机器视觉系统之光源篇.ppt

光源篇机器视觉系统中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司主讲人：1为什么要使用光源为什么要使用光源目的将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像重要性直接影响处理精度和速度，甚至系统的成败，错误图像理想图像手表玻璃表面划痕检测2光源的种类光源的种类理想的光源应该是明亮，均匀，稳定的视觉系统使用的光源主要有三种高频荧光灯光纤卤素灯LED（发光二极管）光源3光源的种类光源的种类高频荧光灯高频荧光灯使用寿命约15003000小时优点：扩散性好、适合大面积均匀照射缺点：响应速度慢，亮度较暗4光源的种类光源的种类光纤卤素灯光纤卤素灯使用寿命约1000小时优点：亮度高缺点：响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化5光源的种类光源的种类LED光源光源使用寿命约1000030000小时可以使用多个LED达到高亮度，同时可组合不同的形状响应速度快，波长可以根据用途选择6光源的对比光源的对比高频荧光灯高频荧光灯卤素灯卤素灯LEDLED光源光源价格价格低低高高中中亮度亮度低低高高中中稳定性稳定性低低中中高高闪光装置闪光装置无无无无有有使用寿命使用寿命中中低低高高光线均匀度光线均匀度高高中中低低多色光多色光无无无无有有复杂设计复杂设计低低中中高高温度影响温度影响中中低低高高7LEDLED光源的优势光源的优势可制成各种形状、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（约3万小时，间断使用寿命更长）；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。8LEDLED光源的颜色光源的颜色主要颜色主要颜色红色蓝色绿色白色其他颜色其他颜色橙色红外紫外9LEDLED光源的光谱光源的光谱每一种类型的LED都有特别的光谱CCD摄像机的灵敏度受光谱的影响10光源对成像的影响光源对成像的影响根据被测物的特征改变打光方式，可以突出被测物11光源对成像的影响光源对成像的影响根据被测物的特征改变光源的颜色，可以得到对比鲜明的图像12照明技术的基础知识照明技术的基础知识 光在真空中呈直线传播 光的反射入射角=反射角 光的折射受到材质的影响 光的透射材质和厚度影响透射率光的波长越长,对物质的透过力越强 光的吸收形成色差13照明技术的基础知识照明技术的基础知识 照射光的种类n直射光主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产生相对高的对比度图像。n漫射光（扩散光）各种角度的光源混合在一起的光。日常的生活用光几乎都是扩散光。n偏光光在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动的光。通常是利用偏光板（片）来防止特定方向的反射。n平行光照射角度一致的光。太阳光就是平行光。发光角度越窄的LED直射光越接近平行光。14照明技术之一照明技术之一 直射光和漫射光(Regular light&Diffused light)明亮、射角窄、会有光点较暗、射角宽无光点、光斑均匀15照明技术之一照明技术之一 镜面反射和漫反射(Regular reflection&Diffused reflection)明亮与照射距离无关与角度有关不反映照射物的颜色较暗与照射距离有关与角度无关反映照射物的颜色表面光滑表面光滑表面粗糙表面粗糙16照明技术之二照明技术之二 明视野和暗视野(Bright field&Dark field)照明照明反射光反射光(明视野明视野)透射光透射光(明视野明视野)照射平面照射平面散乱光散乱光(暗视野暗视野)(暗视野暗视野)17照明技术之二照明技术之二明视野：用直射光来观察对象物（散乱光呈黑色）暗视野：用散乱光来观察对象物（散乱光呈白色）FPQ-75 LWD 90mmFPQ-75 LWD 10mm18照明技术之二照明技术之二暗视野照明明视野照明 案例一塑料饮料瓶肩部OCR条型照明(直接光)19照明技术之二照明技术之二 案例二硬币铸造暗视野照明明视野照明20照明技术之三照明技术之三 折射照明(Refraction light)光由一种介质(物质)斜射到另一种介质，传播方向发生改变当入射角满足一定的条件时，不会发生折射21照明技术之三照明技术之三钻石 棱角测定222024/5/22 周三23照明技术之四照明技术之四 透射照明(Penetrating light)背光的运用透射照明，即使光线透射对象物，并观察其透射光的照明手法因材质和厚度不同，对光的透过特性(透明度)各异光根据其波长之长短，对物质的穿透能力(穿透率)各异 波长越长，对物质的透过力越强。波长越短，在物质表面的扩散率(反射和透射的比率)越大扩散比率扩散比率颜色颜色波长波长(nm)扩散比率扩散比率红外红外9500.23红红6601.00绿绿5252.25蓝蓝4703.89紫外紫外37010.1224照明技术之四照明技术之四 案例一读取塑封带内的读取塑封带内的TSOP型号型号使用红色照明(660nm)使用蓝色照明(470nm)25照明技术之四照明技术之四 案例二印刷字检测(LDL-42x15-BL)26照明技术之四照明技术之四 案例三药片包装(LDL-TP-51x51)27照明技术之四照明技术之四 案例四电缆导线的破损检查使用LFL-100平面背光使用LFV-70同轴光28照明技术之五照明技术之五 颜色和补色红红蓝蓝绿绿黄黄品红品红青青白白光的三原色 R 红 G 绿 B 蓝色彩的三原色 C 青 M 品红 Y 黄R、C；G、M；B、Y互为补色互为补色 29照明技术之五照明技术之五照射物白色光(混合色)蓝色其它颜色被吸收 非发光物体的颜色30照明技术之五照明技术之五 测试白光红光蓝光绿光31照明技术之五照明技术之五32照明技术之五照明技术之五 案例一树脂芯片的表面检测使用绿光可以检测芯片和导线使用红光单独检测芯片33照明技术之五照明技术之五 案例二金属涂层的表面检测(铜导线上涂有银涂层)使用蓝光可以检测图层使用红光可以检测基板34照明技术之五照明技术之五 案例三BGA焊点检测使用蓝光可以单独提取焊接点使用红光出现问题：可以看到底部的导线35光源配件的应用光源配件的应用 偏光器(Polarizer)偏光镜片偏光板两者结合，用来消除照明时产生的泛光36 偏光技术的应用光源配件的应用光源配件的应用未使用偏光器使用偏光器37 防外乱光滤镜(Shape-cut filter)光源配件的应用光源配件的应用R-64系列V-44系列38 防外乱光滤镜的应用金属工件的轮廓检测光源配件的应用光源配件的应用由于来自室内的光源产生了漫射由于来自室内的光源产生了漫射光，其他不需要的细节也进入了光，其他不需要的细节也进入了摄像机摄像机添加滤镜将漫射光滤掉，从而得添加滤镜将漫射光滤掉，从而得到对比度良好的对象轮廓到对比度良好的对象轮廓39 平行光学装置(Collimated-lighting)光源配件的应用光源配件的应用40 平行光的应用纽扣电池表面的凹陷和划痕光源配件的应用光源配件的应用平行光平行光同轴光同轴光41选择光源的前提选择光源的前提 摄像机的种类 摄像机的视野和工作距离 照明和被测物之间的距离 被测物的形状、材质、纹理和颜色等 被测物的运动速度 工作环境的温度、外乱光等42中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司中国大恒（集团）有限公司北京图像视觉技术分公司谢谢E-mail：432024/5/22 周三44