AG·尊龙凯时 - 人生就是搏!ag尊龙凯时·人生就是博

行业学习大课堂

各种打光方式的应用

各种打光方式的应用

背光照明方式

 漫射背光源贯穿透射
      结构描述:如下图所示,漫射背光源置于待测工件正下方,摄像系统垂直于工件和光源进行拍照。
      主要应用:存在性检测、计数、薄片边缘检测、透明体表面和内部不透明异物或脏污检测、透明体和半透明体突变型和部分渐变缺陷、镂空打标检测等。
      优点:结构简单,整体价格较低,尺寸检测效果稳定可靠。一般情况下图像只有黑白两种区域,便于处理。相机正对光源拍摄,亮度容易满足。
      缺点:大部分在线检测项目不方便使用;多层交叠不透明体会互相干扰;有一定厚度,带倒角、圆角的物体或者圆柱体尺寸测量容易出现边缘发虚现象,结果会有偏差,如果测量精度要求很高,则可靠性不高。

      应用技巧:光源面积够用即可,面积过大会影响边缘效果;光源距离工件远一些,效果会在一定程度上改善;使用物方远心镜头,可以提高稳定性;图像亮度不宜过曝,通常最亮部分的灰度值不大于220。



平行背光源贯穿透射
      结构描述:平行背光源置于待测工件正下方,摄像系统垂直于工件和光源进行拍照。
      主要应用:产品边缘形状导致的不适合使用漫射背光源的精确边缘检测、定位和尺寸测量等项目。
      优点:光线平行性好,图像效果极佳,测量精度高,准确稳定。
      缺点:光源本身结构复杂,成本高、对其他配套硬件要求也比较高(例如需配合远心镜头使用等)、安装调试要求高。
      应用技巧:光源与镜头必须调同轴,如果对不准,效果很差,一旦对准,效果极好。调好后稳妥固定,以免使用过程中由于震动或不对称外力长期影响而错位。

      漫射光方向比较散乱,被瓶身折射后依然是杂散光,整体上比较均匀,瓶子轮廓与背景对比不明显。
      平行光照射情况下,边缘区域将光线折射到镜头入瞳之外的区域,显示为黑色,与背景对比很明显。











      使用漫射背光测量,由于侧部光线被反射进入镜头,会出现上图所示的“发虚”现象,过渡像素较多,无法满足高精度测量要求,影响测量的精度。

      使用同样大小的平行背光测量,全部光线方向统一,图像边缘很锐利,像素过度减少。同时配合远心镜头使用,可以提高成像稳定性和精度,也可进一步减少环境杂散光的干扰。








前光照明方式

低角度直射光应用
      结构描述:如图所示,低角度照射,表面平整部位反光无法进入镜头,图像亮度较低;不平整部位反光进入镜头,图像亮度较高。
      主要应用:表面划伤检测,打标字符检测与识别,表面异物检测,边缘尺寸测量,定位,倒角测量,冲压,浇铸字符图案检测与识别等项目。
      优点:便于安装、效果稳定。
      缺点:透明物质、表面划伤边缘起毛的效果不明显,有些情况下现场要求光源必须处于一定高度之上,影响效果。
      常用光源:条形光、线形光、低角度环形光等。


      低角度光源照射,图像背景为黑色,即暗场照明,可以显现物体边缘倒角等45~60°的坡度信息,表面比较杂乱的碰伤、划伤、雕刻特征也可以显示出来。


高角度直射光应用
      结构描述:如图所示,高角度照射,表面平整部位反光比较容易进入镜头,图像亮度较高;不平整部位反光杂乱,部分光线进入不到镜头,图像亮度较低。
      主要应用:表面细微划伤检测,打标字符检测与识别,表面异物检测,边缘尺寸测量,定位,冲压,浇铸字符图案监测与识别等项目。
      优点:效果明显,细节清晰。
      缺点:均匀性调节有一定难度。
      常用光源:高角度环形光、条形光、面光源、同轴光、点光。



      高角度光源照射,图像背景为白色,即明场照射,可以显现物体表面平整区域的轮廓特征,表面比较杂乱的划伤、阶梯等特征也可以显示出来,表面粗糙程度不同或光反射率不同的区域也会有明显差异。















折射光应用
      结构描述:如图所示,光源置于待检物体下方或者一侧,直射光线经平整表面垂直射入工件并从另一侧射出。在平整表面部分,透射光线沿着与入射光线一致的方向射出,不平整表面部分的透射光线则遵循折射定律与入射光线的方向出现偏移;此时镜头主轴垂直工件表面,平整部分将在图像中呈现为亮背景特征,而不平整部分则相反,将在明亮背景上呈现为暗特征。
      若表面较平整只是粗糙度不同,则可采用光线从侧面倾斜透射到待测表面的方法,如图所示。选取合适的透射方向,在平整特征部分光线遵循折射定律发生单向偏折,镜头无法捕获出射光线,将在图像上呈现为暗背景特征;而粗糙表面部分由于形状分布广泛,出射光线偏折方向均匀分布,必将有一部分被镜头捕捉到,将在图像的暗背景上呈现出亮特征。由此采用这两种方法可以区别透明物体表面的形状差异,同时对于透明体内部的异色杂质也具有较好的区分效果。









        对于渐变表面,使用以上方法可能无法达到理想效果,可以采用表面带有标准图案的面状光源从内部照射,如果表面特征(形状、厚度等)出现变化,则标准图形将在图像中表现出畸变,一般使用的图案包括LED点阵、透明标定板、光栅等。
       主要应用:透明物体表面细微划伤检测、形状图案识别与检测、物体表面平整度与厚度均匀性检测等。
       优点:效果明显,细节清晰,稳定性好。
       缺点:有些情况下,结构安装不方便。
       常用光源:面光源、点阵光源、带透明图层面光源等。












散射光应用
       直射光从检测目标单侧照射,光线照射到微观粗糙结构时发生散射,没有散射的区域为暗场,在图像中亮度比较低,发生散射的区域亮度比较高。
       应用技巧:保证透射性能良好的情况下,尽可能选择波长比较短的光源。
       主要应用:玻璃、塑料等透明物体细微划伤检测、表面激光雕刻字符识别与检测、透明薄膜边缘定位测量等项目。
       优点:效果明显,细节清晰。
       难点:有些情况下,要求检测有效距离比较远,对光源亮度要求比较高。
       常用光源:线形光、条形光、点光等(大多数情况下需特制光源)。














漫射无影光应用 
       结构描述:直射光一般均匀性比较差,如下图所示。此类光源大部分为二次光源,例如:球积分光源采取的半球状漫反射面,将底部环形光反射到光源出光口,面分布均匀性、方向均匀性好,可以将形状比较复杂的表面照射出比较均匀的效果;拱形光源结构与之类似。其他类型的无影光大都是采用特制的漫射板,在其表面将透射光线散射,获得面分布和方向分布都比较均匀的光场。
       主要应用:不平整反光物体轮廓检测、定位、尺寸测量,弧形表面严重缺陷检测、表面雕刻、印刷图案识别与缺陷检测等项目。
       优点:整体均匀性良好、效果稳定。
       难度:镜面反射物体倒影处理。
       常用光源:环积分光源、拱形光源、四边无影光源、环形无影光源、超大面积光源、灯箱式光源等。




颜色过滤与加强
      与物体表面自然色相同或相近颜色的光照射到物体上之后,反射率比较高;对比色照射,则反射率较低。利用这一原理,可以实现加强图像效果、过滤背景干扰的目的。











      如图所示,工件为易拉罐上盖,内部印有红色“谢谢惠顾”字样,检测目标为铝合金冲压之后的形貌。左图为白色光照射所拍图样,字符比较清晰,严重干扰对冲压痕迹的识别和检测;右图为红色光照射拍的图像,红色字符被全部过滤掉,不会造成任何影响。







      右图为啤酒瓶盖子,检测目标是上面的喷码,每种盖子会有不同的背景色和图样,如第一幅所示,第二幅和第三幅所使用盖子为蓝色和绿色背景。选择和背景颜色一致的光源照射,即可获得图中的效果,背景被过滤掉或者大幅削弱,字符检测和识别不再受干扰。













      不同的物质,其化学成分不一样,当光线照射在物体表面时,不同波长的光线会不同程度地被吸收和散射,宏观上表现出对不同颜色的光反射率
不一样。左图为金、银、铜、铝四种最常见的金属在可见














 光和红外波段的反射率。
      从图中可以看出,对于波长较长的光,四种物质反射率都比较高。而对于波长较短的光,铝和银的反射率都比较高;而对于波长较短的光,铝和银的反射率远远高于金和铜,根据这种显著差异,选择短波段的光照射,可以明显区分不同的物质。如果工件恰好由其中两种差异比较大的金属组成,检测目标又是其中的一种,即可利用这一种方法。
      左下图为Die Bongding线检测项目,主要工件为CCD感光芯片的基底电路,焊盘进行了镀银处理,焊线是纯金的,检测的目标是焊线是否断掉、好焊线在焊盘上焊接的位置。根据材料反光特性,选择蓝色同轴光作为打光光源,镀银焊盘反射率比较高,图像中高度比较高,焊线反射率比较低,在图片中为黑色,两者区别比较明显,此结构下得到的效果很稳定。
      右下图工件为电路板的转接结构,下部为铜材质的接触片,上部为镀银的弹片,检测目标为上部弹片前伸的长度。在自然光照射下所有金属都发白,底部接触片对检测造成严重干扰,图像处理几乎无法进行。用蓝色光照射时,底部接触片转化为黑色,形成如图所示的良好效果。


红外光应用 
      视觉应用常用的红外光在近红外波段,主要有850nm和940nm两种,人眼一般看不到这两种光线。波长比较长,透过有机材质的能力比较强,此功能经常用于透过比较薄的塑胶物体,也可用于过滤一些有机染料形成的颜色干扰。



紫外光应用
      紫外光在视觉中常用的有385nm和365nm两个波段,波长较短的紫外线容易造成物质发生光化学变化变质,因此在食品加工行业有些工位会禁止使用某些波段的紫外线。常用的紫外线作用一方面是荧光效应,另一方面是其良好的散射效果。














偏振光应用
      如下图所示,在光源出光位置安装线偏振片,可以将光源发射的类自然光转换为线偏振光。光线照射到目标上之后,被目标反射,如果目标材质差异较大,则反射光偏振程度也会有重大差异。在镜头上安装圆偏振片,当其旋转到适合方向时,目标图像中不同材质亮度对比会发生翻转,如下图所示的电池极片胶膜定位效果图。
      镜头上安装圆偏振片主要是为了防止线偏振光进入相机后发生意想不到的光学现象而导致取像失败。
      技巧:一般情况下,让镜头聚焦,然后调节光源上偏振片方向,操作起来会比较顺手。


         














联系OPT(奥普特):
联系销售团队|
获取产品演示|
获取产品报价
查看相关产品