机器视觉光源的概念和特点（机器视觉光源领先品牌）

本文目录一览：

• 1、机器视觉光源的核心技术
• 2、机器视觉系统中最关键的部分是什么？
• 3、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
• 4、机器视觉光源
• 5、什么叫机器视觉？
• 6、什么是机器视觉？有人能解释一下吗？

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。

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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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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机器视觉光源

可以了解下51camera自主研发的机器视觉光源

ZQA-3000W 为51camera自主研发，专为复杂环境下视觉照明使用的光源。具有照射范围大，亮度高，亮度稳定等优点。在高速频闪的工作模式下可以精准控制点亮时刻及点亮时间；可以在高速、远距离、大范围、危险环境、高温、光线干扰等各种环境下为视觉系统提供可靠的照明。

ZQA-3000W 选用超高品质材料，瞬间亮度超高、稳定性好。在指定大小区域内，可以达到 1000000Lux 以上瞬间亮度。产品可无衰减点亮 10^8 次以上。

ZQA-3000W 采用独有技术，可瞬间增量至普通光源的十倍以上。 驱动电路为自主研发电路，点亮时间可做 us 级调节，可提供反接保护，过载保护等。

应用场景

公路智能交通

轨道交通

隧道检测

大型工件定位及检测

机器人抓取

安全与监控

医药生产

化学生产

高温状态下物体检测

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什么叫机器视觉？

机器视觉是人工智能正在快速发展的一个分支。简单说来，机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉系统是通过机器视觉产品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，得到被摄目标的形态信息，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。

机器视觉是一项综合技术，包括图像处理、机械工程技术、控制、电光源照明、光学成像、传感器、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术(图像增强和分析算法、图像卡、 I/O卡等)。一个典型的机器视觉应用系统包括图像捕捉、光源系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块。

机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉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。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。上图便是机器视觉的一个典型应用。

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。