打光技巧导引

1、视觉系统打光技巧导引第一章 光源指引I. 简介光源是安装视觉系统的一部分，其需要或多或少的试验。实际上，面对一个新的应用系统，我们无法也不可能预言，何者是得到最佳结果的正确光源摆设。此部分指引与打光技巧，尽可能包含一些最有效率的用法，以下便是各主题的介绍。 II. 照度对于高速的生产线，我们选用Checker上快速的快门。当我们使用快速的快门，我们就需要较高的亮度，如低电压聚光灯、荧光型的背光灯及光纤的照明设备；对于低速的生产线，这些型式的光源皆可使用。使用一般的background光源及日光做为照明设备，并不是一个好方法，它无法提供一致的照度。一般来说，我们应使我们的检验系统有充足的亮度，使

2、影像上光源亮度的变化所造成的影响降低。 低电压的灯及荧光灯有一定的寿命，而且它的亮度会随着使用时间而降低。我们建议使用一个能保持一定照度的灯来取代它，或者由于目前的光源并不是很贵，当光使用到剩一半寿命便换掉，以达到最好的效果。 III. 安装任何光源的设置，其位置与角度皆需经过最后的调整，以确定能达到最好的效果。任何光源的移动，皆会影响到我们影像清晰与否 IV. 光的波动当使用快门速度低于20ms，光源的主频率降低时，会产生所谓的beating效应产生。一般的光纤灯源，标准的荧光灯及低压的灯源，都是由无法调整控制的供应器驱动。beating的现象，会导致影像平均亮度产生波动，使我们几乎不可能安

3、装一个可靠的检验系统。所以我们可使用直流供应的低压灯泡、高频的荧光灯、LED等避免问题的发生。 V. 前光源此种光源一般用户在需检测物体的表面特征的简单应用上。这是一种最简单的光源摆设型式，光源与Checker摆设同一边，将光照射在检测物上。典型的摆设与检测物成45度的倾斜，照射在检测物表面上，如此可使检测物表面得到最佳亮度而不会有太多的反射。在第二章打前光源的技巧中，会有进一步的说明。 VI. 背光源此种光源主要应用在我们需检测物体轮廓的时机。这是一个装设简单且直截了当的方法；将一个扩散光源置于检测物后方，Checker就可以在前方看到产生的轮廓。此种方式需使光源能通过检测物的前后两侧，所以

4、它并不是适用在所有场合。在第三章打背光源的技巧中，将有进一步的说明。 VII. 复合光源的摆设对一些检测系统，简单的打光技巧并不适用。当检测高度反光的表面、凹洞的内部、彩色的检测物、或有量测高度，需更复杂的解决方式。我们在第四章进阶的打光技巧中，有更多的说明。第二章 打前光源的技巧I. 直向型前光源这是一个很容易的技巧，使用一个或多个光源直接照射在检测物上。试着使用数个灯源，将它们置于检测物与Checker之间，移动不同距离与角度，看看影像亮度的变化。有一些案例，检测物体影子所投射的特征，较之检测其本身的特征，效果反而来得好。对于检测小物体，我们可使用1M-DSL1低压聚光灯及1M-LFL1型

5、LED矩阵灯；检测较大的物体，可使用1M-FSL1狭窄的带状灯状或1M-FSL2宽的带状灯。这种技巧使用在检测物体表面特征是否存在，如组合检测或计算特征出现的数量；比较不适合检测表面会反射的检测物。 II. 扩散型前光源使用扩散光，会使影像的对比降低，一些特征会变得更清楚。将数个扩散光置于Checker与检测物之间，变换不同的距离与角度，我们可以很容易比较出，直向型前光源之间亮度对比的不同。对于检测小物体，我们建议使用1M-DSL1低压聚光灯加上1M-DDK1扩散光套件；对于检测较大的物体，可使用1M-FBL1或1M-FBL2型的背光灯。这种技巧使用在，当直向型前光源产生的影像对比太强，而使得

6、检测物的重要特征反而无法识别的时候。 III. 环形光源当我们检测的检测物是圆形时，使用环形的光是一个不错的方法。它使光能很平均的照射在检测物上，试着改变光源的高度，我们将看到它在改变检测物的清晰度上有很大效果。若是小型的物体，我们可使用1M-LRL1型LED环型灯；若是检测大型的物体，则可使用-FRL1环形灯或1M-FRL2扩散型环形灯。这种技巧通常使用在检测环形的检测物。因其可提供很平均的照明，所以也可使用来观察小物体或大型物体的一个小区域。 IV. 低角度光源若要强调检测物低浅表面的特征，打低角度的光是一个很实用的技巧。光源与被检测的检测物间保持一个小角度的夹角，这样光就只有约略的打在检

7、测物上。其结构的特征会很明亮而与检测物表面暗的背景产生对比。在光源的角度保持不变的情况下，这种技巧可以可靠地使检测物呈现出来。检测小型的物体，我们建议使用1M-DSL1低压聚光灯及1M-LFL1型LED矩阵灯；检测大型的物体，可使用1M-FSL1带状灯。这种技巧会强调出检测物表面的尘埃、小凹痕、螺纹、刮痕等特征。第三章 打背光的技巧I. 扩散型背光源打背光，可提供影像很高的对比且容易安装。其应用在检测物的轮廓能显现检测的特征的情况下。检测物是置于Checker与光源之间的。对某些生产线而言，这也许不太可能做到。检测物呈现黑色而与白色的背景对比。要注意的是，不要使Checker感测芯片感测过饱和

8、，而使检测物呈现轮廓比实际小。若有必要，应缩小光圈或减慢快门速度，以避免过饱和情形发生。试着改变光源与检测物的距离，来调整被背光环绕检测物屏蔽区域。检测小的物体，我们可使用1M-LBL1背光灯或1M-DSL1低压聚光灯加1M-DDSK1扩散光套件；检测较大的物体，则可使用1M-FBL1或1M-FBL2背光灯。打背光通常是应用在物体的量测、穿洞的检验、计数边界的数量及计算面积等。 II. 遮背式背光源打扩散型背光，无法正常的检测透明或半透明的物体，遮背式背光(Dark Field Lighting)的照明设备，正是补足这方面材质检测上的不足。其方法是：将检测物同形状的屏蔽置于背光源上，使得背光源

9、被遮蔽的范围比检测物稍微大一些。如此一来，检测物会呈现黑暗，其余部分会显得光亮。对于检测小物体。我们可使用1M-LBL1型LED背光灯或1M-DSL1加1M-DDK1扩散光套件；对于检测较大的物体，我们可以使用1M-FBL1及1M-FBL2背光灯。遮背式背光，对玻璃及透明或半透明的塑料品的边、暇疵、缺陷、或附着在其表面上的小物体等检测，可以突显出效果来。第四章 进阶的打光技巧I. 高扩散型光源此打光技巧主要应用在检测物表面的反射性很强的情况下，这可避免如镜子面及影像中会闪光的部分，而使一些重要的细节可能被隐藏在这些闪光中，图4-1左边显示大型的扩散板环绕在检测物的四周，这檥可以从材料的后方打散

10、光线或从材质的底下或旁边吸收光线，扩散板的作用像一个很大且均匀的光源。我们可试着改变扩散板的大小、位置，及光源的方向，如图4-1左边所示。图4-1右边是使用一个半球形的扩散光，上方有一个小洞，使Checker可以看到里面的检测物，半球形光可以打散材质外面的光线或从底下吸收材质的光线，这样的技术给我们一个很均匀的照明设备，但可能对很多生产线而言，很难做到这样，因为其洞是在球形的上面，有可能会检测到物体的反射。这种技巧可应用在检测会反射的曲面及检测有光泽组件上的特征有无出现。 II. 偏光镜光源偏光镜可以使不必要的反射造成的亮度显著减少，图4-2左边显示一片偏光镜架设在Checker镜头的前面，偏

11、光镜可以调整出一个最好的角度来降低反射，虽然图上是将偏光镜架设在Checker外面，但我们也可以将它使用螺丝固定在Checker上(Checker的序号需大于298)，所需调整的角度需在安装时就固定，也就是说在安装时我们就必须调整出一个最佳的角度。图4-2右边是使用两个偏光镜来取像，其取像就是穿过光源的偏光镜及物体本身反射的光线，偏光镜需整个覆盖在光源上；而第二个偏光镜必须架设在与光源的偏光镜成90度的方向，当然，这第二个偏光镜可固定在Checker上。使用一个偏光镜可以在某个角度降低所见物体表面反射，使用两个偏光镜则可以降低复杂曲面的反射，如观察塑料袋中的物体。 III. 滤色镜光源大部分的

12、检测系统都是使用灰阶的影像，影像中不同的颜色通常是呈现一样的亮度，当影像中的某一种颜色要被分离出来时，滤色镜就派上用场了。图4-3左边显示一个检测物打白光再加上一个滤色镜于检测物及Checker之间。选择一个适用的滤色镜，可使一些颜色变暗，而其他颜色依然还是保持明亮；这些颜色就可以使用与其相关的亮度来检测。虽然我们在图上看到滤色镜是放在Checker外面的，实际上，我们也可以把它用螺丝固定在Checker内部(只要Checker的序号大于298)。图4-3的右边，显示一检测物使用单色LED来打光，这些光本身会加强某种颜色，而滤色镜就可以使用来过滤掉LED以外的颜色所造成的影响。红外线与紫外线光

13、源其频率已超过可见光的范围，对某些特殊例子也是一种很实用的光源。滤色镜增加影像中颜色的信息，可用来检测我们所要的颜色是否正确显现，它也可以用来增进多色物体的变化部分的对比。 IV. 同轴光源此种照明设备，光源与镜头同方向出去，就像镜头本身就是一个光源一样。使用一个半透镜以45度角置于Checker前方，从镜子的旁边打扩散光。一半的光线会经镜子反射到物体上，另一半则穿过镜子而消失掉；至于从物体反射回来的光线，一半传回来穿过镜子，而在Checker上成像，另一半则穿过镜子而消失掉。同轴光可以用很均匀的光线来照一个洞，就算洞很深，它也办得到。若用其它的型式的光源，可能会在洞的底部产生阴影。 V. 显现构造光源显现构造光源，可以使检测物的深度信息从前视图中抽离出来。通常使用雷射加上一个线型聚光的镜头，产生一条与Checker成某一个角度的光线，投射在检测物体上。由于周围的光会被抑制，使呈现在影像中的雷射光线部分较之其余部分会显得很亮。如图4-5中影像中的线，是和检测物的高度成一比例的偏斜。量测出线上各点的位置，则物体的输廓就可以被估计出来。此技巧的设置方法，就是如我们图4-5中的两者之一。一个较简单的方法