机器视觉(AOI)系统——光源及打光

机器视觉系统的核心部分是图像的采集（如何得到一幅好的图片）和图像的处理（如何找到最有效、最准确的算法）。所有信息均来源于图像，图像质量对整个视觉系统非常关键。

仅说在处理软件性能差异很微小的情况下，如何稳定、连续的获取好的图片。获取更好图片的途径：针对每个特定的应用实例，根据工件的特性和现场的环境，选择相应的光源，通过打光实验选择适合的打光方式，从而得到一幅好的图像。

一副好的图像应该具备如下条件：

1. 对比度明显，目标与背景的边界清晰

2. 背景尽量淡化而且均匀，不干扰图像处理

3. 与颜色有关的还需要颜色真实，亮度适中，不过度曝光

光源主要的作用：

1. 照亮目标，提高亮度

2. 形成有利于图像处理的效果

3. 克服环境光的干扰，保证图像稳定性

4. 用作测量的工具或参照物

选光源一般遵循以下过程：

1，了解项目需求，明确要检测（测量）的目标

2，分析目标与背景的区别，找出两者之间成像差异最大的光学现象；

3，根据光源与目标之间的配合关系，初步确定光源的发光类型；

4，实际光源测试，以确定满足要求的打光方式；

5，根据具体情况，确定适用于客户的产品

常见的打光方式分明场照明和暗场照明。

各种打光结构：

漫射背光源贯穿投射： 漫射背光源置于待测工件正下方，摄像系统垂直于工件和光源进行拍照

平行背光源贯穿投射： 平行背光源置于待测工件正下方，摄像系统垂直于工件和光源进行拍照

低角度直射光： 低角度光源照射，图像背景为黑色，即暗场照明。常用光源：条形光源、线型光、低角度环形光                        

高角度直射光：高角度光源照射，图像背景为白色，即明场照明。常用光源：高角度环形光、条形光、面光源、同轴光、点光。

散射光： 直射光从检测目标单侧照射，光线照射到微观粗糙结构时发生散射，没有散射的区域为暗场，在图像中亮度较低，发生散射的区域亮度比较高

应用技巧：保证透射性良好的情况下，尽可能选择波长比较短的光源

常用光源：线型光、条形光、点光等（大多数情况下需要特制光源）

漫射无影光： 直射光一般均匀性比较差。球积分光源采用半球漫反射面，面均匀性、方向性都很好。其他类型的无影光大都是采用特制的漫射板，在其表面将透射光线散射，进而获得均匀的光场。

常用光源：环积分光源，拱形光源、四边无影光源、环形无影光源、超大面积光源、灯箱式光源等。

颜色过滤与加强：不同的物质，化学成分不同，因此当光线照射在物体表面时，不同波长的光子会不同程度地吸收和散射，宏观上表现为不同颜色的光，反射率不一样。金银铜铝，对于波长比较短的光，铝和银的反射率远远高于金和铜。

应用实例：检测工件为 CCD感光芯片的基底电路，焊盘是镀银的，焊线是纯金的，检测目标为焊线是否断掉以及焊线在焊盘上焊接的位置。根据材料的反光特性，选择蓝色同轴光作为打光光源，镀银焊盘反射率比较高，图像中亮度比较高，焊线反射率比较低，在图片中为黑色，两者区分比较明显，此结构下得到的效果很稳定

同轴光路照射：

从上至下：相机、镜头、同轴光源、工件。光路垂直入射到工件表面，呈现出电池表面平整区亮度高，不平整区亮度低的明场效果。

表面划伤检测案例：多方向低角度方式