机器视觉算法与应用001
1、设备介绍
—图片来自《机器视觉算法与应用》
(1)被测物体
(2)相机采集设备
(3)照明
(4)光电传感器(触发图像采集)
(5)计算机
(6)相机-计算机接口
(7)获取的图像
(8)机器视觉软件
(9)检测结果
(10)数字I/O
(11)PLC
(12)总线接口
(13)控制执行机构
2、图像采集Image Acquisition
只有采集到适合需求的图像数据,才能进行算法分析
照明是为了使得被测物的图像特征可见
镜头用来采集清晰的图像
传感器将图像信息转为模拟或数字视频信号
2.1 照明
在图像采集过程中使用照明,是为了使得被测物重要特征清晰可见,抑制无用的特征。因此需要考虑光源和被测物之间的相互作用。可以通过单色光照射彩色物体增加被测物特征对比度,也可通过调整光源角度增强被测物特征。
2.1.1 电磁辐射
光是一定波长范围的电磁辐射。人眼可见的光称作可见光,波长范围380-780nm。波长比可见光短的称为紫外光UV,比可见光长的称为红外线IR。此外,还有更短的电磁辐射(X、伽马)和更长的微波和无线电波。
2.1.2 光源类型
白炽灯:比较亮,可以在低电压下工作,发热严重,能量转换效率低,寿命短,不能用作闪光灯,亮度随着时间推移下降
发光二极管(LED):白光LED内部实际上产生的光是蓝色的,通过黄磷涂层将蓝光转换为白光。寿命长,可用作闪光灯,响应速度快,直流供电亮度易控制,功耗小,发热小;缺点是性能与环境温度有关
白色光:适合彩色图像
蓝光:适合银色背景下的目标物的打光
红光:可以透过一些比较暗的物体。红色光源可以提高对比度。
绿光:主要针对于红色背景、银色背景,并且在 3C 应用中,传送带多数为绿色。
红外光:不可见光,透过力强,对于塑料穿透性好,可以将封装好的金属电路等内部元件显示出来,在此种应用场景下,效果和 X 射线一样好,且对于人体无伤害。
紫外光:不可见光,波长短,穿透力强,应用于证件检测,触摸屏 ITO 检测,点胶溢胶检测,金属表面划痕检测等。
X-ray 激光:波长短,穿透性好,可以用于透视检测、轮毂划痕及裂纹检测等。
参考:第一章 工业机器视觉光源种类介绍_J&A~ing的博客-CSDN博客_工业相机光源有哪些
2.1.3 光与被测物的相互作用
—图片来自《机器视觉算法与应用》
(1)镜面反射
(2)漫反射,被测物表面的粗糙程度。在各个方向上散射的光线基本是均匀的。
(3)定向透射
(4)漫投射
(5)背反射
(6)吸收
实际情况要比上述简单模型复杂得多,因此在实际应用过程中,选择合适的光源需要大量的实验。
彩色物体反射了一部分光谱,其他部分则被吸收了。可以利用这一特性来增强需要的特征。
CCD和CMOS传感器对红外光比较敏感。
2.1.4 不同光源
LED按形状不同分类:
环形光源:
提供不同的照明角度和不同的颜色组合。节省安装空间、解决对角线照明阴影问题;可配备漫射器来引导光线,使光线均匀漫射。应用场景:PCB基板检测、IC元件检测、显微镜照明、液晶矫正、塑料容器检测、集成电路印刷检测。
背光源:
可突出物体的轮廓特征。特别适合用作显微镜工作台。应用领域:机械零件测量、电子元件和IC的外观检测、薄膜污渍检测、透明物体划痕检测。
条形光源:
对于大方形的被测物体,首选条形光源。应用领域:金属表面检测、图像扫描、表面裂纹检测、LCD面板检测。
同轴光源:
可以消除表面不平整造成的阴影,减少干扰。采用分光镜设计。应用领域:系列光源最适用于高反射物体,例如金属、玻璃、薄膜、晶圆等表面的划痕检测,芯片和硅片的损伤检测,标记点定位和包装条形码识别。
AOI特殊光源:
不同角度的三色照明,突出焊料的三维信息;增加扩散器来引导光线,减少反射;不同角度的组合。应用领域:电路板的焊接检测。
球积分光源:
具有积分效果的半球面内壁,空间360度漫反射,使整个图像的照明非常均匀。应用领域:曲面、凹凸面、强反射金属表面
点光源
发光强度高,配合远心镜头使用
应用场景:微小元器件
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