在進行視覺光源方案評估時,應(yīng)預(yù)留多大的位置給視覺光源,是一個很考驗工程師的技術(shù)問題。
評估時,如果前期機構(gòu)設(shè)計未提前做光源測試驗證,后期大概率會出現(xiàn)機構(gòu)預(yù)留空間過小的難題。即實際可用的光源往往比原來預(yù)留的位置大,從而與機構(gòu)發(fā)生干涉;如果為了滿足尺寸要求,采用可安裝的小光源,極可能因光源不符導(dǎo)致成像質(zhì)量差,照射效果不理想等問題,從而影響整個項目的進展。最終還是需要根據(jù)實際光源大小,不得已改動機構(gòu)安裝空間,整個過程費時費力。
因而在評估視覺方案時,前期做好光源選型評估尤為重要,目前大部分的視覺方案都是先進行打光測試,確定好光源大小與高度后,再進行視覺部分的機構(gòu)設(shè)計,這對后期整個項目順利開展會有很大幫助。
二、選型案例
下圖是兩張光源大與小的成像對比圖:圖1由于光源小、導(dǎo)致光斑不能覆蓋視野區(qū)域;圖2光源大小合適,能覆蓋整個視野區(qū)域,整體效果均勻,檢測特征明顯。


那我們怎樣才能在未經(jīng)初期打光實測的情況下,選擇大小合適的光源呢?在拿到測試樣品后,我們需要去了解檢測特征,判斷光源的光路類型與顏色,當選好這些后,我們就可以判斷所需光源的大小了。
這里主要有三點作為參考依據(jù)。第一點:照射方式,照射方式有兩種,一為正面照射,二為底部背光照射;第二點:鏡頭選擇,鏡頭有兩種,分別為FA鏡頭及遠心鏡頭;第三點:光源架構(gòu)光源的工作距離與視野大小。
三、照射方式
由正面照射方式去判斷檢測產(chǎn)品面是否光滑反光,不反光的面對光源大小要求不高,大概為視野的1/2大小的光源即可。
重點以反光面為例去判斷如何選擇光源的大小,首先需檢測反光面上的特征,需將光斑布滿整個視野均勻成像,這樣能有更好的對比度。
同時要知道出三個參數(shù):相機的靶心尺寸、相機到檢測面的工作距離、視野大?。ㄒ曇伴L與寬對應(yīng)的是相機芯片的長寬)。其次鏡頭是FA鏡頭還需了解下夾角參數(shù)。這樣可以得出相機鏡頭的投射角度與反射角度,如下圖(圖3、圖4、圖5),可以看到投射與反射形成的一個W狀的圖形,如果光源在投射角度外(如圖3),反射角度內(nèi)就會有光斑存在;如果光源在反射角度臨界位置(如圖4),那成像的視野邊就會看到光斑;只有光源在反射邊(W)以外(如圖5),這樣才是一個均勻的成像效果圖。






底部背光照射同理,但是不需要計算反射角,光源離檢測面越遠投射的角度延伸寬度距離就越大,F(xiàn)A鏡頭選擇背光時可以這樣去計算評估。如下圖所示:



四、鏡頭選擇
上面的兩種照射方式只說到FA鏡頭,并且圖文也是以FA鏡頭舉例參考,那么還有一種鏡頭需要說明,也就是常用的遠心鏡頭,遠心鏡頭基本為平行光路類型,所以在配合遠心鏡頭選擇光源大小時,我們只需要比實際的視野略大一點即可。如下圖所示:


五、光源架構(gòu)光源的工作距離與視野大小
已知相機靶心與工作距離、鏡頭夾角、光源工作距離與視野后,就可以通過計算來確定光源的大小。同時還可以通過CAD等繪圖軟件按參數(shù)繪制出圖形,直觀的看出光源的光斑在哪個位置,確定是否選到大小合適的光源。如下圖所示:


當鏡頭為普通FA鏡頭時,由相似三角形的特征可得到光源工作距離Wd與面光長L度的關(guān)系:
六、結(jié)語
以上就是視覺光源在選型時常用的方法,希望對大家有幫助。在機器視覺檢測方案中,視覺光源選型是重要的組成部分,光源方案的正確選擇有利于整個視覺系統(tǒng)的順利完成,合適的光源可有效能節(jié)省成本及機構(gòu)安裝空間。
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