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如何选择机器视觉相机及光源选择基本原则与方法

来源:加一伟业 发布日期:2019-10-16

  【如何选择机器视觉相机】

  相机的选取是设计机器视觉系统极关键的一步,首先明确需求:

  第一、要先确定检测产品的精度要求。

  第二、要确定相机要看的视野大小。

  第三、要确定检测物体的速度。

  第四、要确定是动态检测还是静态检测。

  然后确定硬件类型

  1)相面像素大小的确定:目前市面上的软件精度一般都是基本上没有误差的也就是人们所说的亚像素,但虽软件没有误差,但硬件的误差是不可避免的,所以现在市场上的机器视觉系统一般都保证在误差为一个像素,所以我们得到如下计算公式:精度=视野(长或宽)÷相机像素(长或宽),有了以上公式我们又有了第一和每二个需求就不难确定相机的像素大小了。假设视野为10mm,精度要求为0.02mm,那么相机的像素=10÷0.02=500像素,那就只需要30万(640*480)像素的相机就可以了。

  2)相机传输方式的确定:目前市面上的相机传输方式有:

  ① 模拟相机(PCI采集卡), 对速度要求不高可选择,优点:稳定,性价比高 缺点:帧率低,一般只能达到25帧—30帧。

  ②USB接口相机, 系统只用到单个相机的可先择,要求高速的时候可先择,优点:不需要占PCI插槽,帧频高,性价比高 缺点:占系统CPU。

  ③1394接口相机,系统用到多个相机的时候可先择,要求高速的时候可先择,优点:不占系统CPU,帧频高, 缺点:占PCI插槽,价格昂贵。

  3)相机的触发方式的选择:

  ①连续采集模式 对静态检测可选择,产品连续运动不能给触发信号的可选择。

  ②软件触发模式 对动态检测可选择,产品连续运动能给触发信号的可选择。

  ③硬件触发模式 对高速动态检测可选择,产品连续高速运动能给触发信号的可选择。

  【机器视觉相机光源选择基本原则与方法】

  1.根据检测产品特征选择,一般选择光源的大小要比产品大,这样照射的光线才能覆盖到整个产品;选择的光源的形状接近产品形状,可以让整个产品区域光照强度一致;光源颜色选择是要能够让检测目标与背景有一定对比度,在黑白相机下使用与产品目标区域颜色接近的光源能够该区域呈现更高的灰度,反之则呈现较低灰度;如果产品表面反光较强可以选用均匀性更好的无影光源,目标特征不明显则选用指向性或平行性更好的光源。

  2.根据机构要求,光源能够满足设备的安装空间,产线的速度快就需要选择亮度更高的光源;在特殊环境(潮湿、高温)就需要考虑光源性能(防水、散热)。

  3.实际测试,光源照射能够呈现有效对比度,也要保证各个区域的均匀性。一般在检测区域目标和背景一个接近255灰度的峰值,这个时候对比度一般最高加强或减弱光源亮度都会影响对比度差值。当出现较好对比图像时一定要把检测物体放在视野内的各个位置看看图像是否一致,这样才能保证在实际环境中的稳定性。

  以下是相关网友的提问:

  1、机器视觉中的相机和镜头怎么选择?

  机器视觉主要由5部分组成:照明、镜头、相机、图像采集卡、视觉处理器。

  照明:照明是影响机器视觉系统输入的重要因素,它直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉光源照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到最佳效果。光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。可见光的缺点是光能不能保持稳定。

  镜头:

  镜头选择应注意:焦距;目标高度 ;影像高度 ;放大倍数 ;影像至目标的距离 ;中心点 / 节点 ;畸变。

  相机:按照不同标准可分为:标准分辨率数字相机和模拟相机等。要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机:线扫描CCD和面阵CCD;单色相机和彩色相机。

  图像采集卡:图像采集卡只是完整的机器视觉系统的一个部件,但是它扮演一个非常重要的角色。图像采集卡直接决定了摄像头的接口:黑白、彩色、模拟、数字等等。

  视觉处理器:视觉处理器集采集卡与处理器于一体。以往计算机速度较慢时,采用视觉处理器加快视觉处理任务。

  2、如何正确合理的使用机器视觉光源

  1、加大散热效果。装配在导热性强的厚金属板上、安装风扇或保持空气流通。

  2、利用触发信号控制光源开光,只在摄像机拍摄图像时由外部触发信号控制点亮光源。从而延长LED使用寿命。

  3、将光亮度尽量调低使用。通过照明的电流量越小发热也越少,光亮度调到30%-60%最佳。

  慕藤光技术工程师告诉大家正确合理的使用视觉光源,可以延长光源的使用寿命,同时也可将视觉光源的功能优势得到最大程度的发挥。

  3、机器视觉光源是怎么分类的?

  机器视觉光源按形状通常可分为以下几类:

  1、环形光源

  环形光源提供不同照射角度、不同颜色组合,更能突出物体的三维信息;高密度LED阵列,高亮度;多种紧凑设计,节省安装空间;解决对角照射阴影问题;可选配漫射板导光,光线均匀扩散。应用领域:PCB基板检测,IC元件检测,显微镜照明,液晶校正,塑胶容器检测,集成电路印字检查

  2、背光源

  用高密度LED阵列面提供高强度背光照明,能突出物体。的外形轮廓特征,尤其适合作为显微镜的载物台。红白两用背光源、红蓝多用背光源,能调配出不同颜色,满足不同被测物多色要求。应用领域:机械零件尺寸的测量,电子元件、IC的外型检测,胶片污点检测,透明物体划痕检测等。

  3、条形光源

  条形光源是较大方形结构被测物的首选光源;颜色可根据需求搭配,自由组合;照射角度与安装随意可调。应用领域:金属表面检查,图像扫描,表面裂缝检测,LCD面板检测等。

  4、同轴光源

  同轴光源可以消除物体表面不平整引起的阴影,从而减少干扰;部分采用分光镜设计,减少光损失,提高成像清晰度,均匀照射物体表面。应用领域:系列光源最适宜用于反射度极高的物体,如金属、玻璃、胶片、晶片等表面的划伤检测,芯片和硅晶片的破损检测,Mark点定位,包装条码识别。

  5、AOI专用光源

  不同角度的三色光照明,照射凸显焊锡三维信息;外加漫射板导光,减少反光;不同角度组合;应用领域:用于电路板焊锡检测。

  6、球积分光源

  具有积分效果的半球面内壁,均匀反射从底部360度发射出的光线,使整个图像的照度十分均匀。应用领域:合于曲面,表面凹凸,弧形表面检测,或金属、玻璃表面反光较强的物体表面检测。

  7、线形光源

  超高亮度,采用柱面透镜聚光,适用于各种流水线连续检测场合。应用领域:阵相机照明专用,AOI专用。

  8、点光源

  大功率LED,体积小,发光强度高;光纤卤素灯的替代品,尤其适合作为镜头的同轴光源等;高效散热装置,大大提高光源的使用寿命。应用领域:适合远心镜头使用,用于芯片检测,Mark点定位,晶片及液晶玻璃底基校正。

  9、组合条形光源

  四边配置条形光,每边照明独立可控;可根据被测物要求调整所需照明角度,适用性广。应用案例:CB基板检测,IC元件检测,焊锡检查,Mark点定位,显微镜照明,包装条码照明,球形物体照明等。

  10、对位光源

  对位速度快;视场大;精度高;体积小,便于检测集成;亮度高,可选配辅助环形光源。应用领域:VA系列光源是全自动电路板印刷机对位的专用光源。