中國視覺網光源產品專輯策劃方案[1]

-------中國機器視覺光源產品專輯

策劃/中國機器視覺網  胡玉鵬

一、基本數據

編輯：中國視覺網編輯部

發行量：注冊網友≥15345 個，非注冊網友≥10萬個

重點發行領域：電子制造業半導體制造業、汽車制造業、**制造業、包裝與印刷業、**、輕工、包裝、紡織、印刷、石化設備、化工、能源、環保、印刷、塑料、基礎件、機床工具、通用零部件、食品飲料加工機械、造紙、冶金機械、摩托車、自動化物料搬運與倉儲業等自動化供應商、自動化分銷商、自動化系統集成商、自動化相關媒體、自動化相關協會、科研院所、大專院校。

二、背景

機器視覺光源制造商，作為機器視覺行業中至關重要的部分，她的技術發展與業務涉及，為眾多機器視覺企業及用戶所關注。然而，基于中國機器視覺市場的起步時間不長，眾多機器視覺企業以及廣大用戶對于機器視覺光源制造商并不十分了解。應廣大讀者的要求，中國視覺**別推出機器視覺光源產品專輯，試圖為大家提供一個包括機器視覺光源制造商以及銷售商在內的光源供應商的全景圖。

三、亂花漸欲迷人眼 春光爛漫滿枝頭

--------中國機器視覺光源產品專輯

策劃方案

搭建一套完整的機器視覺系統，一定會涉及到光源，它在機器視覺中有重要的作用，直接影響到圖像的質量，進而影響到系統的性能。所以我們說光源起到的作用，主要就是獲得對比鮮明的圖像。而圖像的質量好壞，也就是看圖像邊緣是否銳利,具體來說，一是將感興趣部分和其他部分的灰度值差異加大；二是盡量消隱不感興趣部分，三是提高信噪比，利于圖像處理；四是減少因材質、照射角度對成像的影響。如下圖所示：

控制光源反射方向

圖像的邊緣銳利程度對比

常用的機器視覺光源有三種，即LED光源、鹵素燈（光纖光源）、高頻熒光燈 。

**部分 LED光源

相對來說，目前LED光源*常用。主要有如下幾個特點：使用壽命長，10000-30000小時；由于LED光源是采用多顆LED排列而成，可以設計成復雜的結構，實現不同的光源照射角度；有多種顏色可選，包括紅、綠、藍、白，還有紅外、紫外。針對不同檢測物體的表面特征和材質，選用不同顏色，也就是不同波長的光源，達到理想效果。

下面我們具體討論以下LED光源的分類。LED光源可以分為2大類：一類是正面照明，一類是背面照明。 正面照明用于檢測物體表面特征，背面照明用于檢測物體輪廓或通明物體的純凈度。正面光源按照光源結構分，有環形燈、條形燈、同軸燈和方形燈。當然環形燈用得*多，包括直射環形，漫反射環形,Dome燈等。我們說直接照射環形、漫反射環形 、Dome燈，這三種的區別如下。 比如直接照射環形，適合不反光物體的檢測； 漫反射環形，適合反光物體檢測。

1、正面照明的分類

1)  環形燈：

我們說直接照射環形、漫反射環形 、Dome燈，這三種的區別如下。比如直接照射環形，適合不反光物體的檢測；
漫反射環形，適合反光物體檢測。Dome燈，也算漫反射的一種，但它是通過半球型的內壁多次反射，可以完全消除陰影。主要用于檢測球型或曲面物體。 直接照射環形按照射角度分，有直射環形(垂直照射),帶角度環形,低角度環形和水平照射環形等。可以理解就是：每個LED的光軸和環形燈外殼之間的夾角，   依次為0°，20°，60°, 90°(具體型號可能會稍有變化)。不同的角度適合不同的檢測要求。前面兩種為明視野照明，也就是被測物體表面大部分反光都能進攝像頭，故背景呈白色，比如物體表面突出特征的檢測；后面兩種為暗視野照明，也就是被測物體表面大部分反光都不進攝像頭，故背景呈黑色，只有物體高低不平之處的反光進入攝像頭，比如金屬表面劃痕的檢測，背景呈黑色，劃痕呈白色。同時，直射環形(垂直照射)和帶角度環形的區別在于，前面一種的照射距離較遠，后者較近。低角度環形和水平照射環形的區別也是這樣。同時，漫反射環形也有直射和低角度之分。條形燈，有兩個應用。一個是寬幅檢測，2個或4個條形組合使用，另一個是線掃描的照明。

2)  條形燈：

條形燈主要有兩個應用。一個是寬幅檢測，2個或4個條形組合使用，另一個是線掃描的照明。條形燈組合使用*大特點是每個方向的光源照射角度可調，因為光源的照射角度對我們*終的圖象效果有很大影響。靈活性比較大，但調試時也相對費事一些。另外一個應用，就是線掃描照明。因為現在linescan項目多起來了，所以想多介紹一些。linescan相機每次都是采集一條線，且曝光時間短，對光源亮度要求很高。光源需要采用聚光型，集中照到一條線上，這樣才能準確控制你的圖象穩定。Linescan的照明，常用的有幾種辦法：超高亮LED+聚光鏡、光纖+聚光鏡、高頻熒光燈+聚光鏡。超高亮LED+聚光鏡，壽命長不用說，但成本較高，照射距離可能會受一些限制；光纖亮度高，但成本貴；高頻熒光燈，成本較低，但需要隔一定時間換燈管。

3)  同軸燈：

同軸燈主要用于檢測反光程度很厲害的平面物體，比如玻璃。它的特點是：里面有一塊45度安裝的半透半反玻璃。LED發出的光線，先通過全反射垂直照到被測物體，從被測物體上反射的光線垂直向上穿過半透半反玻璃，進入攝像頭。這樣就既消除了反光，又避免了圖象中產生攝像頭的倒影。但是有一點提醒一下，同軸燈可以消除反光，但只適合檢測平面的物體，而不適合檢測有弧度的物體。因為同軸燈讓CCD只能接受到和物體垂直，也就是和鏡頭同軸的光線，所以就叫同軸燈啊。當然同軸燈還有一種，就是點光源。因為點光源是和同軸鏡頭配合使用。事實上，只是把上面同軸燈45度半透半反的玻璃，移植到鏡頭里面去了。所以這時選的是同軸鏡頭。

4)  方形燈：

5)  其他：

2、背面照明

背光的作用就是讓透光和不透光的部分，區分開來：透光的地方呈白色，不透光呈黑色。這樣取得一個黑白對比的圖片。在背光的選型上面，一個就是需要均勻性好，**個就是看穿透力。如果需要穿透力強的話就可以選，紅外光。因為波長長穿透力更強

**部分 鹵素燈

鹵素燈也叫光纖光源，因為光線是通過光纖傳輸的，適合小范圍的高亮度照明。它真正發光的是鹵素燈炮，功率很大，可達100多瓦。高亮度鹵素燈炮，通過光學反射和一個專門的透鏡系統，進一步聚焦提高光源亮度。鹵素燈還有一個名字叫冷光源，因為通過光纖傳輸之后，出光的這一頭是不熱的。適合對環境溫度比較敏感的場合，比如二次元量測儀的照明。但它的缺點就是鹵素燈炮壽命只有2000小時左右。

第三部分 高頻熒光燈

高頻熒光燈，發光原理和日光燈類似，只是燈管是工業級產品，并且采用高頻電源，也就是光源閃爍的頻率遠高于相機采集圖象的頻率，消除圖像的閃爍。適合大面積照明，亮度高，且成本較低。但需要隔一定時間換燈管一定要進口的才過關，國內的高頻做的不行，老有閃爍，國外*快可做到60KHz。