机器视觉的光源选型技巧(一)

在整个机器视觉系统中，光源具有非常重要的作用，选择合适的光源成为决定整个系统成败的关键因素，光源的主要目的增强待处理的物体特征，减弱不需要关注的物体和噪声的干扰，将被测物体和背景明显区分，获得高品质、高对比度的图像。

工业光源选型的标准

1、选择光源需要确保光线的均匀性，在有效的照射范围内，灰度值标准差尽可能小

2、光源要具有较宽的光谱范围，可以对不同材料的物体进行检测

3、光源要有足够的光照强度，提高信噪比，利于图像处理

4、光源需要具有较长的使用寿命及较高的稳定性，照明系统必须保证相当长的时间内能够提供稳定的照明环境以确保图像输入

5、光源的响应速度要快，LED发光管响应时间很短，响应时间的真正意义是能按要求保证多个光源的频闪和多个光源、多区域光源的切换

6、光源成本低，能达到项目要求

光源颜色分析

1、光的颜色作用

机器视觉应用中应注意目标颜色与光源颜色的搭配，我们看到某个物体成某种颜色，是因为其反射了对应的光谱。光源颜色的不同会对最后的成像结果产生不同的影响。光源的颜色特性主要体现在两个方面：色表，人眼直接观察光源所看到的颜色，即光源发出光的颜色；显色性，光源发出的光照到物体上后，反射光显现物体颜色的能力。根据光源的颜色特性，可以依据具体的检测目标来选择最合适的光源。

2、光的颜色类型

能匹配出所有颜色的三种颜色称为三原色。RGB又称色光三原色，即红、绿、蓝。不同波长的光线呈现不同的颜色。

以下是其光源特性和相关案例

3、颜色的互补与对比

为了方便应用，可以把可见光波段的颜色首尾相接组成一个圆环，也就是所谓的色环。色环中距离比较近的颜色为相近色或者相邻色，关于圆环中心对称的为互补色，离的比较远的为对比色。在光照环境中，使用与物体本色相邻或相同的颜色照射，物体在图像中的亮度会相对比较高；反之，如果使用对比色光照，则会使物体在图像中显得比较暗。

光源照明方式

1、高角度照射

角度照射的特点是在一定的工作距离下，光束集中，亮度高，均匀性好，照射面积相对较小。角度照射常用于液晶校正、塑胶容器构查、工件螺孔定位、标签检査、引脚检查、集成电路印字检査等（30°、45°、60°、75°环光）。

2、垂直照射

垂直照射的照射面积大，光照均性好，适用于较大面积照明，可用于基底和线路板定位、晶片部件检査等（0°环光、面光源）。

3、低角度照射

低角度照射对表面凹凸表现力强，适用于晶片或玻璃基片上的伤痕检查（90°环光）。

4、背光照射

背光照射的特点是发光面是一个漫射面，均匀性好。它可用于镜面反射材料，如晶片或玻璃基底上的伤痕检测、LCD检测、微小电子元件尺寸和形状检测、靶标测试等。

5、多角度照射

多角度照射的特点是RGB三种不同颜色从不同角度照射，可以实现焊点三维信息的提取，适用于组装机板的焊锡部分、球形或半圆形物体、其他不规则形状物体、接脚头（AOI光源）等的检测。

6、碗状光照射

碗状光照射的特点为360”底部发光，通过碗状内壁发射，形成球均光照，用于检测曲面的金属表面文字和缺陷（球积分光源，通常也称为圆顶光）。

7、同轴光照射

同轴光照射类似于平行光的应用，光源前面带漫反射板，形成二次光源，光线主要趋于平行，用于半导体、PCB以及金属零件的表面成像检测，微小元件的外形、尺寸测量（同轴光源，平行同轴光）。

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