机器视觉算法与应用001

1、设备介绍

—图片来自《机器视觉算法与应用》

（1）被测物体

（2）相机采集设备

（3）照明

（4）光电传感器（触发图像采集）

（5）计算机

（6）相机-计算机接口

（7）获取的图像

（8）机器视觉软件

（9）检测结果

（10）数字I/O

（11）PLC

（12）总线接口

（13）控制执行机构

2、图像采集Image Acquisition

只有采集到适合需求的图像数据，才能进行算法分析

照明是为了使得被测物的图像特征可见

镜头用来采集清晰的图像

传感器将图像信息转为模拟或数字视频信号

2.1 照明

在图像采集过程中使用照明，是为了使得被测物重要特征清晰可见，抑制无用的特征。因此需要考虑光源和被测物之间的相互作用。可以通过单色光照射彩色物体增加被测物特征对比度，也可通过调整光源角度增强被测物特征。

2.1.1 电磁辐射

光是一定波长范围的电磁辐射。人眼可见的光称作可见光，波长范围380-780nm。波长比可见光短的称为紫外光UV，比可见光长的称为红外线IR。此外，还有更短的电磁辐射（X、伽马）和更长的微波和无线电波。

2.1.2 光源类型

白炽灯：比较亮，可以在低电压下工作，发热严重，能量转换效率低，寿命短，不能用作闪光灯，亮度随着时间推移下降

发光二极管（LED）：白光LED内部实际上产生的光是蓝色的，通过黄磷涂层将蓝光转换为白光。寿命长，可用作闪光灯，响应速度快，直流供电亮度易控制，功耗小，发热小；缺点是性能与环境温度有关

白色光：适合彩色图像

蓝光：适合银色背景下的目标物的打光

红光：可以透过一些比较暗的物体。红色光源可以提高对比度。

绿光：主要针对于红色背景、银色背景，并且在 3C 应用中，传送带多数为绿色。

红外光：不可见光，透过力强，对于塑料穿透性好，可以将封装好的金属电路等内部元件显示出来，在此种应用场景下，效果和 X 射线一样好，且对于人体无伤害。

紫外光：不可见光，波长短，穿透力强，应用于证件检测，触摸屏 ITO 检测，点胶溢胶检测，金属表面划痕检测等。

X-ray 激光：波长短，穿透性好，可以用于透视检测、轮毂划痕及裂纹检测等。

参考：第一章 工业机器视觉光源种类介绍_J&A~ing的博客-CSDN博客_工业相机光源有哪些

2.1.3 光与被测物的相互作用

—图片来自《机器视觉算法与应用》

 

 （1）镜面反射

（2）漫反射，被测物表面的粗糙程度。在各个方向上散射的光线基本是均匀的。

（3）定向透射

（4）漫投射

（5）背反射

（6）吸收

实际情况要比上述简单模型复杂得多，因此在实际应用过程中，选择合适的光源需要大量的实验。

彩色物体反射了一部分光谱，其他部分则被吸收了。可以利用这一特性来增强需要的特征。

CCD和CMOS传感器对红外光比较敏感。

2.1.4 不同光源

LED按形状不同分类：

环形光源：

        提供不同的照明角度和不同的颜色组合。节省安装空间、解决对角线照明阴影问题；可配备漫射器来引导光线，使光线均匀漫射。应用场景：PCB基板检测、IC元件检测、显微镜照明、液晶矫正、塑料容器检测、集成电路印刷检测。

 

背光源：

        可突出物体的轮廓特征。特别适合用作显微镜工作台。应用领域：机械零件测量、电子元件和IC的外观检测、薄膜污渍检测、透明物体划痕检测。

条形光源：

对于大方形的被测物体，首选条形光源。应用领域：金属表面检测、图像扫描、表面裂纹检测、LCD面板检测。

 

同轴光源：

        可以消除表面不平整造成的阴影，减少干扰。采用分光镜设计。应用领域：系列光源最适用于高反射物体，例如金属、玻璃、薄膜、晶圆等表面的划痕检测，芯片和硅片的损伤检测，标记点定位和包装条形码识别。

 AOI特殊光源：

        不同角度的三色照明，突出焊料的三维信息；增加扩散器来引导光线，减少反射；不同角度的组合。应用领域：电路板的焊接检测。

球积分光源：

具有积分效果的半球面内壁，空间360度漫反射，使整个图像的照明非常均匀。应用领域：曲面、凹凸面、强反射金属表面

 点光源

发光强度高，配合远心镜头使用

应用场景：微小元器件