机器视觉应用如何选择适当的光源 1

为什么光源在机器视觉应用中非常重要？

机器视觉系统是通过分析来自物品的反射光线而非物品本身来生成图像的。因此，至关重要的是，了解光线是如何从我们正在检测的生产元件上反射出去的。要了解这一点，我们必须知道物品的生产材料、尺寸、形状和表面处理。

另外，即使我们使用单色检测系统（红色元件与粉色元件的光线反射方式不同），物品的颜色也非常重要。所有这些特点都会影响光线是如何被反射的，并且可能会给高品质图像的创建带来挑战。寻找适当的光源有助于处理看似复杂的应用，并极大地简化应用。

同时，光源还可能影响计算机分析生成可行图像的难易程度。高品质图像源于适当的焦距和照明。对比度差和照明不均匀的图像需要成像计算机花费更多的精力，最终会增加处理时间，并可能增加错误图像分析的次数。

一般来说，对比度高的图像最容易处理。请考虑上面显示的图像（图1）。良好的图像处理系统能够识别两个图像中的“+”符号，但识别上面的图像的可重复性将降低，这是因为相比下面的图像，这个图像的对比度更低。如果适当控制照明，机器视觉系统将可以轻松处理图像，并提供高度的可靠性/可重复性。

由于图像是在光线从物品上反射回来时创建的，照射到物品并反射到相机的光线被视为明亮的光线。如果光线从相机上反射回来（或者被物品吸收），该物品将被视为暗物品。机器视觉系统通常专注于亮区域与暗区域之间的差异，以得出边线、质地或标识的相关结论， 这些都是检验操作的重要参数。

光源类型

所采用光线的波长也可能是检验过程中的一个重要变量。若采用特殊光线色彩的照明，则更容易区分对比性色彩，因为它们在图像中将显得很暗。这种技术可用于提升瓶盖上的日期代码质量。

红外光可用于突出显示农产品上的擦伤，紫外光可使墨水或胶水发出荧光（请注意，如果采用红外光或紫外光，则应当在相机上使用滤波器，以便可以看到物品的荧光，而不是光线本身）。

照明技术

选择适当的照明技术将有助于处理特定应用的特殊问题。市场上提供许多选项，每个选项对于特定的应用而言都有优点和缺点。目前共有五种基本技术可用于为待检验的元件提供照明：背光照明、直接照明、结构化照明、轴上散射照明和离轴散射照明。

背光照明创造出一个轮廓，以突出元件的形状，并允许对元件进行测量，但其完全掩盖了所有表面细节。其通过生成一 个图像（大部分为白底黑色元件图像），产生最大的对比度。

检验应用可以采用这种技术进行尺寸测量，但对于表面检验来说，背光照明是没有用的。这项技术的一个挑战在于夹具难度。任何用于固定待检验元件的机械夹具都可能会遮挡背光光线。请考虑下面的例子。

准直光是指将光线对齐，确保始终是平行的，其非常适用于创建高清图像（图3）。

漫射光可通过使准直光照射穿过毛玻璃来产生，其减少了光线强度，提供更柔和、更均匀的照明，避免产生眩光或阴影。

检验元件时，另一个考虑因素是采集元件图像时，元件的移动速度，还有相机的曝光时间。这些因素都将影响光源的选择。

要简化应用，我们必须首先明确目标，并专注于重要的检验因素。了解目标之后，我们可以专注于选择光源，确保突出 显示正在寻找的特征或缺陷，并忽略图像中不需要的元素。