光源对机器视觉检测系统的性能起着重要作用,精确的光学结构设计可以提高捕获图像的质量,准确地分离目标和背景信息,不充足的光线会使捕捉到的图像无法满足需求,针对不同的检测对象,不同的形状光源应运而生。我们来看看最常用的LED光源之一—环形光源。
环形光源,顾名思义,其形状呈环形,是由高密度LED经结构优化特殊设计阵列而成的,可提供多种不同照射角度、不同颜色的选择。能够提供均匀、稳定的光照,其亮度高,安装方便,让机器视觉系统能够更好地捕捉高质量的图像。
由于环形光源的尺寸、形状,发光夹角的不同,环形光源大致分为三类,直射环形光源、低角度环形光源、水平光源。以下我们以CCS环形光源为例,来了解环形光源。
01直射环形光
直射环形光是标准的环形光,安装位置远离物体,靠近相机,因为光线来自LED元件的直接照射,被测物视野中心可有效地被照亮。
CCS LDR2系列产品图
LDR2-90构成例
当拍摄镜头盖上的雕刻字体时,如下图所示,若使用条形照明,则会出现阴影,并且拍摄的字体图像不那么清楚。而使用直接环形照明,可捕捉明亮的背景,并且被测物上的雕刻字体更清晰,获得更高对比度的图像。条形光与直射环形光相比,它与低反射率物体具有更好的兼容性。
条形光源成像
直射环形光源成像
可应用于各种字符识别,外观检测,损伤与污垢检测,二维码读取,基板上的零件检测等。
02低角度环形光
低角度环形光与直射环形光相比,在水平方向上的照射光线更强,安装时靠近物体,并从四周以低角度照射,可更加突出物体的不平整部分。
CCS FPR系列产品图
FPR-100构成例
当使用直接环形光进行智能手表玻璃盖划痕成像实拍时,当从高角度拍摄成像时,光被反射,手表盖上的划痕难以被捕捉到,如果使用低角度拍摄时,可消除眩光,采集的图像效果好,划痕清晰可见。如下图所示。
高角度环形光成像
低角度环形光源成像
可应用于金属零件的边缘提取,电子零件的字符识别,基板上的零件检测,标签检测,对准标记成像等。
03水平环形光
水平环光是一种环状薄光,可从各个方向水平进行照射,需要尽可能安装在靠近物体的位置,物体的边缘及平面,可在水平表面获取物体边缘及平面上的细微不规则异物。这是用环形低角度光源无法捕捉的优势。
CCS LDR-LA1产品图
LDR-146-LA1构成例
拍摄塑料隔板上的回收标记时,当使用低角度环形光源成像时,标记和背景之间的对比度很低,而使用水平环形光源时,成像可实现更高的对比度,标记成像的更加明显清晰。如下图所示。
低角度环形光成像
水平环形光源成像
可应用于各种边缘检测,金属表面的刻印、损伤与污垢检测,晶片上的异物检测,收缩薄膜的结合部检测,橡胶的凹凸字符识别等。
此外,环形光源还有一些特殊的产品,例如半环形即弧形光源,高亮环形光源及无影环形光源。实际选择环形光源时,需要考虑的因素很多,比如所拍摄物体的情况、光源颜色、大小、调光距离、角度等,选择合适环形光源可提高检测效果和生产效率。
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