一、機(jī)器視覺光源的種類
光源是影響機(jī)器視覺系統(tǒng)輸入的重要因素，因?yàn)樗苯佑绊戄斎霐?shù)據(jù)的質(zhì)量和至少30%的應(yīng)用效果。由于沒有通用的機(jī)器視覺照明設(shè)備，所以針對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用實(shí)例，要選擇相應(yīng)的照明裝置，以達(dá)到最佳效果。許多工業(yè)用的機(jī)器視覺系統(tǒng)用可見光作為光源，這主要是因?yàn)榭梢姽馊菀撰@得，價(jià)格低，并且便于操作。常用的幾種可見光源是白幟燈、日光燈、水銀燈和鈉光燈。但是，這些光源的一個(gè)最大缺點(diǎn)是光能不能保持穩(wěn)定。以日光燈為例，在使用的第一個(gè)100小時(shí)內(nèi)，光能將下降15%，隨著使用時(shí)間的增加，光能將不斷下降。因此，如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是實(shí)用化過程中急需要解決的問題。另一個(gè)方面，環(huán)境光將改變這些光源照射到物體上的總光能，使輸出的圖像數(shù)據(jù)存在噪聲，一般采用加防護(hù)屏的方法，減少環(huán)境光的影響。由于存在上述問題，在現(xiàn)今的工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)于某些要求高的檢測(cè)任務(wù)，常采用x射線、超聲波等不可見光作為光源。 但是在一般的應(yīng)用中，LED機(jī)器視覺光源逐漸成為主角。
二、LED機(jī)器視覺光源特點(diǎn)
LED光源有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、使用壽命長(zhǎng)，一萬到三萬小時(shí)左右。2、LED光源是由很多個(gè)LED顆粒擺列組成，可以組成不同形狀不同角度的光源。3、LED顆粒有不同的顏色不同的波長(zhǎng)，用戶可以根據(jù)檢測(cè)對(duì)象的特征選用不同波長(zhǎng)的光源，以突出檢測(cè)特征從而達(dá)到理想的效果。4、穩(wěn)定性好。LED光源相對(duì)其他光源來說，穩(wěn)定性大大增強(qiáng)，更加有利于為系統(tǒng)提供高品質(zhì)的圖像。
三、LED光源的照明方式
由光源構(gòu)成的照明系統(tǒng)按其照射方法可分為：背向照明、前向照明、結(jié)構(gòu)光和頻閃光照明等。
其中，背向照明是被測(cè)物放在光源和相機(jī)之間，它的優(yōu)點(diǎn)是能獲得高對(duì)比度的圖像，LED面光源和平行光源是這樣使用的，常用來突出產(chǎn)品的輪廓，比如工件的尺寸測(cè)量就是使用這種方法。
前向照明是光源和相機(jī)位于被測(cè)物的同側(cè)，這種方式便于安裝，比如條形光源，同軸光源，環(huán)形光源，圓頂光源，線光源等都是使用這樣的用法，這是最常用的照明方式。
結(jié)構(gòu)光照明是將光柵或線光源等投射到被測(cè)物上，根據(jù)它們產(chǎn)生的畸變，解調(diào)出被測(cè)物的三維信息，這種方式比較少見。
頻閃光照明是將高頻率的光脈沖照射到物體上，要求相機(jī)的掃描速度與光源的頻閃速度同步，目前頻閃照明方式一般都用光源的控制器控制光源達(dá)到頻閃的功能，頻閃的工作方式可以大大提高光源的亮度和壽命控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，幾乎所有的LED光源都可以使用頻閃照明方式。
不論是何種的照明方式，目的就只有一個(gè)：提高光源的壽命并為圖像采集機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定的高對(duì)比度的圖像。
四、LED光源的性能
在實(shí)際運(yùn)用中， 如何評(píng)價(jià)一個(gè)光源的好壞呢?一般來說，一個(gè)合適的光源要從對(duì)比度、亮度、均勻性、穩(wěn)定性、壽命等方面來考慮：
1) 對(duì)比度
對(duì)比度對(duì)機(jī)器視覺來說非常重要控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，對(duì)比度只就打光效果而言，這很大程度取決于光源和被檢測(cè)產(chǎn)品部位的波長(zhǎng)。機(jī)器視覺光源最重要的任務(wù)就是使需要被觀察的特征與需要被忽略的圖像特征之間產(chǎn)生最大的對(duì)比度，從而易于軟件的判斷和區(qū)分。
2) 亮度
當(dāng)選擇兩種光源的時(shí)候控制工程網(wǎng)版權(quán)所有，最佳的選擇是選擇更亮的那個(gè)。光源的亮度不夠，必然要加大光圈，從而減小了景深 。亮度不夠時(shí)，環(huán)境光對(duì)系統(tǒng)的影響就會(huì)很大，一個(gè)良好的光源的亮度必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)境光(比如燈光，陽光等)，這樣就保證環(huán)境光變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響不大，能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
3) 均勻性
均勻性是光源一個(gè)很中要的技術(shù)參數(shù)。均勻性好的光源使系統(tǒng)工作穩(wěn)定 。均勻性良好的光源，能保證工件的檢測(cè)部分的圖像灰度級(jí)別基本一致，這樣更加有利于軟件分析，降低誤判的風(fēng)險(xiǎn)。
4) 壽命
光源的亮度不易衰減過快，這樣會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，增加維護(hù)的成本 。發(fā)熱量大的燈亮度衰減快，當(dāng)亮度衰減到一定程度時(shí)，為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性就得更換光源。因此光源的壽命與光源的工作溫度和光源本身的溫度有很大的關(guān)系。散熱設(shè)計(jì)是光源設(shè)計(jì)的一個(gè)重要的內(nèi)容之一。
五、如何選用光源
1)波長(zhǎng)
既然光源的主要工作是為圖像采集機(jī)構(gòu)提供穩(wěn)定的高對(duì)比度的圖像。因此如何依靠光源增強(qiáng)被檢測(cè)部分的圖像對(duì)比度是我們的主要工作。一般來說，光源的選用原則是：使用相同顏色的光或相近顏色的光源照射可以使被照射部分變亮; 使用相反顏色的光或相近顏色的光源照射可以使被照射部分變暗。其理論依據(jù)就是，光源的波長(zhǎng)和檢測(cè)物體的波長(zhǎng)越相近時(shí)，光源就越能增強(qiáng)物體圖像的對(duì)比度。
不同的波長(zhǎng)，對(duì)物質(zhì)的穿透力(穿透率)不同，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)物體的穿透力愈強(qiáng)，波長(zhǎng)越短，對(duì)物質(zhì)表面的擴(kuò)散率愈大。
2)形狀
一般而言ConTROL ENGINEERING China版權(quán)所有，什么形狀的物體選用什么形狀的光源。可以遵循以下原則：閃光曲面，考慮用散射圓頂光;閃光，平的，但粗糙的表面，嘗試用同軸散射光; 看表面的形狀，考慮用暗視場(chǎng)(低角度);檢測(cè)塑料的時(shí)候，嘗試用紫外或紅外光; 需要通過反射的表面看特征，嘗試用低角度線光源(暗視場(chǎng));單個(gè)光源不能有效解決問題時(shí)考慮用組合光源;頻閃能夠產(chǎn)生比常亮照明20倍強(qiáng)的光。
