2020-10-05

機器視覺光源選擇

1. 選擇光源
   選擇光源的目標是：
   1） 增強待處理的物體特徵；
   2） 減弱不需要關注的物體和噪聲的干擾；
   3） 不會引入額外的干擾。
   以獲取高品質、高對比度的影象。按照明方式的不同，光源可以分為：直接
   照明光源、散射照明光源、背光照明光源、同軸照明光源和特殊照明光源。
2. 常見的光源型別
   1） 直接照明光源
   直接照明光源就是光源直接照射到被檢測物體上，它的特點是照射局域集中、
   亮度高和的安裝方便，可以得到清楚的影像。常見直接照明方式有沐光方式、低角度方式、條形方式和聚光方式。
   a）沐光方式
   沐光方式常用的是LED環形光源，高密度的LED陣列排列在傘狀結構中，可以在照明區域產生集中的強光。
   沐光方式的優點是：亮度大、靈活、容易適應包裝要求；
   沐光方式的缺點是：陰影和反光。
   沐光方式常見的應用：檢測平面和有紋理的表面，如檢測晶片表面的字跡等。
   b）低角度方式
   低角度方式常用的也是LED環形光源。與沐光方式用的環形光源不同的是，它更大，安裝的角度更低，接近1800 。
   低角度方式下，光源以接近1800角照明物體，容易突出被檢測物理的邊緣和高度的變化。
   低角度方式優點是：凸顯表面結構，增強影象的拓撲結構；
   低角度方式缺點是：熱點和極度陰影；
   低角度方式常見的應用：檢測的平面和有紋理的表面，如硬幣的邊緣和邊緣字跡顯示都很清晰。
   c）條形方式
   條形方式常用的是LED條形光源。條形方式除了具備沐光方式的優點外，其安裝角度還可以按照需要進行調節。通過調節光線的角度和方向，可以檢測到被測物體表面是否光澤，是否有紋路，也可以檢測到表面特徵。
   d）聚光方式
   聚光方式主要是在條形光源上加入一個柱形透鏡，把光線匯聚成一條直線，以產生高亮度線光源。線性聚光方式常常配合線陣相機獲得高品質影象。
   2） 散射照明光源
   對於表面表面平整光潔的高反射物體，直接照明方式容易產生強反光。散射
   照明先把光投射到粗糙的遮蓋物上（比如漫射板），產生無方向、柔和的光，然後再投射到被檢測物體上。這種光最適合高反射物體。
   a） 低角度方式
   與前述直接照明的低角度方式不同，散射方式的光源先經過內壁散射之後再
   均勻的照射到物體上，在提供均勻照明的同時，有效的消除了邊緣的反射。
   該方式常用語BGA焊點檢測，晶片管腳校測等應用。
   b） 扁平環狀方式
   扁平環狀方式是在光源前面加了一塊漫反射板，光源經過反射後再經過漫反射板，可以形成均勻漫射的頂光，避免了炫目光和陰影。
   c） 圓頂方式
   圓頂方式最適合表面有起伏、光澤的被測物體的文字檢查。
   3） 背光照明光源
   背光照明方式下，光源均勻的從被檢測物體的背面，可以獲得高清晰的輪廓，
   常用於物體外形檢測、尺寸檢測等。
   4） 同軸照明光源
   LED的高強度均勻光線通過半鏡面後成為與鏡頭同軸的光。具有特殊塗層的
   半鏡面可以抑制反光和消除影象中的重影，特別適合檢測鏡面物體上的劃痕。
   5） 特殊照明光源
   特殊照明光源包括平行光光學單元、顯微鏡專用照明系統和按照客戶要求定
   制的光源等。
3. 照明效果的優化
   當選擇好一款光源型別後，還可以利用多項技術來優化檢測的結果。
   1） 顏色
   對於不發光體來說，又可以分為透明體和不透明體兩種，大部分是不透明體。
   不透明體都具有反射或吸收不同波長的色光的能力，被吸收掉的色光是我們看不見的。只有反射回來的色光才直接作用於我們的眼睛，所以我們看到的不透明體的顏色是反射光的顏色，這就是「反射色」。如果用紅光照射紅色的物體，能得到最高的亮度，若用紅色光照射綠色物體，可以得到最低的亮度，或者說影象幾乎是黑色的，因為綠色物體基本不反射紅色光。
   所以適當的選擇光源的顏色，可以增強影象的對比度。比如BGA焊點分別在紅色光和藍色光下的成像範例，在紅色光下，晶片中央的條紋清晰可見，這為引腳檢測引入了一些干擾，在藍色光下，晶片中央的條紋基本不見了，僅留下了BGA焊點的影像，便於後續檢測。
   2） 濾光鏡
   消除不必要的資料和噪聲可以加快有用資訊的處理速度。濾光鏡是一個簡單
   的限制進入相機光線的技術。常見的濾光鏡有偏光鏡、波通鏡、阻隔鏡。他們的作用類似於濾波器，濾掉符合一定條件的訊號。