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机器视觉LED光源特点

2021-04-17 08:40:04

机器视觉LED光源特点

 

机器视觉是计算机视觉在工厂自动化中的应用。机器视觉系统使用数码相机,照明和图像处理软件来执行传统上由检查员进行的检查。当计算机基于对这些图像的分析做出决策时,捕获高质量图像非常重要。

机器视觉系统经过编程,可以执行定义的任务,例如对传送带上的对象进行计数,读取序列号或搜索表面缺陷。尽管机器视觉系统既没有人类检查员的智能也没有学习能力,但它们被认为在许多应用中很有用。机器视觉系统特别适用于需要高速,高倍率,24小时运行以及测量可重复性的视觉检查。

 

为什么以及如何使用LED?

机器视觉中Z关键的方面之一是选择正确的照明。多年来,光纤照明与卤素灯光源相结合提供了Z佳解决方案。但是,LED不断发展,其价格/性能属性得到了改善,从而在机器视觉应用中带来了更加可靠和一致的性能。

由于机器视觉相机不如人眼敏感,因此有必要使用精确的照明来突出功能。对于机器视觉,重要的是要有足够的强度,可以控制强度,并且在感兴趣的区域内光线必须非常均匀。当前,LED实际上用于所有机器视觉应用中以照亮对象。

 

有许多用于照亮对象的技术,并且它们都需要以各种方式排列LED。其中包括:

-环形灯,用于安装在摄像机镜头周围,以提供均匀,无阴影的前照明。

-从背后提供均匀照明的背光灯,可显示出诸如边缘缺陷之类的特征。

-灯光线,可提供强烈均匀的光线,如线扫描相机应用程序所要求的。

-暗场环形灯,以较小的角度发光,在寻找划痕等缺陷时非常有用。

-同轴照明,仅允许直接反射的光进入相机;这适用于有光泽的表面等。

 

与其他光源相比的优势

 

过去,Z流行的方法是将卤素灯光源与光纤光传输结合使用,以根据需要对光进行定位。主要缺点是需要每1500小时更换一次灯泡,并且光强度会迅速下降。红色LED的寿命通常为100,000小时,并且由于它们是Z受欢迎的颜色,因此价格也Z便宜。红色LED也是单色机器视觉应用的Z佳选择,因为它们与相机CCD传感器的峰值灵敏度相对应。

 

LED还适用于彩色应用,因为它提供了全范围的颜色。白光LED与卤素灯相比具有类似的优势,但使用寿命约为50,000小时。白光LED的颜色往往因制造商之间的不同而不同,因为它们以带有磷光涂层的蓝光LED为基础。这导致颜色变化,这在某些应用中可能是一个问题,当需要更换LED时。

 

在需要较大的背光和灯光线的应用中,很难从光纤上获得足够的光。使用LED时,您可以简单地使用更多的LED,并确保有效地散热。

 

稳定的光源和光纤附件的初始成本与等效的LED阵列大致相同。因此,就成本/小时而言,LED的价格远低于提供等效稳定照明的任何其他产品。通过使用合适的控制器,LED非常容易选通,从而增加了使用寿命和输出强度。电缆长度也没有限制。

 

白光LED技术的改进将为机器视觉应用带来Z大的好处。如果寿命和颜色一致性可以改善,它们将完全消除对卤素源的需求。

 

尽管当今的LED对于大多数应用来说已经足够亮,但是更亮的LED对于轻型线路和更大规模的应用将很有用。效率更高的LED还将带来巨大的好处,包括减少散发热量的需求。

 

为什么要使用光源

机器视觉系统的核心是图像的采集和处理,图像本身的成像质量对整个视觉系统极为关键。光学光源则是影响机器视觉系统成像质量的重要因素,好多光源和照明效果对视觉判断影响是很大的。

 

通过适当的光源照明设计,使图像的目标信息与背景信息得到Z佳的分离,可以大大降低图像处理算法分割、识别的难度,同时提高系统的定位、测量精度,使得系统的可靠性和综合性能得到提高。反之,如果光源设计不当,会导致在图像处理算法设计和成像系统设计中事倍功半。因此,光源及光学系统的设计的成败是决定系统成败的首要因素。

 

 在机器视觉系统中,光源的作用:

1,照明目标,提高目标亮度;

2,形成Z有利于图像处理的成像效果;

3,克服坏境光的干扰,保证图像的稳定性;

4,用作测量的工具和参照。

 

 光源的分类

 

在机器视觉里的光源主要是指人造光源,是人为的将各种形式的能量(热能、电能、化学能)转化成光辐射的器件。

人工光源一般可分为以下几类:热辐射光源、气体放电光源、固体发光光源、激光器。

发光二极管(LED)光源作为一种新型的半导体发光材料,在寿命和稳定性上具有非常明显的优势。

以下以现在被广泛使用的LED光源重点介绍。

条形光源

 条形光源合成.jpg750.jpg

条形光源特点:

1.LED均成直线或其组合排列,照度高,光源指向性强,照明效果也符合直线型规律或其叠加。

2.采用特殊光学透镜,有效改变LED照射角度。

3.采用标准模具成型、拼接安装,结构稳定

4.可选漫射版导光,光线均匀。

5.尺寸、颜色可以根据实际需求定制。

应用场合:可用于电子元件识别与缺陷检测;文字、形状识别等;

 

环形光源

 环形2完整750.jpg

环形光源分为垂直照射环形光源,角度照射环形光源,低角度环形光源,无影环形光源。

 

垂直照射环形光源的特点:

1.用高亮度LED高密度安装,提供红、绿、蓝、白、红外、紫外等颜色;

2.照明面积较大,光照均匀性好,适用于较大面积照明;

3.可用于底基和线路板定位、晶片部件的检查等。

4.角度照射环形光源的特点:

5.用超高亮度LED高密度安装,提供红、绿、蓝、白、红外、紫外等颜色;

6.在一定工作距离下,光束集中亮度高,均匀性好,照射面积相对较小;

7.用于塑胶容器检查、工件螺孔定位、标签检测、管脚、集成电路印子检测等类似用途。

8.用于文字形状识别和缺陷检测。

 

 低角度环形光源的特点:

1.用超高亮度LED进行水平照射,提供红、绿、蓝、白、红外、紫外等颜色;

2.低角度照射光照明对表面凹凸表现力强,特别适用于晶片或者玻璃底基上的伤痕检测,刻印文字的读取、工件边缘轮廓抽取、划痕检测等。

 

 

无影环形光源的特点:

1.使用超高亮度LED进行光线垂直照射,提供红、绿、蓝、白、红外、紫外等颜色;

2.漫反射二次光源,光照均匀,无影效果,对镜面反射体如晶片或玻璃基底上的伤痕检测,金属表面检测效果突出。

 

背光源

方形无影白色750.jpg 

背光源的特点:

1.使用超高亮度LED进行正面垂直照射,提供红、绿、蓝、白、红外、紫外等颜色;

2.经过特殊导光材料优化光路,平行性好;

3.适合外观检测,或者尺寸测量;

4.可安装于底部背光源和侧部背光源表面;

 

同轴光源

 红色外置同轴光源_1 750.jpg

同轴光源的特点:

1.采用特殊照明设计,达到高均匀性;

2.特殊导热材料,散热好,稳定性高;

3.使用分镜头,提供优质光学效果;

4.广泛用于半导体、PCB板、以及金属零件的表面成像检测,具有很好的均匀性,对光洁表面上的异常特征成像突出,表现力好。

 

点光源

 红色集射光源1  750.jpg

点光源的特点:

1.使用大功率LED,颜色可选,体积小,发光强度高;

2.可组合使用做重点照明或者补光照明;

3.光钎卤素灯的替代品,可配合同轴镜头代替同轴光使用。

 

光源的种类多样,可以按照不同的要求使用不同的光源设计,达到Z佳的照明成像效果,达到Z佳的检测效果。


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