机器视觉—光源照明方式的相关技术介绍

2016-06-24技术资料

光源是影响机器视觉系统输入的重要因素,其直接影响输入数据的质量和至少30%的应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到最佳效果下面介绍几种常见的照明方式。

一般目的的照明(直接照明):光直接射向物体,得到清楚的影像。当需要得到高对比度物体图像的时候,这种类型的光很有效。但是当用它照在光亮或反射的材料上时,会引起像镜面的反光。通用照明一般采用环状或点状照明。环灯是一种常用的通用照明方式,其很容易安装在镜头上,可给漫反射表面提供足够的照明。

暗场(Dark Field)照明:暗场照明是相对于物体表面提供低角度照明。使用相机拍摄镜子使其在其视野内,如果在视野内能看见光源就认为使亮场照明,相反的在视野中看不到光源就是暗场照明。因此光源是亮场照明还是暗场照明与光源的位置有关。典型的,暗场照明应用于对表面部分有突起的部分的照明或表面纹理变化的照明。

背光照明:从物体背面射过来均匀视场的光。通过相机可以看到物面的侧面轮廓。背光照明常用于测量物休的尺寸和定物体的方向。背光照明产生了很强的对比度。应用背光技术时候,物体表面特征可能会丢失。例如,可以应用背光技术测量硬币的直径,但是却无法判断硬币的正反面。

同轴照明:同轴光的形成即通过垂直墙壁出来的变化发散光,射到一个使光向下的分光镜上,相机从上面通过分光镜看物体。这种类型的光源对检测高反射的物体特别有帮助,还适合受周围环境产生阴影的影响,检测面积不明显的物体。

漫射照明:连续漫反射照明应用于物体表面的反射性或者表面有复杂的角度。连续漫反射照明应用半球形的均匀照明,以减小影子及镜面反射。这种照明方式对于完全组装的电路板照明非常有用。这种光源可以达到170立体角范围的均匀照明。

除了以上介绍的几种常用照明技术,还有些特殊场合所使用的照明技术,比如在线阵相机中需要亮度集中的条形光照明;比如在精密尺寸测量中与远心镜头配合使用的平行光照明技术;比如在高速在线测量中减小被测物模糊的频闪光照明技术;又比如可以主动测量相机到光源的距离结构光照明技术和减少杂光干扰的偏振照明技术等。

此外,很多复杂的被测环境需要两种或两种以上照明技术共同配合完成。因而丰富的照明技术可以解决视觉系统中图像获取的很多问题,光源照明技术的选择可能对一个视觉系统的成功与否至关重要。