工研部-庄金雷:视觉检测系统光源技术浅析

发布日期:2015-6-29 浏览次数:1180

    视觉检测系统中图像处理算法的简易和检测的准确率较大程度的取决于原始成像情况。选择合适的照明子系统可以获得品质高,对比度明显的图像。采用较简单的算法即可准确和快速地分割出被检测的物体,从而得到被检测物体的特征信息。

    目前视觉检测系统中常用的光源有LED光源,高频荧光灯,光线卤素灯三类。该三类光源的选择时主要考虑的因素如表1所示。


    光纤卤素灯的光线可经光纤传通过狭窄的区域传输到目标照明区域,其主要用于光源安装空间有严格要求,光线传输狭窄或曲折等特殊场合。高频荧光灯可在较大范围内照度保持均匀,因此其可用于对照度均匀性在大范围内较高的场合。LED光源因其可根据具体用途的不同,组成所需形状的LED阵列,功耗低,寿命长,响应速度快,波长可进行选择等优点,在现在的视觉系统采用最为广泛。

    在视觉检测中常用LED阵列,以使视觉成像区域的照度均匀。目前常见的LED光源有条形光源,环形光源,面形光源。由于不同的相机对不同波长的敏感度不同,为了获得优质的原始图像,可以采用不同颜色的LED光源,常见的LED光源的颜色有白色,红色,蓝色,绿色。

    光源决定着视觉检测的效果,而LED光源是视觉检测中最常用的光源类型,因此视觉检测中LED光源照明方案设计至关重要。视觉检测的LED方案设计主要包括LED光源照明方式和类型选择设计。本小节主要讨论光源的照明方式。

    LED光源常见的照明方式根据LED和相机的位置可分为背光照明和前向照明两种。其中背光照明示意图如图(1)所示。前向照明根据LED光线和相机镜头光轴所成角度大小又分为高角度照明、低角度照明和同轴照明,其照明示意图分别如图(2a),图(2b),图(2c)所示。根据照明的光线和相机光轴的角度照明可分为明视场和暗视场,图(3)中的相机位置1和相机位置2为明视场,相机位置3为暗视场。

  

 

 

    在视觉检测中背光照明主要用于提取物体的轮廓信息,其对外界光具有较好的鲁棒性。采用该方案时设置合适的光源亮度比较关键,尤其在工件精密的检测中。亮度过高时在薄壁工件边缘产生的衍射现象和亮度过低时图像产生较多的噪点都会影响工件轮廓提取的精度。当其他参数设置相同的情况下,光源在高亮度和低亮度时工件的图像分别如图(4a)和图(4b)所示。亮度高时轮廓模糊,亮度低时图像噪点比较多。

 

    前向照明主要用于提取工件表面的信息,具体项目中采用的照明方式取决于光源的直射与散射、工件表面光整与粗糙及安装的空间等状况。以识别芯片的管脚和芯片上字符为例,相对明视场照明方式,采用LED散射光的暗视场照明方式可使字符和管脚的亮度和背景的亮度区别更加明显。明视场和暗视场的效果图分别如图(5a)和图(5b)所示。(研发部-庄金雷)

 

 

 

 

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