机器视觉中光源选型的基本要素

光源选型技巧及应用案例光源选型技巧及应用案例用一句常说的话来开头：机器视觉是用机器代替人眼来做测量和判断；机器视觉系统主要包含相机、镜头、光源、图像处理系统和执行机构。

而光源作为其中重要组成部分，直接关系到系统的成败。

为什么这样说呢，在视觉系统中图像是核心，选择合适的光源能够呈现一幅好的图像，能够简化算法提高系统稳定性，一幅图像如果曝光过度则会隐藏很多重要的信息；出现阴影则会引起边缘误判；图像不均匀则会导致阈值选择困难。

因此要保证有较好的图像效果，就必须要选择一个合适的光源。

机器视觉涉及行业广泛包含电子、汽车、包装、印刷、食品、医疗等。

因而我们面临的检测产品也是多种多样:形状大小不同、颜色材质不一、检测环境和指标各异。

面对种类繁多要求各异的检测产品如何选择光源呢，我们先来看一下常见的光源特性。

目前理想的视觉光源有高频荧光灯、光纤卤素灯、氙气灯、LED 光源。

应用最多是LED光源，这里就详细介绍几种常见的LED光源。

1、环形光源：LED灯珠排布成环形与圆心轴成一定夹角，有不同照射角度、不同颜色等类型，可以突出物体的三维信息；解决多方向照明阴影问题；图像出现灯影情况可选配漫射板，让光线均匀扩散。

应用：螺丝尺寸缺陷检测，IC定位字符检测，电路板焊锡检查，显微镜照明等。

2、条形光源：LED灯珠排布成长条形。

多用于单边或多边以一定角度照射物体。

突出物体的边缘特征，可根据实际情况多条自由组合，照射角度与安装距离随有较好自由度。

适用较大结构被测物。

应用：电子元件缝隙检测，圆柱体表面缺陷检测，包装盒印刷检测，药水袋轮廓检测等。

3、同轴光源：经面光源采用分光镜设计。

适用于粗糙程度不同、反光强或不平整的表面区域，检测雕刻图案、裂缝、划伤、低反光与高反光区域分离、消除阴影等。

需要注意的是同轴光源经过分光设计有一定的光损失需要考虑亮度，并且不适用于大面积照射。

应用：玻璃和塑料膜轮廓和定位检测，IC字符及定位检测，晶片表面杂质和划痕检测等。

相机、镜头、光源如何选择（建议收藏）机器视觉在跨多个学科的行业和研究领域实现了令人兴奋的新进展。

设计机器视觉系统似乎令人生畏，本文概述了机器视觉系统的不同方面，目的是帮助相机、镜头、光源的选择。

相机机器视觉相机中的传感器是一项技术，可从视场(FOV) 中的相应对象创建图像。

传感器是相机中规格最多的部分，它决定了相机的一些最重要的特性。

这些重要特性包括但不限于传感器尺寸、像素尺寸、光谱特性和快门类型。

由于适用于不同目的、应用和技术的相机型号种类繁多，因此了解相机的应用非常重要。

最常见的相机接口是通用串行总线(USB) 和千兆以太网 (GigE)，这些接口提供标准化的数据传输协议和软件兼容性。

此外，相机接口决定了数据传输速度和相机同步等规格USB 3.1 Gen 1 是一种通用接口，数据传输速率限制在 5 Gb/s 左右。

GigE 连接范围从 1000 Mb/s 到 10 Gb/s。

数据传输速度影响帧速率。

对于在FOV 中快速移动的物体，与USB 接口相关的更快数据传输速率可能是比 USB 接口更好的选择，尤其是对于实时视频捕获。

通常，USB 为相机供电。

默认情况下，大多数GigE 接口不为摄像机供电。

但是，某些 GigE 接口可以使用以太网供电 (PoE) 或输入/输出连接 (GPIO)。

这些 PoE 和 GPIO 接口将需要额外的电缆和电源。

传感器尺寸决定了FOV 的大小和系统的主要放大倍率(PMAG)。

图1 显示了用于传感器格式的命名约定，该命名约定基于1930 年代至 1990 年代用于电视摄像机的过时阴极射线摄像机管。

带有数字的命名约定不提供有关它们所指的传感器尺寸的直接信息。

但是，规格表上为成像镜头指定了最大传感器格式。

如果相机传感器大于镜头的最大传感器格式，则传感器边缘会变暗；这种现象称为渐晕。

在选择成像镜头时，传感器尺寸兼容性很重要。

主要用于机器视觉相机的传感器技术有两种。

CCD和CMOS传感器，两者都将光转换为电子信号。

光源选型原理及使用方法一、光源选型原理光源选型是指在特定的照明需求下，根据不同的光源特性和照明要求，选择合适的光源类型和参数。

光源选型的原理主要涉及以下几个方面：1. 照明需求分析：首先需要明确照明的具体需求，包括照明区域的大小、亮度要求、颜色温度要求等。

根据不同的照明需求，选择合适的光源类型。

2. 光源特性分析：不同类型的光源具有不同的特性，如光源的光效、色温、寿命、调光性能等。

通过对光源特性的分析，可以确定光源的适用范围和性能要求。

3. 光源效果评估：根据照明需求和光源特性，对光源的效果进行评估。

可以通过光源的光束角、光照度等参数来评估光源的照明效果。

4. 光源比较选择：将不同的光源类型进行比较，综合考虑其性能、成本、能耗等因素，选择最适合的光源类型。

二、光源选型使用方法光源选型的使用方法主要包括以下几个步骤：1. 确定照明需求：明确照明的具体需求，包括照明区域的大小、亮度要求、颜色温度要求等。

根据不同的照明需求，选择合适的光源类型。

2. 分析光源特性：对不同类型的光源进行特性分析，包括光源的光效、色温、寿命、调光性能等。

根据光源特性的分析，确定光源的适用范围和性能要求。

3. 评估光源效果：根据照明需求和光源特性，对光源的效果进行评估。

可以通过光源的光束角、光照度等参数来评估光源的照明效果。

4. 比较选择光源：将不同的光源类型进行比较，综合考虑其性能、成本、能耗等因素，选择最适合的光源类型。

可以通过查阅相关的产品资料、咨询专业人士等方式进行比较选择。

5. 考虑配套设备：在进行光源选型时，还需要考虑配套的照明设备，如灯具、驱动器等。

光源与配套设备的匹配性也是光源选型的重要考虑因素。

6. 考虑经济因素：在进行光源选型时，除了考虑照明需求和光源特性外，还需要考虑经济因素，包括光源的成本、能耗、维护成本等。

综合考虑照明效果和经济效益，选择性价比最高的光源类型。

总结：光源选型是根据照明需求和光源特性，选择合适的光源类型和参数的过程。

机器视觉光源选型的三大技巧
随着机器视觉技术的不断发展，光源在其中扮演着重要的角色。

光源的选型直接影响到图像质量、精度和稳定性等方面。

因此，在进行机器视觉光源选型时，需要掌握以下三大技巧：
1.光源亮度选择
光源亮度是指光源发出的光线强度。

在机器视觉应用中，选择合适的光源亮度可以提高图像的清晰度和对比度。

一般来说，光线越亮，对比度越高，但也需要根据实际应用场景进行选择，避免光线过于强烈影响图像质量。

2.光源波长选择
光源波长指光线的特定频率，不同的光源波长对不同的物体有不同的反射和吸收率。

因此，在选择光源波长时，需要考虑待检测物体的特性。

比如，红光可以更好地检测金属表面缺陷，蓝光可以更好地检测塑料零件的缺陷。

3.光源色温选择
光源色温是指光源发出的光线颜色的温度，一般用开尔文(K)来表示。

不同的色温对图像的色彩还原有着不同的影响，因此需要根据具体应用场景进行选择。

在一些要求色彩还原精度较高的场合，需要选择色温稳定的光源。

总之，机器视觉光源选型需要综合考虑多个因素，选择合适的光源才能提高机器视觉应用的效果。

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光源选择2.2.1 光源选择标准光源的选择标准如下：（1）光源均匀性要好，在有效的照射范围内，灰度值标准差要⼩；（2）具有较宽的光谱范围，可以对不同材料的物体进⾏检测；（3）光照强度要⾜够，提⾼信噪⽐，利于图像处理；（4）具有较长的使⽤寿命及较⾼的稳定性，要保障光源在长时间运⾏状态下能够持续稳定的提供照明环境；（5）成本低，易根据现场情况定制特殊形状光源。

2.2.2 光源的分类光源从⼤类上可分为普通⾃然光和⼈造光源，由光照强度、⾊温及光源的⼏何形状来描述。

在不锈钢表⾯缺陷检测系统中，为使采集到的图像达到⾼质量的要求，需要依据待检测⽬标的颜⾊、材质和形状，考虑所需光源的强度、光路和光谱等特性。

在实际应⽤中，应优先选择明场照明⽅式，从⽽可以抑制⾃然光源及外界环境的⼲扰。

常⽤光源及相关特性如表2.1所⽰。

表2.1 主要光源类型及其特性类型光效(lm/W)平均寿命/(h)⾊温/K特点卤素灯12~2410002800~3000发热量⼤，价格便宜，形体⼩荧光灯50~1201500~30003000~6000价格便宜，适⽤于⼤⾯积照射LED灯110~250100000全系列功耗低，发热⼩，使⽤寿命长，价格便宜，使⽤范围⼴氙灯150~33010005500~12000光照强度⾼，可连续快速点亮激光50000全系列具有良好的⽅向性、单⾊性与相⼲性其中，LED光源具有发热少、功耗低、寿命长、光谱范围宽、发光强度⾼等优点，且可组合多样化的外形。

因此，常使⽤LED作为照明光源。

2.2.3 颜⾊相关检测在某些特定的检测场合下，光源颜⾊的不同会对最后的成像结果产⽣不同的影响。

光源的颜⾊特性主要体现在以下两个⽅⾯：⾊表：⼈眼直接观察光源所看到的颜⾊，即光源发出光的颜⾊。

显⾊性：光源发出的光照到物体上后，反（透）射光显现物体颜⾊的能⼒。

根据光源的颜⾊特性，可以依据具体的检测⽬标来选择最合适的光源，不同颜⾊的光是由其波长决定的，光谱特性图如图2.1所⽰。

机器视觉中光源的特点及选择应用机器视觉是一种高精度、高速度的自动化检测技术，它的核心是通过图像识别和处理技术，对产品进行检测和质量控制。

而在机器视觉中，光源则是不可或缺的一部分，它能够影响着图像的质量和检测的精度。

本文将从机器视觉中光源的特点以及选择应用两个方面进行探讨。

一、机器视觉中光源的特点1.稳定性机器视觉需要对产品进行连续性的检测，因此光源的稳定性非常重要。

如果光源不稳定，那么会导致图像的质量不稳定，从而影响检测的精度。

2.色温在机器视觉中，色温是一个非常重要的因素。

如果光源的色温不合适，那么会导致图像的颜色不真实，从而影响检测的精度。

因此，在机器视觉中选择合适的色温的光源是非常重要的。

3.亮度光源的亮度也是机器视觉中需要考虑的因素之一。

如果光源的亮度太强或者太弱，都会影响到图像的质量和检测的精度。

因此，在选择光源时需要考虑到亮度。

二、机器视觉中光源的选择应用1.白光源白光源是机器视觉中最常用的光源之一。

它的特点是色温较高，亮度较均匀。

在机器视觉中，白光源常常用来检测表面的缺陷、裂痕、污渍等。

2.红外光源红外光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。

它的特点是它可以穿透物体，从而得到物体内部的信息。

在机器视觉中，红外光源常常用来检测电子产品、玻璃制品等内部的缺陷。

3.激光光源激光光源是机器视觉中一种非常特殊的光源。

它的特点是它可以进行非常精确的测量。

在机器视觉中，激光光源常常用来检测金属制品、精密零件等的尺寸、位置等精度要求较高的项目。

总之，机器视觉中光源的特点和选择应用是非常重要的。

只有选择合适的光源，才能够确保机器视觉的检测精度和效果。

光源选择的基本要求有哪些?答：①源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求。

按检测的任务不同，要求的光谱范围也有所不同，如可见光区、紫外光区、红外光区等等。

有时要求连续光谱，有时又要求特定的光谱段。

系统对光谱范围的要求都应在选择光源时加以满足。

②光对光源发光强度的要求。

为确保光电测试系统的正常工作，对系统采用的光源的发光强度应有一定的要求。

光源强度过低，系统获得信号过小，以至无法正常测试，光源强度过高，又会导致系统工作的非线性，有时还可能损坏系统、待测物或光电探测器，同时还会导致不必要的能源消耗而造成浪费。

因此在设计时，必须对探测器所需获得的最大、最小光适量进行正确估计，并按估计来选择光源。

③对光源稳定性的要求。

不同的光电测试系统对光源的稳定性有着不同的要求。

通常依不同的测试量来确定。

稳定光源发光的方法很多，一般要求时，可采用稳压电源供电。

当要求较高时，可采用稳流电源供电。

所用的光源应该预先进行月化处理。

当有更高要求时，可对发出光进行采样，然后再反馈控制光源的输出。

④对光源其他方面的要求。

光电测试中光源除以上几条基本要求外；还有一些具体的要求。

如灯丝的结构和形状；发光面积的大小和构成；灯泡玻壳的形状和均匀性；光源发光效率和空间分布等等，这些方面都应该根据测试系统的要求给以满足2、光电倍增管的供电电路分为负高压供电与正高压供电，试说明这两种供电电路的特点，举例说明它们分别适用于哪种情况?答：采用阳极接地，负高压供电。

这样阳极输出不需要隔直电容，可以直流输出，一般阳极分布参数也较小。

可是在这种情况下，必须保证作为光屏蔽和电磁屏蔽的金属筒距离管壳至少要有10～20mm，否则由于屏蔽筒的影响，可能相当大地增加阳极暗电流和噪声。

如果靠近管壳处再加一个屏蔽罩，并将它连接到阴极电位上，则要注意安全。

采用正高压电源就失去了采用负高压电源的优点，这时在阳极上需接上耐高压、噪声小的隔直电容，因此只能得到交变信号输出。

可是，它可获得比较低和稳定的暗电流和噪声3、在微弱辐射作用下，光电导材料的光电灵敏度有什么特点，？为什么要把光敏电阻制造成蛇形？答：在微弱辐射下，光电导材料的光电灵敏度是定值，光电流与入射光通量成正比，即保持线性关系。