在機器視覺系統中,光源起著重要的作用,在光線不夠的情況下,需要檢測肉眼難以看的到的小標記、小劃痕的情況,光源該選擇哪種類型呢?
同軸光有利于表面小劃痕粗糙度的成像,那么什么是同軸光呢?
同軸光是一個箱式的形狀,它安裝在鏡頭正下方觀察軸上,可以直接照亮物體表面,通過光源在物體頂部的視窗,向下直視來拍攝圖像。有一個內部的發光面,發出垂直于觀察軸的光線,直接照射被測物,使相機可以捕捉到物體的鏡面反射光。
以CCS的同軸光源LFV3系列為例,
特點:可以對物體表面的微小不規則現象進行成像。


通過使用半透鏡,可使LED 擴散光落射在相對于相機軸的同軸上。
一、主要應用
光澤表面及鏡面的缺陷、損傷、刻印與凹陷檢測
印制電路板的圖案檢測
玻璃尺寸測量
樹脂成型品的損傷與凹陷檢測等
二、成像案例
1、來對比不同種類光源拍攝的印在板上的印字圖像:

直射光下表面雕刻成像

同軸光下表面雕刻成像
直射光表面雕刻效果不明顯。使用同軸光,由于折射率差異可以看到表面雕刻比較突出的成像。
2、塑料瓶蓋上的劃痕成像效果
由于光線不足劃痕不明顯,在一般光源下看不出劃痕,在同軸光源下劃痕明顯


一般光源下劃痕成像效果

同軸光下劃痕成像效果
點光源和同軸光源的區別
點光源也可以像同軸光源一樣,從正上方照射被測物,有些鏡頭外殼側面附有同軸光專用凹槽,可以將點光源從孔中插入鏡頭中,這樣可以節省空間且易于安裝,但是也有缺點,在反射率低的物體上可能會出現熱點/光斑。
對鏡頭蓋頂部成像時,視場的中心部分變得非常明亮,這種現象叫熱點。
使用同軸光對鏡頭蓋進行成像時,可以看到整個視場被均勻的照亮,圖像沒有產生熱點。

鏡頭搭配的點光源

鏡頭蓋

點光源下出現熱點

同軸光下均勻成像
三、同軸光源的選型要點
主要關注三點:均勻度、漏光對策、以及大小尺寸。
1、均勻度是指能從中心到周邊均勻的照亮整個視場。
發光表面的亮度不均勻會導致嚴重后果,如果照射發出的光線亮度不均勻,會導致投射在視場的亮度不夠,最終成像亮度會不均勻,這會直接影響檢測精度。
2、防漏光對策
當采用同軸光照射時會透過漫射板,使水平安裝的 LED 元件發出均勻光,然后使用反光鏡將光線彎曲90°,照射下方物體,然而有些從側面發出的光,沒有經過反光鏡就發出,影響最終成像,需要防止側面發光表面不會直接漏光,只有通過了反光鏡的光才能照亮,同光源發光面尺寸的正下方的物體。
3、尺寸大小
同軸箱式光源是箱形狀的光源,它的體積通常比點光源或者其他環形光大,由于它需要在鏡頭與物體之間的有限空間內進行安裝,因此盡可能緊湊的同軸箱式照明方式更為易于安裝,且在進行細微調整(如調整與物體的距離)時也更加靈活。
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