即可将用于检测新包装的系统准备好。这样，当欧莱雅多产品高速生产线进行转换时，无需停机即可完成照相机移动或系统调节。

针对这一项目，梅特勒-托利多CI-Vision 提供了一种完整的视觉成像检测解决方案，其中包括设备安装和调试、培训、文件记录与维护支持。

欧莱雅通过采用这种新型检测解决方案，不仅可实现其质量目标，而且可通过大幅缩短转换时间提升生产线工作效率。公司现已将视觉检测从最初的Vive Pro 生产线扩大应用至不同生产厂的其他许多生产线中。