一套完整的視覺檢測系統主要包含圖像采集部分圖像分析部分，而圖像采集部分主要有工業相機、工業鏡頭以及機器視覺光源承擔，今天我們主要介紹機器視覺光源的相關基礎知識及選型技巧。
首(shou)先我(wo)們(men)需(xu)要了解，機器視覺中的光源起到哪些作用(yong)： 

1. 照亮目標，提高亮度；
2. 形成有利于圖像處理的成像效果，降低系統的復雜性和對圖像處理算法的要求；
3. 克服(fu)環境光干擾，保證(zheng)圖像穩定性(xing)，提高(gao)系(xi)統的精(jing)度、效率；

        通(tong)過恰當的(de)(de)(de)光(guang)源照明設計，可以使圖像中的(de)(de)(de)目標信(xin)息與背景信(xin)息得(de)到最(zui)佳(jia)分離(li)，這樣不(bu)僅(jin)大(da)大(da)降低圖像處理的(de)(de)(de)算法(fa)難度(du)，同時提(ti)高(gao)(gao)系統的(de)(de)(de)精度(du)和可靠(kao)性(xing)(xing)，但(dan)非常遺憾，目前沒有一(yi)個通(tong)用(yong)的(de)(de)(de)機器(qi)視(shi)(shi)覺照明系統，可以應對(dui)不(bu)同的(de)(de)(de)檢測要(yao)求(qiu)，因(yin)此(ci)針對(dui)每個特(te)定的(de)(de)(de)案例，都需(xu)要(yao)設計適應的(de)(de)(de)照明裝置，以達到最(zui)佳(jia)效(xiao)果，而不(bu)合適的(de)(de)(de)照明，則會引起很(hen)多問題(ti)，機器(qi)視(shi)(shi)覺光(guang)源如(ru)此(ci)重要(yao)，卻往往被很(hen)多人忽視(shi)(shi)。 目前機器(qi)視(shi)(shi)覺光(guang)源主要(yao)采用(yong)LED（發光(guang)二極(ji)管(guan)），由(you)于(yu)其(qi)形(xing)狀自由(you)度(du)高(gao)(gao)，使用(yong)壽命(ming)長(chang)、響應速(su)度(du)快、單色性(xing)(xing)好、顏(yan)色多樣、綜合性(xing)(xing)價比高(gao)(gao)等特(te)點在行業內(nei)廣泛應用(yong)：

一、形狀自由度
       一個LED光源是由許多單個LED組合而成的，因而跟其他光源相比，可做成更多的形狀，更容易針對用戶的情況，設計光源的形狀和尺寸。

二、使用壽命長
       為了使圖像處理單元得到精確的，重復性好的測量結果，照明系統必須保證相當長的時間內能夠提供穩定的圖像輸入。LED光源在連續工作10,000到30,000小時后，亮度衰減，但遠比其他型式的光源效果好。此外，用控制系統使其間斷工作，可抑制發光管發熱，壽命也將延長一倍。
三、響應速度快
       LED發光管響應時間很短，響應時間的真正意義是能按要求保證多個光源之間或一個光源不同區域之間的工作切換，采用專用控制器給LED光源供電時，達到最大照度的時間小于10s。
四、顏色多樣
       除了光源的形狀以外，得到穩定圖像輸入的另一方面就是選擇光源的顏色。甚至相同形狀的光源，由于顏色的不同得到的圖像也會有很大的差別。實際上，如何利用光源顏色的技術特性得到最佳對比度的圖像效果一直是光源開發的主要方向。
五、綜合性運營成本低
       選用(yong)低廉而(er)性能沒有保證的(de)(de)產品(pin)，初次(ci)投資的(de)(de)節省很快會被日常(chang)的(de)(de)維護、維修費用(yong)抵消。其他光源不(bu)僅耗電是LED光源的(de)(de)2-10倍(bei)，而(er)且(qie)幾乎每月就要更(geng)換，浪費了維修工(gong)程師許多(duo)寶貴的(de)(de)時間。而(er)且(qie)投入使(shi)用(yong)的(de)(de)光源越多(duo)，在器件更(geng)換和人(ren)工(gong)方面(mian)的(de)(de)花費就越大，因(yin)此(ci)選用(yong)壽(shou)命長(chang)的(de)(de)LED光源從(cong)長(chang)遠看是很經濟的(de)(de)。

01 機(ji)器視覺照明技術基礎(chu)知識

1）照射方式
       選擇不同的光源，控制和調節照射到物體上的入射光的方向是機器視覺系統設計的最基本的參數，它取決于光源的類型和相對于物體放置的位置.
       一般來說有兩種最基本的方式：直射光和漫射光，所(suo)有其它的方式(shi)都是從這二種方法中延伸出(chu)來的。

       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；
       漫射光：入射光來自多個方向，甚至于所有的方向，它不會投射出明顯的陰影；
2）反射方式
       物體反(fan)(fan)射(she)光(guang)線有兩種不同的反(fan)(fan)射(she)特性(xing)：直反(fan)(fan)射(she)和漫反(fan)(fan)射(she)。

        直反射：光線的反射角等于入射角。直反射有時用途很大，有時又可能產生極強的眩耀。在大多數情況應避免鏡面反射。
       漫反散：照射到物體上的光從各個方向漫散出去。在大多數實際情況下，漫散光在某個角度范圍內形成，并取決于入射光的角度。3）顏色 光譜中(zhong)很(hen)大的一部分電磁波譜是人眼可(ke)見的，在這個(ge)波長范(fan)圍內(nei)的電磁輻射被稱(cheng)作可(ke)見光，范(fan)圍在400nm至760nm之間（有的人可(ke)以觀測到380nm-780nm），即(ji)從紫色(se)380nm到紅色(se)780nm。

       色(se)(se)(se)(se)(se)環就是在可(ke)(ke)見光光譜(pu)中的(de)(de)(de)色(se)(se)(se)(se)(se)彩進(jin)行(xing)排序，形成紅(hong)色(se)(se)(se)(se)(se)連接到另一端(duan)的(de)(de)(de)紫色(se)(se)(se)(se)(se)，機器視覺種應用(yong)到色(se)(se)(se)(se)(se)環通(tong)常包括6種不同的(de)(de)(de)顏色(se)(se)(se)(se)(se)，分(fen)為(wei)兩(liang)大類(lei)：暖(nuan)色(se)(se)(se)(se)(se)和(he)冷(leng)色(se)(se)(se)(se)(se)，暖(nuan)色(se)(se)(se)(se)(se)由紅(hong)色(se)(se)(se)(se)(se)調構成，冷(leng)色(se)(se)(se)(se)(se)來自于藍色(se)(se)(se)(se)(se)調，通(tong)常用(yong)相反色(se)(se)(se)(se)(se)溫(wen)的(de)(de)(de)光線照射(she)，圖(tu)像可(ke)(ke)以(yi)達到最高級別的(de)(de)(de)對比度，相同色(se)(se)(se)(se)(se)溫(wen)的(de)(de)(de)光線照射(she)，可(ke)(ke)以(yi)有效濾除，因此靈活利(li)用(yong)色(se)(se)(se)(se)(se)溫(wen)特性，對我們選擇光源很有幫助。

4）明視場和暗視場 明(ming)(ming)(ming)視場是最常用的照明(ming)(ming)(ming)方(fang)案，采用正面直射光照射形成(cheng)，而(er)暗(an)視場主要由低角度(du)或背光照明(ming)(ming)(ming)形成(cheng)，對(dui)于(yu)不(bu)同項(xiang)目檢測需求，選擇(ze)不(bu)同類型的照明(ming)(ming)(ming)方(fang)式，一般來說暗(an)視場會使背景呈現黑暗(an)，而(er)被檢物體則呈現明(ming)(ming)(ming)亮。

5）光源分類 目前主要有以下集(ji)中分類方式：

        a）顏色常用光(guang)源(yuan)顏色(se)集中在(zai)可見光(guang)范圍(wei)，主要(yao)有白光(guang)（復合光(guang)）、紅色(se)、藍(lan)色(se)、綠(lv)色(se)，另外(wai)紅外(wai)光(guang)也比(bi)較普及，而紫外(wai)光(guang)由(you)于各種原因，應用較少； b）外形各廠家會根據不同光(guang)(guang)(guang)源(yuan)外(wai)形(xing)(xing)特性進(jin)行分類(lei)，也是目前的主流分類(lei)，比如環形(xing)(xing)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)、環形(xing)(xing)低角度光(guang)(guang)(guang)源(yuan)、條形(xing)(xing)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)、圓頂(ding)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)（碗光(guang)(guang)(guang)源(yuan)/穹(qiong)頂(ding)光(guang)(guang)(guang)源(yuan)）、面光(guang)(guang)(guang)源(yuan)等； c）工作原理/特性不同的應用(yong)方(fang)式(shi)或者(zhe)原理進行分類，主要(yao)有(you)無影光(guang)(guang)源(yuan)、同軸光(guang)(guang)源(yuan)、點光(guang)(guang)源(yuan)、線(xian)光(guang)(guang)源(yuan)、背光(guang)(guang)源(yuan)、組合(he)光(guang)(guang)源(yuan)以及(ji)結構光(guang)(guang)源(yuan)等；

02 常見的光源類型及(ji)照明方式

        1. 一般目的的照明（直接照明）：光直(zhi)接射向(xiang)物體(ti)，得(de)到(dao)清楚的影(ying)像。

       當我們需要得到高對比度物體圖像的時候，這種類型的光很有效。但是當我們用它照在光亮或反射的材料上時，會引起像鏡面的反光。通用照明一般采用環狀或點狀照明。環光是一種常用的通用照明方式，其很容易安裝在鏡頭，可給漫反射表面提供足夠的照明。 2. 暗場照明：暗場照明(ming)是相對于物體表面提供低角度照明(ming)。

       使用工業相機拍攝鏡子使其在其視野內，如果在視野內能看見光源就認為使亮場照明，相反的在視野中看不到光源就是暗場照明。因此光源是亮場照明還是暗場照明與光源的位置有關。典型的，暗場照明應用于對表面部分有突起的部分的照明或表面紋理變化的照明。 3. 背光照明：從(cong)物體(ti)背面射過來(lai)均勻視場的(de)光，通(tong)過相(xiang)機可以看到(dao)物面的(de)側面輪廓。

        背光照明常用于測量物休的尺寸和定物體的方向。背光照明產生了很強的對比度。應用背光技術時候，物體表面特征可能會丟失。例如，可以應用背光技術測量硬幣的直徑，但是卻無法判斷硬幣的正反面。4. 漫射照明：連續漫反射照明應用于物(wu)體(ti)表(biao)面(mian)的(de)反射性(xing)或者表(biao)面(mian)有復雜(za)的(de)角(jiao)度。

       連續漫反射照明應用半球形的均勻照明，以減小影子及鏡面反射。這種照明方式對于完全組裝的電路板照明非常有用。這種光源可以達到170立體角范圍的均勻照明。 5. 同軸照明：同軸(zhou)光(guang)(guang)的形(xing)成--通過(guo)(guo)垂直(zhi)墻壁出來的發散光(guang)(guang)，射到一個使光(guang)(guang)向下的分光(guang)(guang)鏡上(shang)，相機(ji)從(cong)上(shang)面通過(guo)(guo)分光(guang)(guang)鏡看物體。

       這種類型的光源對檢測高反射的物體特別有幫助，還適合受周圍環境產生陰影的影響，檢測面積不明顯的物體。

       6. 偏振片：只允許(xu)振(zhen)動方向平行于其允許(xu)方向的光(guang)能(neng)通過，垂直分量被截止。

        針對具體的(de)應用，從眾多的(de)方案(an)中選擇(ze)一個最(zui)好的(de)照明(ming)系統是整個圖像處理系統穩定工作的(de)關鍵。

        深圳市雙翌光電科技有限公司是一家以機器視覺為技術核心，自主技術研究與應用拓展為導向的高科技企業。公司自成立以來不斷創新，在智能自動化領域研發出視覺對位系統、機械手視覺定位、視覺檢測、圖像處理庫等為核心的20多款自主知識產權產品。涉及自動貼合機、絲印機、曝光機、疊片機、貼片機、智能檢測、智能鐳射等眾多行業領域。雙翌視覺系統最高生產精度可達um級別，圖像處理精準、速度快，將智能自動化制造行業的生產水平提升到一個更高的層次，改進了以往落后的生產流程，得到廣大用戶的認可與肯定。隨著智能自動化生產的普及與發展，雙翌將為廣大生產行業帶來更全面、更精細、更智能化的技術及服務。