機器視覺,光源筆記(二)
13.1常用光源顏色
白色、藍色、紅色、綠色、紅外、紫外。
LED光源型號引數示意圖:
程式碼 |
顏色 |
波長(nm) |
R |
紅 |
625 |
G |
綠 |
517 |
B |
藍 |
465 |
V |
紫 |
400 |
W |
白 |
色溫:5500k |
IR |
紅外 |
850 |
UV |
紫外 |
385 |
白色光源(W)
白色光源通常用色溫來界定,色溫高的顏色偏藍色(冷色,色溫>5000K),色溫低的顏色偏紅(暖色,色溫<3300K),界於3300與5000K之間稱之為中間色,白色光源適用性廣,亮度高,特別是拍攝彩色影象時使用更多。
藍色光源(B)
藍色光源波光為430-480之間,適用產品:銀色背景產品(如鈑金,車加工件等)、薄膜上金屬印刷品。
紅色光源(R)
紅色光源的波長通常在600-720之間,其波長比較長,可以透過一些比較暗的物體,例如底材黑色的透明軟板孔位定位
綠色光源(G)
綠色光源波長510-530,界於紅色與藍色之間,主要針對產品:紅色背景產品,銀色背景產品(如鈑金,車加工件等)。
紅外光(IR)
紅外光的波長一般為780-1400,我司大多采用940波長的紅外光,紅外光屬於不可見光,其透過力強。一般LCD屏檢測、視訊監控行業應用比較普遍。
紫外光(UV)
紫外光的波長一般為190-400,我司主要採用385波長的紫外光,其波長短,穿透力強,主要應用於證件檢測、觸控式螢幕ITO檢測、布料表面破損、點膠溢膠檢測等方面,金屬表面劃痕檢測等。
13.2 X-Ray射線
特點:是一種波長範圍在0.01nm到10nm之間的電磁波,波長短,透視效
果良好(密度,通透量,陰影,灰階圖)。工業上應用廣泛,常用於各種行
業的透視檢測。
13.3通過互補色增加對比度
互補色:也稱為對比色,互補色在色環(下圖)上相互對應。兩種互補色等強度混合可以得到白色。
如果希望更加鮮明地突出某些顏色,則選擇色環上想對應的互補顏色,這樣可以明顯地提高影象的對比度。
13.4光源的照射方式
常見的打光方式有以下幾種:前面打光法;後面打光法;結構光打光法;混合多方式照明;特殊式。
垂直照射
特點:照射面積大、光照均勻性好、適用於較大面積照明。可用於基底和線路板定位、晶片部件檢查等(0角度環光、面光源)。
角度照射
特點:在一定工作距離下,光束集中、亮度高、均勻性好、照射面積相對較小。常用於液晶校正、塑膠容器檢查、工件螺孔定位、標籤檢查、管腳檢查、積體電路印字檢查等(30、45、60、75等角度環光*)。
低角度照射
特點:對錶面凹凸表現力強。適用於晶片或玻璃基片上的傷痕檢查(90度環光*)。
背光照射
特點:發光面是一個漫射面,均勻性好。可用於鏡面反射材料,如晶片或玻璃基底上的傷痕檢測;LCD檢測;微小電子元件尺寸、形狀,靶標測試。(背光源、平行背光源)。
多角度照射
特點:RGB三種不同顏色不同角度光照,可以實現焊點的三維資訊的提取。適用於組裝機板的焊錫部份、球形或半圓形物體、其它奇怪形狀物體、接腳頭(AOI光源)。
碗狀光照明
特點:360度底部發光,通過碗狀內壁發射,形成球形均勻光照。用於檢測曲面的金屬表面文字和缺陷。(球積分光源,通常也叫圓頂光)。
同軸光照明
特點:類似於平行光的應用,光源前面帶漫反射板,形成二次光源,光線主要趨於平行。用於半導體、PCB板、以及金屬零件的表面成像檢測,微小元件的外形、尺寸測量。(同軸光源,平行同軸光源)。
其他光源及照射方式
護照檢測:同軸光,條形光,環形光,組合使用,以適應各種缺陷。
對位裝置:環形光,同軸光,既能實現Mark點定位,又能實現檢測功能。
多色組合光源:應輕鬆應對不同顏色的工件。
13.5打光方法
1. 光線太暗或太亮會影響視覺系統。
2. 光線的主要功能是產生光學訊號。
3. 減少噪聲是照明要解決的主要問題之一。
4. 只有來自目標併到達鏡頭的光線才是有效的光線。
5. 進入鏡頭但非來自目標的光線為雜散光,它將降低影象攝取裝置的成像質量。
6. 來自目標的任意光線都應填滿鏡頭的入瞳。
13.6光源選擇的注意事項
1、鏡頭的工作距離;
2、現場的安裝障礙;
3、照明物件的現場實際情況;
4、照明物件特徵是否存在特殊性;
5、影象是否需要彩色;
6、安裝的便利性;
7、成本。
13.7光源選型
條光
1、條光照射寬度最好大於檢測的距離,否則可能會照射距離遠造成亮度差,或者是距離近而幅射面積不夠;
2、條光長度能夠照明所需打亮的位置即可,無須太長造成安裝不便,同時也增加成本,一般情況下,光源的安裝高度會影響到所選用條光的長度,高度越高,光源長度要求越長,否則影象兩側亮度傳經比中間暗;
3、如果照明目標是高反光物體,最好加上漫射板,如果是黑色等暗色不反光產品,也可以拆掉漫射板以提高亮度。
環光
1、瞭解光源安裝距離,過濾掉某些角度光源;例如要求光源安裝尺寸高,就可以過濾掉大角度光源,選擇用小角度光源,同樣,安裝高度越高,要求光源的直徑越大;
2、目標面積小,且主要特性在表面中間,可選擇小尺寸0角度或小角度光源;
3、目標需要表現的特徵如果在邊緣,可選擇90度角環光,或大尺寸高角度環形光;
4、檢測表面劃傷,可選擇90度角環光,儘量選擇波長短的光源。
條形組合光
1、條形組合光在選擇時,不一定要按照資料上的型號來選型,因為被測的目標形狀、大小各不一樣,所以可以按照目標尺寸來選擇不同的條形光源進行組合;
2、組合光在選擇時,一定要考慮光源的安裝高度,再根據四邊被測特徵點的長度寬度選擇相對應的條形光進行組合。
背光源/平行背光
1、選擇背光源時,根據物體的大小選擇合適大小的背光源,以免增加成本造成浪費;
2、背光源四周一條由於的外殼遮擋,因此其亮度會低於中間部位,因此,選擇背光源時,儘量不要使目標正好位於背光源邊緣;
3、背光源一般在檢測輪廓時,可以儘量使用波長短的光源,波長短的光源其衍射性弱,影象邊緣不容易產生重影,對比度更高;
4、背光源與目標之間的距離可以通過調整來達到最佳的效果,並非離得越近效果越好,也非越遠越好;
6、檢測液位可以將背光源側立使用;
5、圓軸類的產品,螺旋狀的產品儘量使用平行背光源。
同軸光
1、選擇同軸光時主要看其發光面積,根據目標的大小來選擇合適發光面積的同軸光;
2、同軸光的發光面積最好比目標尺寸大1.5~2倍左右,因為同軸光的光路設計是讓光路通過一片45度半反半透鏡改變,光源靠近燈板的地方會比遠離燈板的亮度高,因此,儘量選擇大一點的發光面避免光線左右不均勻;
3、同軸光在安裝時儘量不要離目標太高,越高,要求選用的同軸光越大,才能保證才均勻性。
平行同軸光
1、平行同軸光光路設計獨特,主要適用於檢測各種劃痕;
2、平行同軸光與同軸光表現的牲點不一樣,不能替代同軸光使用;
3、平行同軸光檢測劃傷之類的產品,儘量不要選擇波長長的光源。