机器视觉激光打标机系统LED照明技术分为哪几种?应用在机器视觉领域的LED光源

　　自动化集成系统配套服务商-日弘智能今天为大家讲讲机器视觉激光打标机系统LED照明技术分为哪几种?应用在机器视觉领域的LED光源。目前，应用在机器视觉领域的LED光源可以分为2大类：一类是正面照明，一类是背面照明。

　　正面照明用于检测物体表面特征，背面照明用于检测物体轮廓或透明物体的纯净度。

　　正面光源按照光源结构分，有环形灯、条形灯、同轴灯和方形灯。

　　1 环形LED光源

　　环形状的光源是不会看到影子的光源方式。它又包括直射环形、漫反射环、Dome灯等;按照角度又可分为：完全直射环形、带角度环形、低角度环形等。直射环形适合高速检测远距离照射;漫反射环形适合检测反光物体检测;Dome灯即圆顶型散射光源主要用于检测球型或曲面物体检测，它不是直接照射，而是通过多次漫反射照到被测物体，光照效果类似阴天的太阳光。

　　环形光源，采用LED按圆周排列，发出的光线向内汇聚，多用于金属工件刻印字符、光滑表面划痕、瓶口尺寸或裂纹、平面工件表面质量等的检测。光源发出的光不直接进入相机，瑕疵等表面的变化引起光线改变方向进行镜头，从而实现了高对比度，一般黑背景均用此类光源实现。光源的尺寸和光线角度等选择直接依赖于被测工件的光学性质。

　　1.1 直射环形光源

　　直接照射环形光源，按照射角度分，有直射环形(垂直照射)，带角度环形，低角度环形和水平照射环形等。不同的角度适合不同的检测要求。

　　1.1.1 直射环形(垂直照射)光源

　　直射环形光源的照明方式。例如，采用该照明方式，可用于金属齿轮的外形检测。

　　1.1.2 带角度环形光源

　　带角度环形光源的照明方式。

　　1.1.3 低角度环形光源

　　照射角度很低，有利于突出边缘轮廓。多应用场合于晶片或玻璃底基上的划痕监测;刻印文字的读取;工作边缘轮廓抽取检查等。例如，采用该照明方式，可实现电池底部刻印的检测。

　　1.1.4 水平照射环形光源

　　水平照射环形光源的照明方式。该照明方式可用于玻璃瓶口破损的检测。

　　1.1.5 无影环形光源

　　又称为Dome灯，通过半球形的内壁多次反射，可以完全消除阴影，实现全空间区域的漫射光照明，对于凹凸不平的表面检测起到特殊作用，主要用于球形或曲面物体缺陷检测、金属、镜面或玻璃等具有光泽物体的表面检测。

　　1.2 条形光源

　　条形光源主要有两个应用，一个是宽幅检测，2个或4个条形组合使用;另一个是线扫描的照明。

　　将条形光源组合使用，它的最大特点是每个方向的光源照射角度可调，因为光源的照射角度对最终的图像效果有很大影响。灵活性比较大，但调试时也相对费事一些。图14为宽幅检测条形光源的照明方式。例如，该照明方式可用于商品的印字检测。

　　线扫描照明，也称聚光光源，是配合线扫描相机使用的。线扫描相机每次都是采集一条线，且曝光时间短，对光源亮度要求很高。对光源和相机来说，有效的工作区域都是一个窄条。也就是保证光源照在这个最亮的窄条与相机芯片要完全平行，否则只能拍到相交叉的一个亮点。所以线光源有两个特别的要求，就是均匀性和直线性。因为线光源不同位置的亮暗差异，会直接影响图像的亮度高低。光源需要采用聚光镜，使光线集中照到一条线上，这样才能准确控制图像的稳定性。出光部分的直线性，取决于LED发光角度的一致性、聚光透镜的直线性以及线光源外壳的直线性。图15为线扫描条形光源的照明方式。

　　亮LED+聚光镜、光纤+聚光镜、高频荧光灯+聚光镜。其中第二种方案亮度特高，成本也较高，需要定期更换卤素灯泡;第三种方案成本低，但要使用高频电源。

　　1.3 同轴光源

　　同轴照明是指照明光线平行地穿越固定式同轴镜头的垂直面，对于观察非常平整或抛光的表面是非常理想的，例如镜子表面的划痕或者其他瑕疵。

　　图16为同轴光源的照明方式。LED的高亮度均匀的光线通过半透半反镜后成为与镜头同轴的光线，用于均匀照射具有反射性的工作界面，对光洁表面上的异常特征成像突出，表现力好，主要用于金属玻璃等光洁表面的划痕检测，芯片和硅片的破损检测，PC模板的圆谱等的检测。同时，同轴光的光源位于照明光路的侧面，这样的照射方式可以减少光路的复杂性，避免光源的放置给光路带来的不必要的麻烦。例如，轴承外侧伤痕检测。

　　同轴光源属于类平行光的应用，光源前面带漫反射板，形成二次光源，光源主要方向趋于平行，但是有少量非平行光成分。

　　但是需要注意的是：同轴灯可以消除反光，但只适合检测平面的物体，而不适合检测有弧度的物体。因为同轴灯让相机只能接收与物体垂直，也就是和镜头同轴的光线，所以就叫同轴灯。

　　同轴光源还有一种，就是点光源。因为点光源是和同轴镜头配合使用。事实上，只是把上面同轴灯45°半透半反的玻璃，移植到镜头里面去，所以选的是同轴镜头。点光源的发光部分为一个很小的圆面，近似一个点。可组合使用重点照明或补光照明。例如，用于细小元件的外观检测，是否有裂缝、破损，或者电极位置。

　　1.4 背光源

　　背光的作用就是让透光和不透光的部分，区分开来：透光的地方呈白色，不透光呈黑色。这样取得一个黑白对比的图片。选择光源一个是选型，一般需要均匀性好;二是看穿透力，如果需要穿透力强的话就可以选红外光源，因为波长长，穿透力更强。

　　LED灯用于背面照明(检测物体轮廓或通明物体的纯净度)，其发光部分为一漫射面，均匀性好，用于观察放在镜头和光源之间的被检查对象的形状，透明物体的伤痕，异物混入等的检查。可以得到对比强、稳定的成像。但是安装时，需要比物体更大的光源发光面，在物体的后方设置光源空间等。

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