轩展科技教你怎么选择机器视觉系统的光源？

骑鱼的猫

我们在前面已经说过机器视觉系统中光源是很重要的一部分，那你知道该如何选择光源吗？今天深圳市轩展科技就跟大家一起来讨论下机器视觉中光源的选择。

机器视觉光源按形状通常可分为以下几类:
1、环形光源
环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合，更能突出物体的三维信息；高密度LED阵列，高亮度；多种紧凑设计，节省安装空间；解决对角照射阴影问题；可选配漫射板导光，光线均匀扩散。应用领域CB基板检测，IC元件检测，显微镜照明，液晶校正，塑胶容器检测，集成电路印字检查
2、背光源
用高密度LED阵列面提供高强度背光照明，能突出物体的外形轮廓特征，尤其适合作为显微镜的载物台。红白两用背光源、红蓝多用背光源，能调配出不同颜色，满足不同被测物多色要求。应用领域:机械零件尺寸的测量，电子元件、IC的外型检测，胶片污点检测，透明物体划痕检测等。
3、条形光源
条形光源是较大方形结构被测物的首选光源；颜色可根据需求搭配，自由组合；照射角度与安装随意可调。应用领域:金属表面检查，图像扫描，表面裂缝检测，LCD面板检测等。
4、同轴光源
同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰；部分采用分光镜设计，减少光损失，提高成像清晰度，均匀照射物体表面。应用领域:系列光源最适宜用于反射度极高的物体，如金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测，芯片和硅晶片的破损检测，Mark点定位，包装条码识别。
5、AOI专用光源
不同角度的三色光照明，照射凸显焊锡三维信息；外加漫射板导光，减少反光；不同角度组合；应用领域:用于电路板焊锡检测。
6、球积分光源
具有积分效果的半球面内壁，均匀反射从底部360度发射出的光线，使整个图像的照度十分均匀。应用领域:合于曲面，表面凹凸，弧形表面检测，或金属、玻璃表面反光较强的物体表面检测。
7、线形光源
超高亮度，采用柱面透镜聚光，适用于各种流水线连续检测场合。应用领域:阵相机照明专用，AOI专用。
8、点光源
大功率LED，体积小，发光强度高；光纤卤素灯的替代品，尤其适合作为镜头的同轴光源等；高效散热装置，大大提高光源的使用寿命。应用领域:适合远心镜头使用，用于芯片检测，Mark点定位，晶片及液晶玻璃底基校正。
9、组合条形光源
四边配置条形光，每边照明独立可控；可根据被测物要求调整所需照明角度，适用性广。应用案例:CB基板检测，IC元件检测，焊锡检查，Mark点定位，显微镜照明，包装条码照明，球形物体照明等。
10、对位光源
对位速度快；视场大；精度高；体积小，便于检测集成；亮度高，可选配辅助环形光源。应用领域:VA系列光源是全自动电路板印刷机对位的专用光源。

种类这么多，我们要如何选择呢？

机器视觉系统的核心是图像的采集和处理，图像本身的质量对整个系统的影响极为关键。而照明光源则是决定机器视觉系统图像质量的最重要因素，通过选择合适的光源，可以使图像中的目标特征与背景信息得到最佳分离，从而大大降低图像处理的难度，提高系统的稳定性和可靠性。在机器视觉系统中，光源的作用主要体现在：

1、突出测量特征，简化图像处理算法；

2、克服环境光的干扰，提高图像信噪比；

3、提高视觉系统的定位、测量、识别精度，以及系统的运行速度；

4、降低系统设计的复杂度；

为何要选用LED光源

在机器视觉系统中，较为常见的照明光源一般有LED光源、卤素灯和高频荧光灯。目前，LED光源最为常用，且已在机器视觉光源领域占据主导地位，已成为机器视觉系统的首选光源。机器视觉LED光源主要具备以下几大优点：

1、结果设计灵活：

在机器视觉系统中，对于同一检测对象采用结构或形状各异的光源时，所得到的图像效果千差万别。其根本原因在于，对于不同的检测对象，要突显其被测特征，就会对光源的结构形状、发光角度、照度大小等产生特定的要求。对于这一点，卤素灯和荧光灯难以随要求而定制，而LED光源由一颗颗LED颗粒组合设计而成，其单个颗粒体积小，为各种复杂的光源设计提供了可能，在照明结构，照射范围、照射角度、照度大小、亮度控制等方面具有更大的结构设计自由度，可满足不同检测对象的实际需要。

2、多色选择

对于具有不同光学属性和表面纹理的被测对象而言，选用不同颜色的光源，采集到的图像也会不同。在机器视觉系统中，光源颜色的选择对于成像效果和质量的影响至关重要。目前，LED具备了多种颜色可供选择：从远红外、可见光、到紫外，有十几种波段（颜色）的LED以供使用，白色光线LED的色温也从3000k-8000k可选。这一特点是其它类型光源所不具备的。

3、响应速度快

单个LED颗粒的响应时间为纳秒级，考虑LED光源的容性和感性，其响应速度一般也在1 0微秒以内。因此在需要光源快速点亮、快速通断或者快速切换的场合，具有其它光源无法比拟的优势。

4、寿命超长

任何机器视觉系统都需要具有长时间稳定的图像采集条件，光源亮度衰减过快或寿命过短都是制约视觉系统整体质量的关键因素。机器视觉LED光源在持续使用的情况下，一般在3万小时候才进入半衰期，而其寿命一般在1 0万小时以上，大大高于其它类型的光源。此外，如果选配科视的频闪照明的方式，可大幅降低光源的工作温度，其寿命可相应延长数信。

5、可触发和频闪控制

因LED本身属于电致发光的半导体材料，而且响应速度超快，可被用于融发点亮或频闪照明，以提高光源的利用效率或瞬间照明亮度。

6、综合成本低

LED光源具备发光效率高、寿命长、环境适应性强的特性，因此大大减少了其设备运行成本和维护成本，相对于卤素灯和荧光灯，其在性价比和综合成本方面具备更大的优势。

机器视觉LED光源分类

1、标准型光源

机器视觉专用LED光源是Moritex自主研发、制造的核心产品，目前已形成23大标准系列上千余款产品，包含：通用环形光源、面光源、平行面光源、环形无影光源、四面可调光源、线扫描光源、平行线光源、条形光源、圆顶光源、平面无影光源、同轴光源、同轴平行光源、同轴线性光源、点光源、超大功率工业冷光源、隧道式线扫描光源等。

2、行业专用型光源

针对规模化的特定行业应用，Moritex已开发出百余款行业专用型LED光源，如AOI光源，印刷机对位光源，固晶机专用光源、医疗内窥专用光源等。

3、“量身定制”型光源

在视觉行业中，每个案例（检测对象）都具备不同的几何特征、光学属性和工程要求。而标准型光源并不总能保证每个案例都能拍摄出理想的图像。因此，为解决这一问题，根据案例需求随时量身定制新型光源，是十分重要的。

如何选泽机器视觉LED光源

机器视觉LED光源具体的选取方法还在于试验的实践经验。但应了解以下几点：

1、检测内容

2、检测的目的及您想看什么？（异物、伤痕、缺损、标识、形状等）

3、表面状态（镜面、糙面、曲面、平面）

4、立体？平面？

5、材质、表面颜色

6、视野范围？

7、动态还是静态（相机快门速度）

8、工作距离（镜头下端到被测物表面距离）

9、设置条件（照明的大小、照明下端到被测物表面的距离、反射型or透射型）

10、周围环境（温度、外乱光）

11、相机的种类（面阵？线阵？）

以上是深圳轩展科技所整理的关于机器视觉的光源如何选择的知识，有点多杂，请仔细阅读，希望对您有用。