照明系统设计的目的是增强对比度,在一幅机器视觉的图像中,对比度代表着图像信号的质量,它反应了两个区域间的差别,比如被测物体和背景的差别。因此,设计光源照明的第一步是确定区域间的不同,然后用光源来突出这些不同之处。下面来介绍一下设计照明系统要注意些什么?

一、光源照明设计的考虑的基本因素

归纳有4个基本因素要重点考虑:

1.镜头的视场

在照明系统的设计中,应根据被测对象的尺寸确定镜头的视场,也叫视野。然后,再根据镜头视场的大小决定照明系统。

2.照明系统与工件的间距

在设计系统中,需全面的了解镜头到工作的距离,照明系统到工件的距离,从而确定光源与工件的距离。

机器视觉如何设计照明系统?-机器视觉_视觉检测设备_3D视觉_缺陷检测

3.工件的外形、条件和颜色

照明的选择是由工件表面的形状、平坦度、光滑程度等条件决定的。照明颜色(红、兰、绿、白)可通过检测工作或被检测区域的颜色来决定。

4.成像物镜

一般情况下,应针对确定的成像物镜进行照明系统的设计,其检验标准为:工件中需要可视化的部分、划痕、缺陷等是否被显现出来,工件表面上的印纹是否能够辨认等。

二、突显不同区域的方法

反射系数:从物体反射出的光量是可以度量的。有两种不同的反射方法:

1.镜面反射:入射角等于出射角。

2.漫反射:由于物体表面不平,出射光方向各异。

三、光源颜色选择考虑因素

1.补色

从白光中移除的那部分光与剩余的光互为补色光。比如,白色金属铁和黄色金属金颜色不同并不是金反射的黄光比铁多,而是反射的蓝光比铁少。白光中去除蓝光即为黄光。

2.光密度

由于不同物体材料、厚度和化学性质不同,所以投射光的数量和强度也不同。光密度会在整个光谱范围不同,或者只在某一个范围不同。一般来说,背光是鉴别光密度不同的较好方法。

3.折射

不同透明物质折射率不同,所以它们会以不同的方式影响光的传播。比如,空气气泡混合在玻璃里面,当光线直射时,会出现或明或暗的气泡边缘。

4.纹理

物体表面纹理有些是可辨识的,有些是过于微小无法处理的,但是它会影响光线的反射。有些情况下,纹理非常重要,必须用光源来突出它;而另外一些情况下,纹理则相当于噪声,必须用光源来突出其它而弱化纹理。

5.深度

用直射光可以突出物体的深度(影子效应),而散射光则可以弱化物体的深度。

6.表面曲向

由于曲率的不同,表面各处呈现的特性不一样。折射光往往会突出这些特性,而散射光会削弱这些特性。

另外还有波长:比如绿光的波长为550nm。

两种或两种以上光波的混合比:混合的目的是为了产生另一种光。比如黄光(波长620nm)和蓝光(波长480nm)混合在一起便会成为绿光,然而实际上,光谱的分布中并没有绿光的分布。