机器视觉光源

  机器视觉光源不是简单的照亮物体而已，而是需要与照明方案的配合，加以合适的方式将光线投射到被测物体上，应尽可能地突出拍摄物体的特征量部分，使需要检测的部分与那些不重要部分之间应尽可能地产生明显的区别，增加足够的对比度;同时还应保证足够的整体亮度、强度等。上述因素直接影响输入数据的质量和至少30%的实际应用效果。好光源和照明方式的设计能够改善整个系统的分辨率，降低噪声，简化图像分析与处理的软件算法，因此在机器视觉应用系统中，好的光源与照明方案往往对整个系统起着非常重要的提升作用，是视觉图像采集中一个关键的环节。

  对光源和照明系统设计的原则要求，照明均匀，避免反光。由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要设计或选择相应的照明装置。从光学角度来看，机器视觉光源要根据目标物的不同颜色、材质以及光源的强度、方向、光谱等差异来综合考虑，突出需要的特征信息，确保采集的图像达到最佳效果。

  光源的种类划分有多种形式，通常根据发光器件可分为LED、石英灯、氙灯、高频荧光灯、白炽灯、激光和光纤光导等;按照灯的几何形状分为穹形灯、环形灯和方形灯等;而根据发出的光线特征可分为点光源、线光源和面光源等;以照射方式的角度等特性可分为发射式、透射式、同轴式、平行光、亮视场和暗视场照明等。

  不同照明方式其使用寿命、体积大小和安装形式存在差异，实验表明不同的检测对象和要求必须采用不同的照明方式，有时采取几种方式相组合才能突出被测目标的特征部分。最佳的照明方案和光源还需要大量的试验和专业人员的经验才能得到，甚至需要工程设计的实用性创新。

  机器视觉系统光源的选择与设计应该注意下面2条原则:

  第一要选择主动照明方式，一般采用人工光源照明被测对象;第二优先选择LED或高频荧光灯，这是目前光源选择的趋势，特别是LED效率高、体积小、发热少、功耗低、寿命长、发光稳定而倍受青睐，且通过不同的组合方式可形成不同形状和照明方式的光源。如果使用黑白摄像机红色LED最为合适(与CCD堪称黄金搭档);若彩色成像须选用白色光源。另外为提高效果可使用滤光片或偏振片。

对用户来说，应重点考虑以下3个因素:

  ①被测物体的特性，特别是被测目标部分的形状与颜色;②工作距离即光源与目标之间的距离;③视场大小也就是照明范围，另外光源安装空间、方向等也要考虑。