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第一章 工業機器視覺光源種類、光源控制器介紹

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目錄

系列文章目錄

前言

一、機器視覺——光介紹

1、生活中不同光的來源

2、機器視覺中光的顏色介紹

3、可見光的三原色

二、機器視覺——光源種類介紹

1、環形光源

2、條形光源

3、同軸光源

4、圓頂光源（穹頂系列）

5、面光源

6、點光源

7、平面無影光源

8、線掃光源系列

總結

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前言

在機器視覺現場的使用中，打光方式的不同對于圖像檢測的實現存在較大的區別，不同的光打到相同的目標物體上，工業相機獲取到的圖像數據在檢測中也會有不同的表現，對于圖像的識別也有較大的影響；本系列文章通過對光源的介紹，實現在工業相機應用現場的深入使用；

在工業現場的使用中，圖像精度是比較重要的圖像質量衡量標準，通常對于該項的影響有相機分辨率、鏡頭分辨率、以及光源的打光方式和打光時的對比度；? ?圖像的亮度主要取決于光源的亮度、鏡頭的光圈、工業相機的曝光時間以及增益、相機像元大小的影響，而光源的亮度主要取決于光源的輸出功率，輸出功率合適，對于相機性能的最大化發揮有至關重要的影響；? ?圖像對比度在圖像識別中至關重要，而光源的打光方式對于對比度的影響也是最為關鍵的；? ? 圖像內特征的一致性（相機視野內的均勻性）對于正常識別圖像也比較關鍵，比如圖像中間和邊緣的亮暗不同，一致性較差時識別起來難度較高，而大小合適的光源對于圖像內特征一致性有很大的影響，所以選擇一個合適大小的光源對于視野內的一致性具有至關重要的作用；? ?對于工業相機的重復拍攝特征穩定性要求較高的場景，光源以及光源控制器的穩定性，有著至關重要的作用，這種要求外界光源足夠穩定的場景，光源的穩定性起到了至關重要的作用；? ? ?

上面提到的這些對于工業相機圖像質量以及場景的要求，都與光源息息相關，因而對于相機成像的效果，光源有著至關重要的影響，本次文章對于打光方式和如何選擇光源進行了詳細描述，接下來讓我們共同了解下工業場景下光源的選擇吧！

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一、機器視覺——光介紹

1、生活中不同光的來源

在生活中，光主要來自于太陽光，而太陽光的輻射也是最為全面的，雖然太陽光看起來是沒有顏色的，但是太陽光的組合成分卻是最為復雜，即太陽光是復合光線，接下來介紹下太陽光的組合成分；

太陽光主要分為兩部分：不可見光，可見光；

不可見光主要分為紅外區域的不可見光和紫外區域的不可見光：

可見光主要是波長為 760nm~380nm? 的光，而這部分光可以通過對太陽光使用三棱鏡色散獲取到；

在表現不同的可見光中，不同波長的光線呈現不同的顏色，即波長決定特定顏色的特征；

在日常生活中，太陽光/白光包含多種顏色波段的光，而這種白光可以通過三棱鏡進行分解，這些我們在初級物理中即可了解到；

機器視覺光源主要用到的是可見光、部分紅外光、部分紫外光；

2、機器視覺中光的顏色介紹

（1）白色光：機器視覺中白色光分為冷、暖、中間色調顏色，通常在拍攝彩色圖像時使用此類光源效果較好，如果對于彩色圖像中某一部分有特殊需求，可以另做相關操作；

（2）藍光：三原色光中的其中一種，比較適用于銀色背景下的目標物的打光；

（3）紅光：同屬于三原色光中的一種，可以透過一些比較暗的物體，也可以根據顏色的吸收等不同的方法，實現不同打光效果，突出檢測目標的特征，并且紅色光源能夠提高對比度；

（4）綠光：主要針對于紅色背景、銀色背景，并且在 3C 應用中，傳送帶多數為綠色；

（5）紅外光：屬于不可見光之一，透過力強，對于塑料穿透性好，可以將封裝好的金屬電路等內部元件顯示出來，在此種應用場景下，效果和 X 射線一樣好，且對于人體無傷害；

（6）紫外光：屬于不可見光之一，波長較短，且穿透力強，主要應用于證件檢測，觸摸屏 ITO 檢測，點膠溢膠檢測，金屬表面劃痕檢測等；

（7）X-ray 激光：波長短，穿透性好，可以用于透視檢測、輪轂劃痕及裂紋檢測等；

3、可見光的三原色

光的三原色包括 R 、G 、B （紅、綠、藍）三種顏色的光，生活中以及工業視覺中不同顏色的光均可以通過以上三種光進行合成；

如下：

紅 + 綠 = 黃

紅 + 藍 = 青

紅 + 綠 + 藍 = 白

且紅、綠、藍三種顏色均不能被再次分解，適用這三種顏色基本可以形成所有的顏色；

如下示例圖像所示的加色規律：

根據光的顏色以及光的冷暖，可以將不同顏色形成一個色環，如下圖所示，相鄰的顏色是相似色，相對顏色是相對色；

二、機器視覺——光源種類介紹

不同種類的光源一般形狀上有所差別，本節將通過不同形狀的光源進行簡單介紹相關光源；

1、環形光源

? ? ? ? 特點：360度照射無死角，照射角度、顏色組合設計靈活；能夠突出物體的三維信息；

? ? ? ? 應用場景：PCB 基板檢測、 IC 元件檢測、電子元件檢測、集成電路字符檢測、通用外觀檢測等機器視覺場景應用；

外觀如下圖所示，通過環形光源衍生出了弧形光源、高亮環形光源、環形無影光源等；

本人使用的是海康機器人提供的光源，環形光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

2、條形光源

? ? ? ? 特點：發光面尺寸，顏色組合設計靈活；照射角度以及安裝角度可以根據現場使用情況隨意調整；條形光纖具有一定的指向性，光源漫射板可以根據現場需求拆除或者自行安裝，且多個條光能夠組合使用，條光組合或者單個條光是較大方形結構被測物打光的首選；

? ? ? ?應用場景：金屬表面檢測、各種字符讀取檢測、圖像掃描、LCD 面板檢測等

外觀如下圖所示，能夠從條形光源中衍生出高亮條光、高均勻條光、集成高亮條光等；

本人使用的是海康機器人提供的光源，條形光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

3、同軸光源

? ? ? ? 特點：可以消除被測物表面不平整引起的陰影；并且通過分光鏡的設計，能夠提高成像的清晰度；

? ? ? ? 應用場景：光滑表面劃傷檢測、芯片以及硅晶片破損檢測、Mark點定位、條碼識別等場景；

? ? ? ??外觀如下圖所示，能夠從同軸光源中衍生出轉角同軸光源和飛拍同軸光源等；

本人使用的是海康機器人提供的光源，同軸光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

4、圓頂光源（穹頂系列）

? ? ? 特點：半球結構設計，空間360度漫反射，光線打到被拍攝物上很均勻；

? ? ? 應用場景：曲面、弧形表面的檢測場景，表面存在凹凸的檢測場景，金屬以及玻璃等表面反光強烈的物體表面檢測場景等；

? ? ??外觀如下圖所示，能夠從穹頂系列光源衍生出拱形光源以及燈箱光源等；

本人使用的是海康機器人提供的光源，穹頂系列光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

5、面光源

? ? ? 特點：高密度LED燈陣列排布，表面是光學擴散材料，面光源發出的是均勻的擴散光，并且顏色組合以及尺寸等均可選，且可以定制；

? ? ? 應用場景：零件尺寸測量場景、電子元器件外形檢測、透明物體的劃痕檢測以及污點檢測等；

? ? ?外觀如下圖所示

本人使用的是海康機器人提供的光源，面光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

6、點光源

? ? ? ?特點：大功率的LED燈珠設計，發光強度高；經常用于配合遠心鏡頭使用；

? ? ? ?應用領域：經常用于微小元器件的檢測場景，Mark點定位以及晶片、液晶玻璃底基矯正等應用場景；

? ? ? 外觀如下圖所示，可以由點光源衍生出同軸平行光等；

本人使用的是海康機器人提供的光源，點光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

7、平面無影光源

? ? ? ?特點：四周發光，通過導光板表面特殊的點狀條紋設計控制光線的擴散和投射；

? ? ? 應用場景：包裝品上的字符識別應用場景，金屬表面，曲面、凹凸面的外觀檢測和絲印字符檢測應用場景，玻璃表面劃痕、凹坑、平整度檢測等應用場景；

本人使用的是海康機器人提供的光源，無影光光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

8、線掃光源系列

? ? ? 特點：大功率高亮LED燈珠橫向排布，特殊光學透鏡設計，光帶寬度與均勻度結合，亮度高，長度可以根據需求定制；

? ? ?應用場景：大幅面印刷品表面缺陷檢測、大幅面尺寸精密測量、絲印檢測等應用場景；可用于前向照明和背向照明等；

? ? ?外觀如下圖所示，可以由線掃光源衍生出同軸線掃光源以及聚光線光源等；

本人使用的是海康機器人提供的光源，線掃系列光源在海康機器人官網介紹如下鏈接：https://www.hikrobotics.com/machinevision/visionproduct?typeId=245&id=248

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總結

本文通過對于機器視覺光源的初步介紹，便于對機器視覺的光源的初步認識，后續我們再來學習和介紹相關打光方式和效果的展示！

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的第一章 工业机器视觉光源种类介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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