在机器视觉系统中，光源是整个系统的首要条件，合适的光源随时决定整个系统的成败。光源的主要目的就是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。机器视觉光源颜色究竟如何选择？一般情况下，如果使用黑白相机，又对被测物体的颜色选择没有特殊的要求，红色是比较合适的选择。因为红色LED寿命长、稳定、价格低廉，更重要的是红色LED的波长更接近传感器的灵敏度峰值，而通常的CCD对紫色、蓝色的光敏感程度没有红光强。机器视觉应用中应注意目标颜色与光源颜色的搭配，我们看到某个物体成某种颜色，是因为其反射了对应的光谱。我们拍摄物体时，如果要将某种颜色打成白色，那么就得使用与此颜色相同或相似的光源（光的波长一样或接近），而如果要打成黑色，则需要选择与目标颜色波长差较大的光源。例如样品带有红色字样，用红光打光，在黑白相机中可以看到字样部分会变白，变亮，若用蓝光打光，字样会变黑变暗，背景与字样会很明显。多色排线在白色光源下的黑白相机大尺度成像，可以发现其中的白色、黄色、绿色、橙色较明亮，说明相机对这些波长比较敏感。在红光下成像时，白、红、橙、黄几种颜色比较明显，其它的颜色都很暗，说明红光照射物体时，物体本身有红色分量时，才能反射红光，在黑白相机下表现为红色特征。而在绿色光源下，则白色、绿色、黄色表现明亮，其它较暗淡。蓝色光源下，白色、紫色、蓝色等表现较亮，有效反射蓝光。从中也可以发现，白色，无论在什么光照下，都成明显的白色，是因为其本身不吸收光谱，任何光谱照射到其表面上都会被反射；反之，黑色材料则无论什么光照射上去都不反光成黑色。

如何才能让机器视觉系统更为稳定，这里的稳定性不仅仅是平常认为的可靠性，它是指在系统的实际场景和充满变数条件的环境中仍然保持足够的可靠性。很多因素都会影响稳定性，比如视觉组件，周边环境，物体变化的影响等。机器视觉组件的选型是有一定难度的，它需要工程师对组件本身和组件供应商都非常熟悉，需要有足够的选型经验。在实验室运行的机器视觉系统和实际工作场景运行的系统面对的环境是截然不同的。典型的机器视觉系统的环境影响机器视觉系统需求机器视觉系统包含一些重要部件，机器视觉光源，工业镜头，工业相机，图像采集卡，数据传输，图像处理和测量软件等。随着各个部件的性能的提升，机器视觉系统的能力也呈指数级增长。系统的复杂度取决于特定的应用需求。选择最优部件，不仅仅要考虑部件的性能是否满足需求（比如帧率，分辨率，测量算法等），同时需要考虑系统最终所处的环境条件。比如在工业领域，这些环境条件包含部件变化，移载，处理接口，振动，环境光，灰尘，温度，油污，水，电磁辐射等。在极端恶劣条件下，有时候需要将机器视觉组件添加保护措施。最典型的例子，有些相机需要在相对洁净环境下使用。不过，通常情况下，工业环境是能够满足工业相机的直接使用的。机器视觉组件和环境环境对机器视觉组件的影响不仅仅是指对组件本身有破坏性，同时也会对测量效果产生影响。比如在温度变化的环境下，大部分工业相机能够在-5度和65度之间工作，在实际环境中，过高的温度往往会给相机成像带来噪度。不过这一点可以通过改善打光方式来提升信噪比。另外，温度会影响视觉光源的性能，随着光源温度上升，其亮度下降，这可以通过光源控制器来进行亮度输出补偿。视觉光源自身生成的热量同样会加速老化甚至直接报废，所以需要良好的热设计。其他部件也会有相应的温度限值，比如工业控制器/嵌入式PC一般都能使用工业环境，但如果没有风扇，那么很可能PC也会报废。为了保证机器视觉系统的稳定性，除了选择好的组件外，我们也要考虑被测物本身对温度的敏感性，比如金属物体对于温度存在热胀冷缩，因此当测量此类物体时，长度和体积都会发生变化。在3D测量系统中，3d传感器的尺寸变化就会导致偏差，除非传感器的标定对温度进行了补偿处理。很多情况下，选择合适的组件就可以满足特定环境需求。*环境光日用滤光片一定程度上可以避免受环境光的影响，它可以改变光线进入传感器的信息。通过使用高亮度调制光源，减少传感器曝光时间和减小光圈，环境光的影响可以减到最小。使用红外等波长的相机来测量可以减少可见光的影响。*振动大部分工业相机做了防振处理，机器人和轨道类线缆可以很好的让相机移动不收振动影响。锁定的连接器可以避免相机受到振动。耐用性PC和嵌入式电脑有很好的稳定保护机制。定焦镜头利用金属接口锁定螺丝确保了不受振动影响。滤光片一定程度上保护了镜头*灰尘、脏污、水很多相机可以做到IP65/67防护等级，确保了防尘，防水。灰尘，脏污，液体，蒸汽往往会附着到LED或者镜头表面，对成像产生影响。可以通过增加相机的增益，软件的图像处理，调整LED的输出来进行调整。种种环境因素都会对成像产生影响，而这些影响都会是致命性的，因为图像是测量的重要参照物。测量机器视觉系统的测量依赖于系统配置，智能相机具备图像采集，处理，分析等能力，嵌入式视觉系统往往需要多个相机来提供图像获取能力，内置图像处理和分析能力，而基于PC的系统会把程序放在PC中运行，精度和可重复性取决于特定的软件算法和亚像素级精度。高质量的软件产品和库提供了比开源系统更为稳定可靠的工具，但这些需要在不同的场景和环境中才能被识别出来。当今的视觉系统能够容忍一定程度的产品大小和形状的变化，但是，就算是最稳定的视觉系统，往往会因为外部的影响导致结果很不理想，比如，振动会导致图像模糊失真，而可变的零件会导致得出不同的图像，过长的曝光时间会导致运动物体的图像锐度失真。所得非所见对于没有经验的机器视觉用户来说，容易被忽略的是，人眼实际看到的和图像采集系统获取的图片实际上有着很大的不同。眼睛会自动调整以便来调节动态范围，而一般的相机很难同时看清极亮和极暗环境。阳光透过屋顶的光线或建筑物的阴影光线，通过机器操作可以改变摄像机的图像，而人眼可以自然的补偿结果并不自知为何能够同时看到。-THEEND-版权东莞浩立自动化科技有限公司如涉及版权问题请及时联系处理视觉系统,工业机器视觉,机器视觉系统,视觉光源,工业相机,工业镜头,视觉控制器,东莞浩立自动化欢迎访问东莞浩立自动化科技有限公司(www.haoliauto.com)

镜头相当于人眼的晶状体，如果没有晶状体，人眼将看不到任何物体；如果没有镜头，那么摄像机将无法输出清晰的图像。当人眼的肌肉无法将晶状体拉伸至正常位置时，也就是人们常说的近视眼，眼前的景物就变得模糊不清。摄像头与镜头的配合也有类似现象，当图像变得不清楚时，可以调整摄像头的后焦点，改变CCD芯片与镜头基准面的距离(相当于调整人眼晶状体的位置)，便可以将模糊的图像变得清晰。由此可见，镜头在视觉系统中有着非常重要的作用。以摄像机镜头尺寸可将镜头分为1英寸、2/3英寸、1/2英寸、1/3英寸、1/4英寸、1/5英寸等规格，下面是一个简单的芯片尺寸规格表：格式1英寸2/3英寸1/2英寸1/3英寸1/4英寸高度9.6mm6.6mm4.8mm3.6mm2.4mm宽度12.8mm8.8mm6.4mm4.8mm3.2mm摄像机镜头规格应视摄像机的CCD尺寸而定，两者应相对应。1.摄像机的CCD靶面大小为1／2英寸时，镜头应选1／2英寸。2.摄像机的CCD靶面大小为1／3英寸时，镜头应选1／3英寸。3.摄像机的CCD靶面大小为1／4英寸时，镜头应选1／4英寸。如果镜头尺寸比摄像机CCD靶面尺寸大时，将使图像视野比镜头视野小，即不能很好地利用镜头的视野；如果镜头尺寸比摄像机CCD靶面尺寸小时，将发生“隧道效应”，即图像有圆形的黑框，像在隧道里拍的一样。监控相机一般都比较小，甚至小于1/3英寸；工业相机稍微大一些，一般1/2英寸到1英寸不等；传统的135相机底片比当前的一般感光芯片都大，36mm×24mm（1.4英寸×0.9英寸），画面对角线长度为43mm（1.7英寸），即是1.7英寸的，120中幅相机，其感光面尺寸有三种：45×60mm、60×60mm和90×60mm，可见画幅更大。

机器人视觉检测系统的特点是提高生产的弹性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工检测；同时在大批量工业生产过程中，用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高，用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。可以在快速生产的生产线上对产品进行测量、引导、检测、识别，并能保质保量的完成生产任务。在机器人视觉系统中，获得一张高质量的可处理的图像是至关重要。系统之所以成功，先要保证图像质量好，特征明显。一个机器视觉检测项目之所以失败，大部分情况是由于图像质量不好，特征不明显引起的。要保证好的图像，必须要选择一个合适的机器视觉光源。[机器视觉光源]选择的基本要素亮度：​当选择两种机器视觉光源的时候，更佳选择是更亮的那个。当光源不够亮时，可能有三种不好的情况会出现。1、相机的信噪比不够；2、由于光源的亮度不够；3、图像的对比度不够，在图像上出现噪声的可能性也随即增大。对比度：对比度在机器视觉系统来说非常重要。机器视觉应用的照明任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生较大的对比度，从而易于特征的区分。对比度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。稳定性：另一个测试好光源的方法是看光源是否对部件的位置敏感度够小。当光源放置在摄像头视野的不同区域时，结果图像应该不会随之变化。方向性很强的光源，增大了对高亮区域的镜面反射发生的可能性，这不利于后面的特征提取。-THEEND-版权东莞浩立自动化科技有限公司如涉及版权问题请及时联系处理视觉系统,工业机器视觉,机器视觉系统,视觉光源,工业相机,工业镜头,视觉控制器,东莞浩立自动化欢迎访问东莞浩立自动化科技有限公司(www.haoliauto.com)

机器视觉系统中，[工业镜头]相当于人的眼睛，其主要作用是将目标的光学图像聚焦在图像传感器（相机）的光敏面阵上。视觉系统处理的所有图像信息均通过工业镜头得到，工业镜头的质量直接影响到视觉系统的整体性能。下面对机器视觉工业镜头的相关专业术语做以详解。在工业应用上用到的镜头通常有普通工业镜头和远心工业镜头，二者之间的区别在于，远心工业镜头是平行光路设计，主要是为纠正传统工业镜头视差而设计，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化，即不会产生近大远小的情况，这对被测物体不在同一物面上的情况是非常重要的应用。而普通工业镜头在拍摄时，被测物体（或CCD芯片）离镜头距离的远近不一致，会造成放大倍率不一样，目标物体离镜头越近(工作距离越短)，所成的像就越大。在使用普通镜头进行测量时，会存在如下问题：1.由于被测物体不在同一个测量平面，而造成放大倍率的不同；2.镜头畸变大；3.视差，也就是当物距变大时，对物体的放大倍数也改变；4.镜头的解析度不高；5.由于视觉光源的几何特性，而造成的图像边缘位置的不确定性。远心工业镜头可以有效解决普通[工业镜头]存在的上述问题，而且没有此性质的判读误差，因此可用在高精度测量、度量计量等方面。无论何处，在特定的工作距离，重新调焦后会有相同的放大倍率，因为远心镜头的大视场范围直接与镜头的光栏接近程度有关，镜头尺寸越大，需要的视场就越大。远心工业镜头是一种高端的工业镜头，像质出众，畸变小，特别适合于尺寸测量的应用，可配合软件进行精密测量。在相同的拍摄条件下，由于普通连续变倍工业镜头存在的视觉聚焦误差，易产生阴影，对于图像精度不高。用连续变倍远心工业镜头拍摄，因为远心工业镜头特有的平行光特性，可以确保拍摄出的物体轮廓清晰，数据准确，不需要对图像做过多校正。对比可见远心工业镜头比普通工业镜头更适合检测有厚度小孔的孔径，以及对边缘提取要求高的测量应用行业。由于普通[工业镜头]的入光和成像光线不是平行光设计，存在视觉误差。由普通工业镜头拍摄出来的图片，不易判读边缘，需要很复杂的算法校正。远心工业镜头的光路是平行光设计，用远心镜头拍摄齿轮，被拍物体轮廓清晰，数据真实，不存在畸变现象，无需对图像校正。用普通的工业镜头拍摄，由于视觉误差和聚焦不准，所以在拍摄物体提取不清晰，有阴影的现象，对识别造成影响，数据不准确。用远心镜头拍摄，由于远心镜头具有平行光的远心特性，不存在视觉误差，所以在拍摄物体时图像清晰，数据准确。易于检测到毛刺，以及检测孔径大小等。-THEEND-版权东莞浩立自动化科技有限公司如涉及版权问题请及时联系处理视觉系统,工业机器视觉,机器视觉系统,视觉光源,工业相机,工业镜头,视觉控制器,东莞浩立自动化欢迎访问东莞浩立自动化科技有限公司(www.haoliauto.com)

什么是同轴光源光源通过漫射板发散打到半透半反射分光片上，该分光片将光反射到物体上，再由物体反射到镜头中。由于物体反射后的光与相机处于同一个轴线上，因此，此种方式的光源被称之为同轴光源。同轴光有何特点:漫射、均匀、直上镜头什么情况下需要使用此光源表面平整的情况下。根据同轴光的特点，只有平整的物面才能较好的将光反射到镜头中。不平整的物面上的光被斜着反射到其他地方，因此会在图像中呈现暗色。因此。那些不平整的地方，才能够较好的凸显出来。使用此光源时需要注意的地方同轴光不能离物体太近，否则会因为其发光面的漏光而导致光面不是漫射的均匀光。同轴光由于中间有块半透半反射玻璃，且当同轴光用于物体和镜头之间时，会影响成像的精度。其可能导致边缘变虚，不够锐利。

判断机器视觉光源的好坏，首先必须了解什么是光源需要做到的，光源的作用并不仅仅局限于使检测部件能够被摄像头“看见”，有时候，一个完整的机器视觉系统无法支持工作，很大一部分原因是光源造成的。照明系统是机器视觉系统中最关键的部分之一，机器视觉光源直接影响到图像的质量，进而影响到系统的性能。好的打光设计能够使我们得到一幅好的图像，从而改善整个系统的分辨率，简化软件的运算。影响光源的因素：1.对比度：对比度对机器视觉来说非常重要，机器视觉应用照明的最重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，从而易于特征的区分。2.亮度：当选择两种光源的时候，最佳的选择肯定是更亮的那个。因为当光源亮度不够时就会出现以下三种情况：一、相机的信噪比不够；二、图像的对比度不够，在图像上出现噪声的可能性也随之增大；三、光源的亮度不够，必然需要加大光圈，从而减少景深，并且自然光也会随机对系统加大影响。3.鲁棒性：测试好光源的方法是看光源是否对部件的位置敏感度最小。当光源放置在摄像头视野的不同区域或不同角度时，结果图像应该不会随之变化。方向性很强的光源，增大了对高亮区域的镜面反射发生的可能性，这不利于后面的特征提取。在很多情况下，好的光源需要在实际工作中与其在实验室中有相同的效果。4.光源可预测：当光源入射到物体表面的时候，光源的放映是可以预测的，光源可能被吸收或被放射，光可能被完全吸收（黑金属材料，表面难以照亮）或者被部分吸收（造成了颜色的变化及亮度的不同）。不被吸收的光就会被反射，入射光的角度等于反射光的角度。5.物体表面：如果所有物体表面是相同的，在解决实际应用的时候就没有必要采用不同的光源技术了，但由于物体表面的不同，因此需要观察视野中的物体表面，并分析光源入射的反映。6.光源的位置：既然光源按照入射角反射，因此光源的位置对获取高对比度的图像很重要，光源的目标是要达到使感兴趣的特征与其周围的背景对光源的反射不同。预测光源如何在物体表面反射就可以决定出光源的位置。7.选择光源：光源应该按照照明形状的需要来选择，需要有足够的均匀度，且稳定性能要好。

环形光源是机器视觉LED光源的一种，机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置、长度，再根据预设的允许度和其他条件输出结果，包括尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别功能。环形光源由高亮LED阵列特殊设计而成，光源角度以中心垂直线为基准，提供多种不同照射角度选择，适应于检测物体的边缘清晰特征，突出感兴趣的被测物体信息，解决对角照射阴影问题。环形光源应用场合检测IC芯片上的印刷字符检测电路板上的元件检测标签检测液晶玻璃基板的标记检测板装药缺片和颗粒破损检测轴承表面损伤成像实例：用零角度低工作距离打光，清晰展现物体表面划痕。透明手机乳胶按键上的数字清晰呈现低角度环形光轻松获取易拉罐盖边缘以及拉环轮廓，边缘凹陷清晰可见检测物体表面凹槽的加工轮廓瓶盖上的商标、字符、图案清晰显现，特征突出检测IC卡上的引线

轴光源发出的光比其他类型的光源更均匀些，而且对于反光物体检测，更能体现出其优势。同轴光源一般是应用在反光平面划痕检测、包装条码识别，烤瓷表面检测、平面瑕疵检测、金属板表面检测、PCB板引导定位等。轴光源（漫射同轴灯，金属平面漫反射照明光源）提供了比传统光源更均匀的照明，因此提高了机器视觉的准确性和重现性。均匀照亮平面，有光泽的表面加强划刻，凹陷，或压印特征在镜面，漫射和或吸收表面形成对比降低透明外壳或遮盖物的透过率电子元件检测基准定位轴光源主要用于检测反光程度很厉害的平面物体，比如玻璃。轴光源能够凸显物体表面不平整，克服表面反光造成的干扰，主要用于检测物体平整光滑表面的碰伤、划伤、裂纹和异物。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，PCB板引导定位，包装条码识别。用案例：测项目：反光平面裂纹检测使用同轴光源可以清晰地检测出表面的裂纹(实物图）效果图）么知道自己需要的是不是同轴光源呢？可以先了解一下自己的被测物需要检测的部分是什么？例如划痕、缺陷等。还需要注意物体的表面是属于反光的镜面还是粗糙的平面，或者是曲面等不规则形状。而且物体的材质与表面颜色也很重要，因为有些颜色会吸光。在分析了解了这些大概情况，可以大致的知道自己需要选择的光源类型及颜色。

机器视觉光源选型需要注意什么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。