1、圖1同軸光源成像示意圖COD上二1JU二二二二二機器視覺中三種主要光源的分析報告重慶大學光電工程學院09級測控專業(yè)衛(wèi)暖宇前言：此篇分析報告主要分為五部分，前三部分分別分析了機器視覺中所使用的到的三種主要光源，第四部分對這三種光源進行對比分析，第五部分提出了機器視覺中基于此類光源，可以對檢測結(jié)果進行優(yōu)化的方案。一、LED同軸光源基本特性：LED燈具有體積小、能耗小、熱量低、亮度高、壽命長、環(huán)保及堅固耐用等多種優(yōu)越性能，是目前最為理想的光源選擇，LED同軸光源基于LED燈的基本性質(zhì)，經(jīng)加工設計后，發(fā)出的光線平行垂直照射，均勻，適用于反射度極高的金屬表面以及玻璃等，能夠清晰的反映出凹凸物體的表面圖像

2、。照明原理：在同軸燈里面安裝一塊45度半透半反玻璃。將高亮度，高密度的LED陣列排列在線路板上，形成一個面光源，面光源發(fā)出的光線經(jīng)過透鏡之后，照射到半透半反玻璃上，光線先通過全反射垂直照到被測物體上，從被測物體上反射的光線垂直向上穿過半透半反玻璃，進入攝像頭。這樣就既消除了反光，又避免了圖像中產(chǎn)生攝像頭的倒影。物體所呈現(xiàn)出清晰的圖像，并被相機捕獲，用于進一步的分析和處理。配備材料:若干小型LED光源，一個LED線路板，一個半透半反射鏡片，一個凸透鏡,個CCD相機，相機和光源托架，各種連接電纜。注意事項：1 .因為處理的圖像為邊緣極細微破損的部位，分辨率要求較高，因此可選用線性CCD相機。相機的

3、具體性能要求還要再看對精度的要求。2 .安裝時，圖2中A透鏡的位置必須經(jīng)過多次調(diào)試才能確定，因為A透鏡的位置對光的路徑影響很大，必須經(jīng)過反復的調(diào)整直至達到圖3黃色區(qū)域的效果時才能進行固定。3 .同軸燈只能接收和物體垂直，也就是和鏡頭同軸光線，因此不能用來檢測有弧度的物體。圖2圖3適用場合：由于明亮均勻的照明光源能夠覆蓋整個視場，因此這套照明光源系統(tǒng)可以成為鏡面加工過程中檢測刮痕的理想光源。在工業(yè)中，可以用標準的同軸照明光源，檢測軸承的邊緣及其破損情況。另外，同軸燈還有一種，就是點光源。因為點光源是和同軸鏡頭配合使用。事實上，只是把上面同軸燈45度半透半反的玻璃，移植到鏡頭里面去了，所以這時選的

4、是同軸鏡頭。LED條形光源基本特性：將高密度LED陣列放置在緊湊的，成直角且可傾斜的矩形照明單元中。LED條形光源可提供斜射照明，亮度高。它的靈活性較大，但調(diào)試時也要相對費事一些。LED條形光源的低角度照射是檢測金屬表面邊緣和突出印刷、破損的理想照明。照明原理：將LED以高密度排列在單個條形平面電路板上。根據(jù)其設計特點，條形光源的安裝角度可以進行調(diào)解，并且可以以任意角度照射在被測物體表面，光線的角度和方向可以完全改變所獲取的圖像。配備材料：若干小型LED光源,兩個條形LED線路板，一個圖4條形光源成像示意圖圖5CCD相機，一個相機托架，兩個光源托架，各種連接電纜附：條形方式成像實例晶片上刻印字

5、符檢測只有字符清晰的顯示。使用光源：LDL-74X27cm適用場合：條形光源可以用來檢測印刷在包裝箱上的文字，保鮮膜的破損以及傳送帶的損傷等。反光曲面上的字符檢測讀取二維條形碼反光電路板上二維條形碼清晰的圖像。使用光源：LDL定制光源在圖像上半部分可以看到當用直射光源（如環(huán)形光）時，會產(chǎn)生炫目光。在下半部分由于采用使用LDL系列,就產(chǎn)生了清晰的圖像。使用光源：LDL-42X15圖7低角度方式照明示意三、低角度方式照明基本原理：低角度方式照明采用LED環(huán)形光源。與沐光方式用的環(huán)形光源不同的是，它更大，安裝的角度更低，接近180度。低角度方式下，光源以接近180度角照明物體，容易突出被檢測物體的邊

6、緣和高度變化。適合被測物體邊緣檢測和表面光滑物體的劃痕檢測。配備材料：若干小型LED光源，兩個環(huán)形LED線路板及鋁制外殼，一個CCD相機，一個相機托架，兩個光源托架，各種連接電纜適用場合：檢測平面和有紋理的表面。當需要清晰的顯示出物體的邊緣輪廓，并檢查出金屬表面邊緣的破損情況時，也很適用。附：低角度方式成像實例電池底部刻印字符檢測15mm的WD突出刻印字符。使用光源：LDR-75LA-1一次性相機鏡頭破損檢測用低角度光突出鏡頭表面劃痕。使用光源：LDR-132LACD-ROM內(nèi)環(huán)裂痕檢測低角度光源突出裂痕，同時防止圖像中出現(xiàn)LED反射鏡像。使用光源：LDR-74LA四、三種光源的對比分析機器視

7、覺中主要使用的三種光源：同軸光源，條形光源，零度角光源（低角度方式照明）都具有自身的優(yōu)勢和特性。三種照明方式皆適用于平面物體，且都能檢測出物體表面的刮痕和破損。對于帶弧度的物體，需要用到另外的LED光源通過對比分析，我們可以看到：同軸光源設計巧妙，最大的特性是能夠作為反射度極高的金屬表面以及玻璃的照射光源，在鏡面加工工業(yè)中，具有不可替代的作用。在配置過程中，尤其需要注意調(diào)節(jié)凸透鏡和半透半反玻璃的位置。為了得到最佳的照明效果，應該進行反復的調(diào)試。條形光源最大的特性是靈活性大，可以從多個角度采集圖像，獲得全方位的圖像信息。對于需要獲得全面的表面特征的物體，如檢測被測物體是否有光澤，是否有表面紋路時

8、，可以選擇條形光源。零角度光源最大的特性是物體的邊緣輪廓顯示得非常清晰，重點運用于檢查金屬邊緣的破損情況。但同時也要注意這種低角度方式照明對光源的散熱要求較高，而且會產(chǎn)生極度陰影，選擇時可根據(jù)實際需要來看。五、檢測結(jié)果的優(yōu)化方案1 .顏色。我們要檢測的物體，大部分是不透明、不發(fā)光的物體。這些物體都具有反射或吸收不同波長的色光的能力，被吸收掉的色光我們是看不見的。只有反射回來的色光才直接作用于我們的眼睛，所以我們看到的不透明體的顏色是反射光的顏色，這就是“反射色”。圖9所示彩色輪展示了色彩之間的對應情況。用一種顏色照射它相對的顏色，基本是黑色；照射其它顏色，物體亮度依次增加；照射同樣的顏色,可以得到最大的亮度。所以，適當?shù)倪x擇光源顏色，可以增強圖像的對比度。圖9圖10BGA焊點的成像實例實例：圖10展示了BGA焊點分別在紅色光和藍色光下的成像實例；在紅色光下，芯片中央的條紋依然清晰可見（圖中），這為引腳檢測引入了一些干擾；在藍色光下，芯片中央的條紋基本看不見了，僅留下BGA早點的影像，便于后續(xù)檢測。2 .濾光鏡。消除不必要的數(shù)據(jù)和噪聲可以加快有用信息的處理速度。濾光鏡是一個簡單的限制進入相機光線的技術。常見的濾光鏡有偏光鏡、波通