照明如何影响视觉应用？最佳机器视觉照明的八个技巧!

Posted 2023-01-19 Jesse_M

机器视觉系统依靠高质量的图像来获得高质量的输出。高质量的图像使系统能够准确地解释从被检查对象中提取的信息，从而获得可靠的、可重复的系统性能。在任何视觉应用中获得的图像的质量取决于照明配置：用于照亮对象的照明的颜色、角度和数量可以表现出良好图像与产生不良结果的不良图像之间的差异，从而产生良好性能。
机器视觉照明应该最大限度地提高特征对比度，同时最小化其余部分的对比度，从而允许照相机清楚地“看到”部件或标记。高对比度特征简化了集成，提高了可靠性；对比度差和光照不均的图像需要系统付出更多，并增加处理时间。最佳的照明配置取决于待检测零件的尺寸、表面特征和零件几何形状以及系统需求。具有广泛的波长（颜色）、视野（大小）和几何形状（形状）选择，机器视觉照明可根据特定的应用需求定制。以下8条建议将告诉你如何去做。
提示1：使用强光检测缺失的材料
识别塑料成型应用中缺少的材料对于确保良好的密封表面非常重要。当材料缺失时，您会出现“短射”状态（即注入模具的材料数量不足）。为了识别短射，使用NERLITE DOAL（漫射轴上光）照明器来突出密封表面上缺失的材料。
照明技术：明亮的领域
明亮的野外照明技术依赖于表面纹理和平坦的地形。光线射入平面镜面后，会强烈地反射光线到相机，形成一个明亮的区域(见图1)。粗糙的纹理或缺失的表面会将光线从相机散射出去，形成暗区。

图1：明场照明技术

提示2：使用适当的波长来准确放置元件
确定合适的元件定位是印刷电路板装配中常见的机器视觉应用。在本例中，芯片在自动组装步骤中被错误地“翻转”。芯片不是被放置在基片上，铜面朝下进行正确的电气连接，而是被翻转过来，银面朝下，导致组件和组装失败。
照明技术：明亮的领域
为了识别问题组件，使用蓝色波长的NERLITE DOAL光源来突出芯片的朝向。这种照明技术依赖于波长和同轴照明几何形状。蓝色波长(460纳米)明显区分了银和铜的表面:铜吸收蓝光，看起来很暗，而银反射蓝光，看起来很亮。独特的NERLITE同轴照明几何结构消除了错误拒绝的根本原因，例如不必要的眩光，反射和黑斑。
提示3：使用非扩散光来检测玻璃的裂缝
在包装货物装运前对玻璃容器进行侧壁检测，是减少浪费、降低收益、增强消费者信心的重要途径。为了检测透明材料的裂纹，可以使用NERLITE area阵列来突出缺陷。
照明技术：暗场
在这个应用中，暗场照明被用来在暗背景中创建一个明亮的，容易察觉的特征。光线从一个黑暗的区域射向透明的瓶子。，从相机的视野之外(见图2)，大部分光线通过透明物体而不被相机发现。如果存在裂缝等非均匀性物质，一些光线就会照射到非均匀性物质上。特别是裂缝，造成了内部的空洞，在那里光线折射和反射，向许多方向散射，包括回到相机。这些光线会将原本难以察觉的裂缝变成黑暗背景上的亮点。

图2：暗场照明

提示4：使用漫射光检查透明包装
检测泡罩包装盒中的缺失，损坏或不正确的内容物是确保成品药品质量的重要检查步骤。照亮包装以避免细胞覆盖物反射通常是一项艰巨的挑战。为了向机器视觉相机提供细胞及其内容物的精确图像，使用采用白色LED的NERLITE CDI（阴天照明器）。 CDI消除了透明细胞覆盖物的反射，使它们几乎消失，同时提供细胞内容物的高对比度，中性色视图。
照明技术：连续漫射
连续漫射照明技术淡化了表面纹理和立面变化。它提供了一个大而坚固的照明角度，以引导光线从多个角度射向物体，从而消除了单向或单面光源的典型反射和阴影。

图3：连续漫射照明

提示5：使用颜色创建对比度
在机器视觉应用中创建高对比度图像的有用方法是用特定波长（颜色）的光照射物体。光的波长可以使单色相机的颜色特征明亮或暗。使用色轮作为参考，选择相反颜色的光使特征变暗;选择相同颜色的光线使功能变亮。


图4：上方的是红色照明，下方的是蓝色照明

提示6：使用频闪灯快速移动部件
当部件快速移动并且拍摄的图像看起来模糊时（参见图5），请使用频闪灯。要计算选通脉冲宽度（最大可接受模糊图像= 1像素），请使用以下公式：
选通脉冲宽度=视场（in。）+像素÷部分速度（in./s）
在公式中，视场和像素来自行进轴。例如，假设典型的1英寸视场和640像素帧，以及每秒500英寸的部分速度，需要3.1μs的选通脉冲宽度。

图5：使用频闪灯快速移动部件

提示7：使用红外线消除反射
机器视觉系统依赖于数字图像中的灰度级转换。在许多视觉应用中，环境光（例如，头顶室照明）源会产生不希望的明亮反射，这使得视觉系统难以或不可能检测到感兴趣的特征。可以使用红外光源来消除该问题。
提示8：使用红外线减少颜色变化
红外光可用于减少彩色物体之间的灰度差异。暗物体吸收红外光波，从而在其他不同色调的物体中产生均匀性。该照明解决方案有助于检测预期颜色或阴影变化的不一致性，并且不应影响检查。