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上海孚根自动化科技有限公司上海孚根自动化科技有限公司------专注于机器视觉光源专注于机器视觉光源 机器视觉系统机器视觉系统 ---光源光源篇篇 主讲人：陈静平主讲人：陈静平  机器视觉基础机器视觉基础 •典型的机器视觉系统典型的机器视觉系统• - 采用采用CCD照相机将被照相机将被摄取目标转换成图像信摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像号，传送给专用的图像处理系统如处理系统如PC机，采集机，采集部分根据像素分布和亮部分根据像素分布和亮度度 颜色等信息，转变成颜色等信息，转变成数字信号；数字信号；• -图像软件系统对这些图像软件系统对这些信号进行各种运算来抽信号进行各种运算来抽取目标的特征，如：面取目标的特征，如：面积，长度，数量，位置积，长度，数量，位置等等;• -最后，根据预设的容最后，根据预设的容许度和其他条件输出结许度和其他条件输出结果，如：尺寸，角度，果，如：尺寸，角度，偏移量，个数，合格偏移量，个数，合格/不合格，有不合格，有/无等，便无等，便于后续工序。

于后续工序  光源光源 •稳定均匀的光源尤其重要稳定均匀的光源尤其重要 •目的目的•将被测物体与背景尽量明显分别，将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像获得高品质、高对比度的图像•重要性重要性•直接影响处理精度和速度，甚至系直接影响处理精度和速度，甚至系统的成败统的成败•灯的种类灯的种类•1.高频荧光灯高频荧光灯 2.光纤卤素灯光纤卤素灯 3.LED光源光源错误图像理想图像手表玻璃表面划痕检测 传统光源１．高频荧光灯•高频荧光灯高频荧光灯•使用寿命约使用寿命约1500－－3000小时小时•优点：扩散性好、适合大面优点：扩散性好、适合大面积均匀照射积均匀照射•缺点：响应速度慢，亮度较缺点：响应速度慢，亮度较暗暗 传统光源２．光纤卤素灯•光纤卤素灯光纤卤素灯•使用寿命约使用寿命约1000小时小时•优点：亮度高优点：亮度高•缺点：响应速度慢，几乎没缺点：响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化有光亮度和色温的变化 •LED光源光源•使用寿命约使用寿命约10000－－30000小时小时•可以使用多个可以使用多个LED达到高亮达到高亮度，同时可组合不同的形状度，同时可组合不同的形状•响应速度快，波长可以根据响应速度快，波长可以根据用途选择用途选择 3.LED 光源环形，条形，同轴等二十多个系列光源环形，条形，同轴等二十多个系列   •LED光源光源•使用寿命约使用寿命约10000－－30000小时小时•可以使用多个可以使用多个LED达到高亮达到高亮度，同时可组合不同的形状度，同时可组合不同的形状•响应速度快，波长可以根据响应速度快，波长可以根据用途选择用途选择 ＬＥＤ照明和传统照明的比較1.形状的自由度　 　　 　一一个个LED光光源源是是由由许多多单个个LED发光光管管组合合而而成成的的， ，因因而而比比其其他他光光源源可可做做成成更更多多的的形形状状， ，更更容容易易针对用用户的的情情况况， ，设计光源的形状和尺寸。

光源的形状和尺寸 ＬＥＤ照明和传统照明的比較2.使用寿命長　　　　为为了了使使图图像像处处理理单单元元得得到到精精确确的的，，重重复复性性好好的的测测量量结结果果，，照照明明系系统统必必须须保保证证相相当当长长的的时时间间内内能能够够提供稳定的图像输入提供稳定的图像输入　　　　LEDLED光光源源在在连连续续工工作作10,00010,000到到30,00030,000小小时时后后，，亮亮度度衰衰减减，，但但远远比比其其他他型型式式的的光光源源效效果果好好此此外外，，用用控控制制系系统统使使其其间间断断工工作作，，可可抑抑制制发发光光管管发发热热，，寿寿命将延长一倍命将延长一倍 ＬＥＤ照明和传统照明的比較3. 响应速度快　　　　　　LED发光管响应时间很短，响应时间的真正意义是能按要求保证多个光源之间或一个光源不同区域之间的工作切换　　采用我们的用电源给LED光源供电时，达到最大照度的时间小于10s ＬＥＤ照明和传统照明的比較4. 可自由地选择顔色　 　 　 　　 　 　 　除除除除了了了了光光光光源源源源的的的的形形形形状状状状以以以以外外外外， ， ， ，欲欲欲欲得得得得到到到到稳稳定定定定图图像像像像输输入入入入的的的的另另另另一一一一方方方方面面面面就就就就是是是是选选择择光光光光源源源源的的的的颜颜色色色色。

甚甚甚甚至至至至相相相相同同同同形形形形状状状状的的的的光光光光源源源源， ， ， ，由由由由于于于于颜颜色色色色的的的的不不不不同同同同得得得得到到到到的的的的图图像像像像也也也也会会会会有有有有很很很很大大大大的的的的差差差差别别实实际际上上上上， ， ， ，如如如如何何何何利利利利用用用用光光光光源源源源颜颜色色色色的的的的技技技技术术特特特特性性性性得得得得到到到到最最最最佳佳佳佳对对比比比比度度度度的的的的图图像像像像效效效效果果果果一一一一直直直直是是是是光光光光源源源源开开开开发发的的的的主主主主要方向 ＬＥＤ照明和传统照明的比較5. 综合性成本很低　　　　　　　 　　 　选用用低低廉廉而而性性能能没没有有保保证的的产品品， ，初初次次投投资的的节省省很很快快会会被被日日常常的的维护、 、维修修费用用抵抵消消其其他他光光源源不不仅耗耗电是是LED光光源源的的2-10倍倍， ，而而且且几几乎乎每每月月就就要要更更换， ，浪浪费了了维修修工工程程师许多多宝宝贵的的时间而而且且投投入入使使用用的的光光源源越越多多， ，在在器器件件更更换和和人人工工方方面面的的花花费就就越越大大， ，因因此此选用用寿寿命命长的的LED光光源源从从长远看是很看是很经济的。

的 光源的对比光源的对比高频荧光灯高频荧光灯卤素灯卤素灯LEDLED光源光源价格价格低低高高中中亮度亮度低低高高中中稳定性稳定性低低中中高高闪光装置闪光装置无无无无有有使用寿命使用寿命中中低低高高光线均匀度光线均匀度高高中中低低多色光多色光无无无无有有复杂设计复杂设计低低中中高高温度影响温度影响中中低低高高 LEDLED光源的优势光源的优势•可制成各种形状、尺寸及各种照射角度；•可根据需要制成各种颜色，并可以随时调节亮度；•通过散热装置，散热效果更好，光亮度更稳定；•使用寿命长〔约5万小时，间断使用寿命更长）；•反应快捷，可在10微秒或更短的时间内达到最大亮度；•电源带有外触发，可以通过计算机控制，起动速度快，可以用作频闪灯，抗干扰性能强；•运行成本低、寿命长的LED，会在综合成本和性能方面体现出更大的优势；•可根据客户的需要，进行特殊设计，便于安装 光源对成像的影响光源对成像的影响•根据被测物的特征改变打光方式，可以突出被测物 光源对成像的影响光源对成像的影响•根据被测物的特征改变光源颜色，可以得到对比鲜明的图像 照明技术的基础知识照明技术的基础知识• 照射光的种类•直射光•主要来自于一个方向的光，可以在亮色和暗色阴影之间产生相对高的对比度图像。

•漫射光〔扩散光）•各种角度的光源混合在一起的光日常的生活用光几乎都是扩散光•偏光光•在垂直于传播方向的平面内，光矢量只沿某一个固定方向振动的光通常是利用偏光板〔片〕来防止特定方向的反射•平行光•照射角度一致的光太阳光就是平行光发光角度越窄的LED直射光越接近平行光 照明技术之一照明技术之一• 直射光和漫射光 (Regular light & Diffused light)亮堂、射角窄、会有光点较暗、射角宽无光点、光斑均匀 照明技术之一照明技术之一• 镜面反射和漫反射 (Regular reflection & Diffused reflection)亮堂与照射距离无关与角度有关不反映照射物的颜色较暗与照射距离有关与角度无关反映照射物的颜色表面光滑表面光滑表面粗糙表面粗糙 照明技术之二照明技术之二• 明视野和暗视野 (Bright field & Dark field)照明照明反射光反射光(明视野明视野)透射光透射光(明视野明视野)照射平面照射平面散乱光散乱光(暗视野暗视野)(暗视野暗视野) 照明技术之二照明技术之二明视野：用直射光来观察对象物〔散乱光呈黑色） 暗视野：用散乱光来观察对象物〔散乱光呈白色） WLFL-S75 LWD 90mmWLFL-S75 LWD 10mm 照明技术之二照明技术之二暗视野照明明视野照明• 案例一•塑料饮料瓶肩部OCR——条型照明(直接光) 照明技术之二照明技术之二• 案例二•硬币----实例 暗视野照明明视野照明 照明技术之三照明技术之三钻石 棱角测定 • 透射照明 (Penetrating light)——背光的运用•透射照明，即使光线透射对象物，并观察其透射光的照明手法•因材质和厚度不同，对光的透过特性(透明度)各异•光根据其波长之长短，对物质的穿透能力(穿透率)各异 •波长越长，对物质的透过力越强。

•波长越短，在物质表面的扩散率(反射和透射的比率)越大扩散比率扩散比率颜色颜色波长波长(nm) 扩散比率扩散比率红外红外9500.23红红6601.00绿绿5252.25蓝蓝4703.89紫外紫外37010.12照明技术之四照明技术之四 照明技术之四照明技术之四• 案例一读取塑封带内的TSOP型号使用红色照明(660nm)使用蓝色照明(470nm) 照明技术之四照明技术之四• 案例二印刷字检测 (WLDL-5015-B) 照明技术之四照明技术之四• 案例三药片包装 (WLTD-5050-R) 照明技术之四照明技术之四• 案例四电缆导线的破损检查使用WLTU-6060平面背光使用WLFV-70同轴光 780 650 590 570 510 450 420 380可視光単位：　波長〔ｎｍ）波長１ｎｍ＝１／1,000,000mm　 照明技术之五照明技术之五• 颜色和补色红红蓝蓝绿绿黄黄品红品红青青白白光的三原色 R – 红 G – 绿 B – 蓝色彩的三原色 C – 青 M – 品红 Y – 黄R、、C；；G、、M；；B、、Y互为补色互为补色  啤酒瓶的王冠蓋  照明技术之五照明技术之五• 案例一树脂芯片的表面检测使用绿光可以检测芯片和导线使用红光单独检测芯片 照明技术之五照明技术之五• 案例二金属涂层的表面检测(铜导线上涂有银涂层)使用蓝光可以检测图层使用红光可以检测基板 使用蓝光可以单独提取焊接点使用红光出现问题：可以看到底部的导线照明技术之五照明技术之五• 案例三BGA焊点检测 光源配件的应用光源配件的应用• 偏光器(Polarizer)偏光镜片偏光板两者结合，用来消除照明时产生的泛光 光源配件的应用光源配件的应用• 偏光器的工作原理偏光板偏光镜片光源A光源B • 偏光技术的应用未使用偏光器使用偏光器 • 平行光学装置--世界一流。

光源配件的应用光源配件的应用 +光学透镜 发现更多细节 光源配件的应用光源配件的应用太阳灯泡平行光平行光散射光散射光 • 平行光的应用• 纽扣电池表面的凹陷和划痕光源配件的应用光源配件的应用平行光平行光同轴光同轴光 • 平行光的应用• 扬声器是否焊穿测试实例样品展示光源配件的应用光源配件的应用 • 同轴光源的应用• 汽车喷油嘴的检测光源的应用光源的应用 光源配件的应用光源配件的应用 • 通过多角度照射可 以很好的解决掉，机器视觉行业里一直解决不了的难题，球面检测• 多角度光学装置---桶状灯 • 多角度光学装置---桶状灯光源配件的应用光源配件的应用  环形漫反射光源环形漫反射光源 WLDR-A190-W 选择照明的前提信息选择照明的前提信息*检测内容检测内容(application) 外观检查、外观检查、OCR、尺寸测定、定位、尺寸测定、定位*对象物对象物(sample)1.想看什麽想看什麽(异物、伤痕、损缺、敲痕、污染、标识、形状异物、伤痕、损缺、敲痕、污染、标识、形状)?2.表面状态表面状态(镜面、糙面、曲面、平面镜面、糙面、曲面、平面)?3.立体立体? 平面平面?4.材质、表面颜色材质、表面颜色?5.视野范围视野范围?6、动态还是静态、动态还是静态(相机快门速度相机快门速度)?*限制条件限制条件1.工作距离工作距离(镜头下端到被测物表面的距离镜头下端到被测物表面的距离)2.设置条件设置条件(照明的大小、照明下端到被测物表面的距离、反射型照明的大小、照明下端到被测物表面的距离、反射型or透射型透射型)3.周围环境周围环境(温度、外乱光等温度、外乱光等)4.相机的种类相机的种类(面阵面阵or线阵线阵) Q&AThanks！！！！！！E-MAIL:lewis.liufugenauto。