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機器視覺係統中光源設計的相關因素簡介

2013-10-16  發布者:admin 

不同機器視覺係統的照明設計各不相同,這是因為影響照明方案的因素非常多。如光的強度、顏色、均勻性、光源的結構、大小、照射方式、以及被測物體的光學特性、距離、物體大小、背景特性等。同時還與檢測物體的特性、工作環境等因素相關。

照明設計主要涉及三個方麵:光源的種類和特性;目標及其背景的光反射和傳送特性;以及光源的結構。最佳光源和照明方式的選擇需要理論知識,但實踐經驗以及反複的大量試驗也很重要。

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機器視覺係統中光源的設計涉及到五個重要因素,即方向、光譜、強度、偏振性及均勻性。下麵對各個因素的相關知識做以簡介。

方向:選擇不同的視覺光源,控製和調節照射到物體上的入射光的方向是機器視覺係統設計的最基本的參數。它取決於光源的類型和相對於物體放置的位置。一般來說有二種最基本的方式,所有其它的方式都是從這二種方法中延伸出來的,即直射光和散射光。

直射光:入射光基本上來自一個方向,射角小,它能投射出物體陰影;

散射光:入射光來自多個方向,甚至於所有的方向,它不會投射出明顯的陰影。
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光譜:光是由單一的或多種成份的光譜組成的,例如日光的光譜就是由從紅外到紫外的所有光譜組成的,人眼能感覺的光譜範圍在380nm至780nm之間,即從紅色780nm到紫色380nm。光的顏色,取決於光源所產生的光的類型,以及覆蓋在光源或攝像機鏡頭上的光學濾色鏡。

可見光光譜
可見光光譜

偏振性:(Polarization)又稱極化光,是光波的一種特性,光在傳播時和電磁波一樣是震蕩的,一般的光波的震蕩方向是不定的,而極化光的震蕩方向處在一個確定的平麵上,例如線性極化光的振蕩軸與傳播方向垂直。光波的這種定向性,在鏡麵式的反射光中保留了這種偏振性,而漫散式的反射光則丟失了。這樣就可以使用光線的偏振性使鏡麵眩光掠過工業攝像機鏡頭,來消除鏡麵反射光的影響。

強度:光照的強度會影響攝像機的曝光,光線不足則意味著低對比度,就要加大放大倍數,就可能同時將噪音放大,也可能會使鏡頭的光圈加大,但景深減小了,增加了散熱的可能;反過來,強度過大會浪費能量,並帶來散熱的問題。

均勻性:在所有的機器視覺應用中,都會要求均勻的光照,因為所有的光源隨著距離的增加和照射角的偏離,其照射強度減小,所以在對大麵積物體照明時,會帶來較大的問題,有時隻能做到視場的中心位置保持均勻。



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