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视觉方案

机器视觉照明系统设计要点

时间:2018-11-27 16:36


机器视觉的照明系统可以将被测物特征最大化,并减少相应的背景中对比物的影响,使高速相机可以清晰地“看见”被测物。高对比的图像可以降低系统难度并提高系统的稳定性;反之,低对比的图像会增加系统的处理时间并加大系统的复杂度。机器视觉应用的成功很大一部分取决于照明设置,一个合适的照明系统可以使整个视觉检测系统更具有效率和准确性。下面将详细介绍机器视觉照明要点:

  一:使用强光检测缺失的材料

  光场照明技术适用于检测表面光滑的物体。当物体表面纹理光滑,光照在被测物表面会产生镜面反射,强烈的反射光直接被高速相机接收,视场中出现一个明亮区域;当被测物表面缺失,存在粗糙的纹理时,散射光远离高速相机,视场中会出现黑暗区域。

  图1: 好的工件:高速相机拍摄出完整环形区域;缺失的工件:确实的部分呈现暗区域

  二:使用合适的波长进行精确定位

  适当颜色的光源照射在电路板上,能使特定的电路板部件反射明亮的光,而错误安装的部件会吸收光而呈现出暗色。机器视觉系统能够迅速识别这些错误。在这种应用中,采用同轴照明技术及蓝色光源。蓝色波长(460纳米)能明显区分银和铜表面:铜吸收蓝光,出现暗色,银反射蓝光,出现亮色。

  图2:采用460纳米的蓝色光波能够区分铜和银表面

  三:使用扩散光检查透明包装

  检测药片塑料包装中的缺失、损坏或不正确是确保成品药品质量的重要检查步骤。照亮包裹药片的塑料包装通常是一个艰难的挑战。在该应用中,采用白色LED灯进行阴天照明(CDI: Cloudy Day Illumination)。这种阴天照明方式能够使药物的塑料包装膜呈现透明的颜色,而其中的药物则呈现出高对比度的中性色。

  这种连续的漫反射照明技术,强调表面纹理和高度的变化。这种照明方式提供了一个超大立体角,使光线能够从多个角度照射到被测物,从而消除了典型的单向或单平面光源的反射和阴影。

  图3:使用扩散光源可检查透明包装

  四:使用颜色来创建对比度

  良好的光源颜色选择可以使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度,即,特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别,从而易于特征的区分。为了最大程度区分被观察物和背景,通常选择互补色光源。以色轮为参考,采用色轮上相对的颜色能突出被照物。例如,当被观察物为绿色时,选择红色光源背景能提高对比度。

  图4:色轮及互补光源的应用

  五:用红外线来消除反射

  机器视觉系统检测通常依赖图像上灰度级数的差异进行识别。在许多应用中,环境光会造成很多不必要的反射而干扰视觉系统的检测,而红外光源能够解决这个问题。

  图5: 采用红外光照明能消除不必要的环境光反射

  应用案例

  手机外壳定位项目中,手机外壳产品通过料盘固定,做产品位置检测时使用长方形光源从产品上方打光,保证产品各个位置打光均匀。LED灯珠缺陷检测项目中,为了消除透明导光柱位置检测时的背景干扰,故使用圆形环光在产品底端打光,把产品整体照亮。

  手机壳抓取定位

  LED灯珠检测

 

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