干貨||8個實用打光技巧
合適的照明是機器視覺應用成功的關鍵,而且是第一要考慮的部分。一個設計良好的照明系統(tǒng)不僅會帶來更好的性能,節(jié)約時間,而且從長遠來看能節(jié)約成本。下面來分享選擇最合適機器視覺照明的八個小技巧,它們是:
(1) 檢測材料缺損請使用亮度高的光;
(2) 精確定位請使用合適波長的光;
(3) 檢測玻璃上的刮痕請使用非漫射的光,即Non-Diffused Light;
(4) 檢測透明包裝請使用漫射光,即Diffused Light;
(5) 創(chuàng)造對比請使用顏色光;
(6) 檢測快速移動物體請使用頻閃光;
(7) 消除反射時請使用紅外光;
(8) 消除顏色變化請使用紅外光;
照明是怎樣影響機器視覺應用的呢?
對于將質量最為輸出的機器視覺系統(tǒng)依賴于圖像質量。高質量的圖像使得系統(tǒng)能夠精確地解釋出從檢測物體中提取的信息,這樣就可以產生可靠的并可重復的系統(tǒng)性能。在任何視覺應用中需要的圖像質量很大程度上取決于照明條件:顏色,角度和使用照明對象的光源數量意味著好圖像之間的差異,有可能會產生更好的性能,也會帶來質量差的圖像,產生不好的結果。
機器視覺照明應該最大化特征對比,同時最小化其它剩下的對比度,因此讓相機清晰看到部分或標記。高對比度特征簡化集成和提高可靠性;對比度差的圖像和不規(guī)則的照明需要來自系統(tǒng)的更多努力,而且也增加了處理時間。最優(yōu)的照明取決于檢測物體的尺寸,它的表面特征和部分幾何特征和系統(tǒng)需求。具有寬范圍的波長(顏色),視場(尺寸),對于特殊應用需要,就可以靈活的選擇機器視覺照明。
當選擇照明時需要考慮以下五個方面:
1. 表面是光滑,還是崎嶇不平?
2. 表面是暗淡,還是光亮?
3. 對象是彎曲的,還是平坦的?
4. 條碼或標記的顏色是怎樣的?
5. 是檢測移動的物體,還是靜止的對象?
技巧1:使用亮光去檢測材料缺損
比如在塑料澆注中驗證是否不足
從塑料澆注應用中驗證材料缺損對于確保良好的密封表面是重要的。當有材料缺損時,你有了不足的條件(比如澆注到模型中的材料不充分)。
照明技術:亮場
亮場照明技術依賴表面紋理和平坦地形。光線遇到平坦反光的表面將光線反射回到相機,創(chuàng)立一個亮區(qū)域。粗糙紋理或表面缺損會將光線散射而遠離相機,創(chuàng)立了暗區(qū)域。
技巧2:對于精確組件定位使用合適的波長
比如檢測倒裝芯片(Flipped Chips),在PCB裝配中驗證合適的零件方向是常見的機器視覺應用。
照明技術:亮場
為了驗證裝配問題,使用藍光波長的打亮芯片方位。這個照明技術依靠波長和同軸照明幾何。藍色波長(460 納米)能很好地區(qū)分銀質和銅質表面:銅吸收藍光呈現(xiàn)出暗場,銀反射藍光呈現(xiàn)亮場。同軸照明幾何消除錯誤反射:不想要的耀眼點,反射和暗點。
技巧3:在玻璃中檢測裂痕使用非漫射光
比如檢測玻璃容器上的裂痕
照明技術:暗場
在這個應用當中,用暗場照明來創(chuàng)立一個明亮的,在暗背景下容易檢測的感興趣特征。在一個暗場區(qū)域中光線直接通過透明的瓶子。大多數穿透透明對象的光線不會被相機檢測到。如果材料不規(guī)則,比如有裂紋,一些光線就會凸顯出這個不規(guī)則。特別是劃痕創(chuàng)立了一個內部空缺,這里光線折射和反射,以許多角度散射包括返回給相機。這些光線將很難檢測的劃痕轉換到暗背景下的亮特征。
技巧4:檢測透明包裝使用漫射光
比如驗證吸塑包裝的內容
照明技術:連續(xù)漫射
連續(xù)的漫射照明技術不強調表面紋理和升高中的變化。它提供了非常大的固定照明角度,從多角度讓光線找到對象上,因此消除了反射和典型的非方向性或單個光源產生的陰影。
技巧5: 使用顏色創(chuàng)造對比度
在機器視覺應用中創(chuàng)造一個高對比度圖像的一個有用的方法是用特殊波長(彩色)的光照明物體。對于黑白相機來講,光的波長能使得跟彩色一樣的特征變亮或變暗。使用彩色輪子作為參考,選擇一個相反顏色的光來使得特征變暗;或選相同顏色的光使得特征變亮。例如:
1. 如果你想變暗的特征是紅色,則使用綠光;
2. 使用綠光能使得綠色特征呈現(xiàn)更亮;
3. 記住鋁上刻印在紅光和藍光下的區(qū)別。
技巧6: 針對快速移動的物體使用頻閃光
當物體快速移動成像是模糊時,就需要使用頻閃光。頻閃寬度 = 視場÷ 像素/移動速度
技巧7: 消除反射使用紅外光
機器視覺系統(tǒng)依靠數字圖像中的灰度級轉化。在許多視覺應用當中,環(huán)境光帶來了不想要的亮反射,這樣使得檢測感興趣特征變得困難或不可能。紅外光就能解決這個問題。
技巧8:使用紅外光消除顏色差異
紅外光能用于在彩色對象之間消除灰度差別。暗對象吸收紅外波長,創(chuàng)造出一致性,而其它則呈現(xiàn)陰影。這個照明方案有利于檢測顏色或陰影變化的非一致性。