TA的每日心情 | 怒
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发表于 2015-3-19 10:30:28
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来自：广东省东莞市 电信
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机器视觉光源的分类
机器视觉系统中光源是一个非常重要的部件，一个系统选择合适的光源，才能使系统稳定高效。我们这里讲的机器视觉光源主要是指LED光源，LED作为当照明领域比较热门的话题，是当前照明的一种发展趋势。当然，也有其它一些光源，如氙灯、卤素灯、荧光灯等，这些光源在现在的机器视觉领域应用较少，就不做重要介绍。
机器视觉光源按照形状可以分为以下几个大类：
条形光源
条形光源是机器视觉里应用较为广泛的一种光源。主要应用在条形状检查对象或较大面积的检查对象中（可以使用四个条形光源组合成四面可调光源）。因其形状为条形装，所以一般称为条形光源，简称条光。条形光源可以做成不同长度、宽度、颜色的光源。各厂家根据客户要求也可以完成一定的定制工作。长度、宽度、颜色是其选择的重要参数。
环形光源
图2 环形光源
环形光源在视觉应用中也非常广泛。一般比较小的部件检查使用环形光源比较多。因为其为环状，因此可以在部件四周提供一个比较均匀的照明环境，从而有利于图像处理。环形光源可以做成不同直径、不同角度、不同颜色的光源。直径、角度、颜色是其选择的重要参数。
面光源
面光源其发光面是一个正方形或长方形的，有着非常大的表面。所以叫做面光源。因为在视觉行业中，面光源一般用做背光源。因此其表面的漫射板通常都是较特殊的（相对于条光、环形来说）。另外面光源从发光原理来说，还可以细分为两个类型，一个是底部发光的，另一个是侧面发光的。底部发光的面光源，在底板上布满LED颗粒，发光均匀亮度高。而侧面发光的面光源，只在四周布置LED颗粒，会出现四周亮中间暗、亮度不高的情况。但是其可以做得很薄，发热也可以做的很好。另外由于镜头本身的光学特性，在成像时，中间的光通量总是会比边缘的多。因此侧面发光的产品由于四周更亮，恰恰能弥补镜头成像的不足。因此有时选择四面发光的背光源，反而能得到更好的均匀性。面光源的长度、宽度、颜色等是重要选择参数。
同轴光源
同轴光源一般来说，当作正向光源使用。光源照射产品的方向与镜头的光轴方向是一致的，所以称其为同轴光源。比较典型的应用是比较平滑表面缺陷检查。同轴光源因为其中使用了一块半透半反镜。因此其真正能入射到镜头中的光通量，不足LED颗粒发射的1/4。因此使用同轴光源时，亮度上通常都比较低。另外，在一些精密的尺寸测量时，也可以使用同轴光源充当背光源的角色，以获得更精准的尺寸测量。
同轴光源还有一种很特殊的产品，就是同轴平行光源，其平行性比同轴光源要好许多，一般来讲是内部只有一颗LED颗粒，然后通过透镜得到比较理想的平行光，再经半透半反镜成像的。典型应用于玻璃、光盘、抛光表面等检查中。
尺寸、颜色是选择同轴（平行）光源的重要参数。
点光源
点光源其内部一般仅有一颗LED作为发光源，因此称其为点光源。通常应用在使用同轴远心镜头或同轴显微镜头的检查项目中。当然也可以应用在一些视野非常小的检查项目中。点光源的尺寸（前端配合同轴镜头的安装尺寸）、功率、颜色等是选择的重要参数。
线光源
线光源发光面呈线装，因为其内部的LED颗粒一般使用大功率的颗粒，因此线光通常可以得到很高的亮度。之所以使用大功率LED颗粒，是因为线光源一般都是配合线阵相机进行检查拍摄的。而线阵相机的曝光时间通常都非常短。因此需要光源足够亮，在满足在很短的曝光时间内能获得更大的亮度。线光源的功率、长度颜色等是产品选型的重要参数。
无影光源
图7 圆顶无影光源
图8 环形无影光
图9 四面无影光源
图7~图9所示均为无影光源。无影光源，顾名思义就是拍摄物体时，图像中没有影或者影很淡。一般根据其形状，可以分为圆顶无影光、环形无影光、四面无影光等很多类。通常目标表面比较反光时，我们可以考虑使用无影光，以得到更真实的图像。或者需要在视野中要想得到比较均匀柔和的光照效果时，也可以使用无影光源。无影光源的大小、形状是选型的重要参数。
AOI光源
AOI光源大部分使用在AOI（自动光学识别）设备上。典型应用于PCB焊点检查中。利用其中的RGB三种颜色的LED颗粒不同的照射角度，以得到不同颜色的成像图像，从而进行对比判断产品是否OK。AOI光源，通常需要验证内部的颗粒安装角度以及工作距离。因此AOI在选择时，需要考虑大小外，还要考虑工作距离。
非标光源
图11 非标光源-环形平行背光
图12 非标光源-方形平行背光
图13 非标光源-同轴线光源
非标光源一般来讲，在机器视觉行业中使用较少。目前的机器视觉光源行业其实也还没有所谓的标准光源、非标准光源。很多时候拿着这家的标准光源也无法替换另外一家的标准光源（标准的东西，应该是有比较理想的通用性的，应该可以任一替换）。现在许多公司的所谓标准光源、非标光源，其实只是从出货量上来讲的。某一款光源出货比较多，大家都在使用时，就称之为标准光源，如果只有较少人使用，就是非标光源。而如果仅仅只有某一家客户需要使用，那就是定制光源。非标光源、定制光源，从目前的行业来看，手电筒、平行背光源、同轴线光源、半月型光源、带转弯的光源、多种不同光源组合成的光源都可以称为非标光源。
以上是按照形状来分类的，这也是最典型的分类方式。还有一种比较泛的分类，就是按照颜色来分类。如红外光源、红光、绿光、黄光、蓝光、紫外光、白光等。颜色在视觉光源选择中也是一种很重要的参数。例如目标需要比较好的穿透时，选择红外的比蓝光要好。需要高对比度高清时，短波长的蓝光、紫外要好于红光、红外光。而背景与前景颜色更可以决定什么颜色的光源可以使用，什么颜色的光源不可以使用，可以参看本站其它内容，以获得更多帮助。
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