一般采用加防护屏的方法,减少环境光的影响。可作为 CCD 照明光源主要有以下几种:
(1)普通白炽灯;(2)激光光源;(3)发光二极管。
光源的使用是为获得一幅最佳待测图像,让被测物体特征从复杂背景中凸现出来。使用的照明方法有很多,比较常用的有:(1)同轴光源;(2)低角度光源;(3)背光源。
(2) 光学镜头简介
被测物的图像通过一个透镜聚焦在敏感元件上,如同照相机拍照一样。所不同的是照相机使用胶卷,而视觉系统使用的是视觉传感器来捕捉图像,传感器将可视图像转化为电信号,便于计算机处理。选取机器视觉系统中的摄像机应根据实际应用的要求,其中摄像机的透镜参数是一项重要指标。透镜主要的参数有四个:放大倍率、焦距、景深和透镜安装接口类型。按焦距不同分为:变焦镜头、定焦镜头、标准镜头和远望镜头等。机器视觉中的镜头一般由一组透镜和光阑组成。
普通镜头一般具有如下光阑:
1)孔径光阑:为了调节镜头的进光量,普通镜头都具有光圈调节环。调节环转动12时带动镜头内的黑色叶片以光轴为中心做伸缩运动,称为可变孔径光阑。
2)视场光阑:镜头中决定成像面大小的光阑称为视场光阑。
3)消杂光光阑:由非成像物点射入镜头的光束或由折射面和镜筒内壁反射产生的
光束统称为杂光。杂光会使镜头像面产生明亮的背景,必须加以限制。镜头的镜管通常被加工成螺纹状并涂以黑色漆以消除杂光。
(3)照明光源设计及其原理
对于机器视觉系统来说,图像是唯一的信息来源,而图像的质量是由光学系统的选择来决定。而且,由图像质量差引起的误差不能用软件纠正,因此照明光源设计显得尤为重要。
照明系统是机器视觉系统的关键组成部分。其主要任务就是产生合适的照明及确定准确的物像位置关系,保证得到足够对比度和清晰度的图像。设计时要使感兴趣区域与背景区域区分明显,加强对比度;增强待测目标边缘的清晰度;抵消杂光、消除阴影。考虑到被观察目标的视场和 CCD 相机对光照的敏感性,照明的均匀性,且光源只能设置在远离观测对象的区域,要求设计复杂的照明光学系统。通过分析,在照明系统中将采用 LED 光源,因其具有照明度高、便于亮度调节的特点,引入准直管的方式实现均匀照明。
照明系统的设计应重点考虑 几个基本因素,分别为:
1) 镜头的视场
在照明系统的设计中,应根据被测对象的尺寸确定镜头的视场。而后,再根据镜头视场的大小决定最佳的照明系统。
2) 照明系统与工件的间距
在系统设计中,需全面地了解镜头到工件的距离,照明系统到工件的距等,从而确定光源与工件的距离。
3) 工件的外形、条件及颜色
照明的选择是由工件表面的形状、平坦度、光滑程度等条件决定的。最佳的照明颜色(红、兰、绿、白)可通过检测工件或被检测区域的颜色来决定。
(4)照明方式
在视觉系统中,一般来说照明方式的设计应该遵循以下原则:
第一,确定被测部分或特征,使被测部分或特征清楚地与周围的背景区分开。例如,使两者的灰度值的差别尽可能地大,尽量增强被测部分或特征边缘的对比度等。因为人们用透视、阴影、视差和个体经验等线索从图像中得到的信息不同,系统必须使用预定好的程序,例如滤波、图像减运算、边缘增强等技术才能从图像中找到所需的信息,所以如果可以把将要检测的物体和背景清楚的分开,就可以大大减少图像处理算法的复杂度,从而减少图像的运算时间,也减少了软件的开发时间和难度。 Matlab生产自动化实验系统机器视觉单元设计+CAD图纸(5):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_276.html