浅谈机器视觉光源的搭配和选择

机器视觉浅谈之光源

对于机器视觉行业。检测系统效果的表现，在于算法的处理和辨析优化。算法处理的基础在于成像的良好与差别，而对于成像的效果，决定因素在于光源的搭配和选择。

光源的分类也是多种多样：

1. 按颜色分有：红光，绿光，暖白光，冷白光等。

2. 按照外形分有：条形光，环型光，穹顶光等。

3. 按照特性分有：点光源，线光源，无影光源，组合光源等。

大到不同行业，小到不同产品，都会有自己的选择标准。

01对于软包装产品

主要检测一些印刷的缺陷，这时穹顶光就是最好的选择，亮度高，均匀性好。对于印刷品的成像效果最佳。

02对于滤膜或镀铝膜产品

该产品特点为反光性质较强。对于光源的选择较为注意。由于产品反光性较强，成像会较暗，从外在表现上往往给人光源亮度不足的判断。其实主要原因是因为光源光路的轨迹和相机成像的轨迹不在一条轨迹上，从而导致成像偏暗的表现。

如采用条光，大多数的光路都在相机扫描线的轨迹之外，导致成像偏暗，如下图所示：

如采用穹顶光，由于光源在穹顶内是散射的，会有小部分光线轨迹在相机的扫描线轨迹中，亮度稍有提高，如下图：

但在实际的生产活动中，以上两种方法都不能达到良好的成像效果。实际的生产中，往往采用穹顶加角度的方案。如下图：

当相机扫描线和产品走料方向存在一定的夹角的时候，穹顶光必然有一部分光线的光路轨迹和扫描线的轨迹重合，从而得到较好的成像。

其实该方案也是一个折中的方案，主要为了检测设备的机械设计和安装方便性，在该方案中，穹顶光的很多光路都浪费掉了。

排除成本和机械设计安装难度问题，对于镀铝膜或者纯铝膜的产品，成像方案，应该如下图所示。

该方案充分利用了条形光的亮度，但是对于机械的大小和设计难度有极大的要求。

03对于玻璃材质产品

玻璃产品的反光度几乎达到了全反光的状态，对于光源的选择和方案要求更大，目前大多是采用的方案为使用同轴光源或者组合光源。

也有采用穹顶光和同轴光组合形式的方案，部分厂家称之为万能光源。

光源在机器视觉的成像中起着举足轻重的作用。选择一个好的光源对成像有着决定性的作用。

好的成像光源系统是整个检测系统成败的关键之一，起着非常重要的作用，它并不是简单的照亮物体而已。首先光源要能够真实的再现产品的色彩，不能够造成颜色失真，这就要求光源光谱接近日光，同时保证有足够的亮度并在整个照明区域内亮度均匀；其次是光源的照明系统的设计要避免产品上的一些高反射率区域造成检测精度的降低，最后采样图像质量的高低，及后续检测能力的强弱很大程度取决于光源的亮强度、均匀性及稳定性，检测系统工作的可靠性与寿命，同样很大程度上取决于光源的可靠性和寿命。

编辑：黄飞