机器视觉-相机镜头光源介绍及选型-5.选择光源

选择光源
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1.1.光源选择原则：

根据对比度:
    创造对比请使用颜色光：黑白相机与彩色光源
    利用相邻色过滤背景;选择特征互补色使特征偏黑提高对比度

根据波长:
    长波长穿透率高;短波长对物质表面的扩散率愈大.

    精确定位使用合适波长：亮场

    铜和金对短波长光源反光弱;银和铝在波长850nm左右反光相差最大;蓝光源能更好区分铜金铝差异
    红光检测芯片;绿光可检测芯片和导线;
    金属涂层表面检测(铜导线银涂层)红光检测基板;蓝光检测图层
    蓝光单独提取焊接点使用红光出现问题：可以看到底部的导线

红外光：
    消除反射用红外光：消除环境光带来了不想要的亮反射
    消除颜色变化请使用红外光：用于在彩色对象之间消除灰度差别

材质：
    材料缺损检测用高亮度光：亮场
    检测塑料–用紫外或红外光
    检测胶体-紫外光;
    检测玻璃刮痕用非漫射光：暗场
    透明包装用漫射光：连续漫射

表面光滑度-光滑粗糙
    闪光,平的,但粗糙的表面,尝试用同轴散射光
    平滑反光表面-低角度线光源(暗视场)
    反光曲面,用散射圆顶光　

其他检测：
    检测快速移动物体请使用频闪光：频闪宽度 = 视场÷ 像素/移动速度
        频闪能够产生比常亮照明20倍强的光
    环境光问题：单色光源+滤镜　　
    单个光源不能有效解决问题时考虑用组合光源　

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2.选择光源
原则：
    满足应用,综合考虑; 理论分析+实验;
目的：
    对比度高,亮度大光源均匀,鲁棒性(光源对部件位置敏感度最小)
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3.步骤：
3.1.了解项目需求,需确定：
    1）检测内容：尺寸面积外轮廓,缺陷划痕污迹,OCR,定位,存在,计数,颜色
    2）对象特征：材质表面纹理,颜色,透光性,反光度;光滑度光滑粗糙;表面几何形状平面或曲面;
       对象大小：决定视野视场(FOV)
       工作距离：(WD)
       对象材质：表面色彩,表面状态(平面弧面;光滑粗糙;反光吸光)
       检测速度：
       外界干扰：环境光干扰;工作空间;检测点,背景关系;配套设备(面阵,线阵)

3.2.初步确定光源：
    物料特性：表面光滑度,暗淡光亮,平面弯曲,标记颜色,移动静止
    光源类别：曲面用圆顶光源，光滑平面用同轴光源，粗糙平面用明视场光源;透光性好用IR光源
              前景颜色多变化宜用彩色光源及白色光源
    选择光源：均匀度稳定性好；光谱特征：色温卤灯黄色，氙灯蓝色;效率;寿命特性;费用,费用易购买
              光源亮度，光源颜色，是否采用频闪,波长;图像泛白应降低光源亮度，或减小镜头光圈
              图像亮度不均匀检查光源放平没有

3.3.确定空间结构：光源的安装位置
    直射光源—环形光，同轴光源，圆顶光源；
    侧射光源—环形光，条形光源，线光源，点光源；
    背部照射—方形背光源，条形背光源。

3.4.准备物料，测试
测试样品（好,坏样品）;测试光源（多种颜色）

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4.注意事项

4.1.影响因素：
    相机的光谱响应特性,形状
    打光方式(dark field, bright field, low angle, structure light)
    LED器件(颜色, 发光角,亮度,寿命等)
    辅助手段(偏光片,滤光片,漫射片等) 即结构,光谱,强度,寿命,修正手段,价格等)

4.2.照明
    一般照明：采用环状或点状照明
    背光照明：产生很强对比度。表面特征可能会丢失
    同轴照明：
        定义：
            与摄像头的轴向有相同方向的光照射到物体表面。使用一种特殊半反射镜面反射光源到摄像头的透镜轴方向。
            半反射镜面只让从物体表面反射垂直于透镜的光源通过。
        特性：
            对实现扁平物体且有镜面特征表面的均匀照明很有用。
            实现使表面角度变化部分高亮，因为不垂直于摄像头镜头的表面反射的光不会进入镜头，从而造成表面较暗。

连续漫反射照明：
应用于物体表面反射性或表面有复杂的角度,可170立体角范围均匀照明
应用半球形均匀照明，以减小影子及镜面反射。如组装后电路板照明

暗域照明：
暗域照明是相对于物体表面提供低角度照明;与光源的位置有关。
暗域照明应用:表面有突起部分或表面纹理变化的照明。

结构光：
是一种投影在物体表面有一定几何形状的光（如线形、圆形、正方形）
典型结构光涉及激光或光纤。结构光可用来测量相机到光源的距离。

多轴照明：使视野下不同特征表现不同对比度需要多重照明
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