光源、照明方法、相機與鏡頭配套原則、PPI

光源
環形光源RL、條形光源BL、點光源NSPL(專用控制器)、四面可調光源ROL、圓頂光源DL、面光源HFL/FL、無影光源、特殊光源(紫外光源、紅外光源、定製顏色光源)、線光源(配合線陣相機使用)
同軸光源COL/COPL:標準同軸光源、同軸平行光源(專用控制器),適用於反射度極高的物體,如金屬、玻璃、膠片、晶片等表面的劃傷檢測;

視野大小
一般情況下,根據所要拍攝的視野大小就可以確定相機的工作距離。在鏡頭一定的情況下,當減小視野時,需減小工作距離(當工作距離改變時,鏡頭可能無法清晰聚焦,需要調節焦環,即改變像距的大小,當調節焦環無法清晰成像時,需要考慮加接圈(增加像距大小));當工作距離不變的情況下,增大視野,則需要減小鏡頭焦距大小,焦距太小時,圖像畸形變大,因此需要綜合考慮。

工作距離
圖像在焦距範圍內,物體與相機鏡頭前端的距離。它限制了視覺系統以及和視覺系統一起工作的設備所需要的空間,當物體與鏡頭之間的距離受到限制,可以通過改變像空間(鏡頭與圖像),就可以改變工作距離。
在選擇相機鏡頭時,應該考慮如景深、焦距、工作距離等因素。

標準方差:sqrt(每個值與平均值求差的平方和)

PPI,圖像分辨率指圖像中存儲的信息量。典型的是以每英寸的像素數來衡量,圖像的分辨率和圖像尺寸的值一起決定了文件的大小,即文件大小與圖像分辨率的平方成正比。如果保持圖像尺寸不變,圖像分辨率提高一倍,則其文件大小增大爲原來四倍。描述分辨率的單位:dpi點每英寸、lpi線每英寸、ppi像素每英寸;lpi等於ppi的一半。

景深
在聚焦完成後,在焦點前後的範圍內都能形成清晰的像,這一前一後的距離範圍,叫做景深。在鏡頭前方有一段距離範圍

控制器
模擬控制器:小型模擬控制器、模擬控制器、大功率模擬控制器
數字控制器:支持485/232協議、多通道可選擇、支持數顯功能、支持手動調節功能
頻閃增亮型控制器
恆流控制器:點光控制器、線光控制器

光源項目選型需求表
實驗目的:相機選型、鏡頭選型、光源選型
檢測內容:缺陷檢測、尺寸測量、定位、其他
視野大小:XXX*XXX、視野內產品數量
檢測精度與效率:精度、效率
現場環境:靜止/運動拍照、運動速度、背景顏色或材質、干擾光、檢測工位數
相機:分辨率、芯片大小、曝光時間
鏡頭:焦距或放大倍率、工作距離
光源:外形要求、工作距離

常見光源(260-1000nm)
主要:紅660綠525藍470白
其他:紅外、紫外

光的互補色
暖色光:紅橙黃
冷色光:綠藍紫
互補光:如果某兩種光以一定比例混合,可以成爲白光,則這兩種光稱爲互補光
紅—綠、橙—藍、黃—紫互爲互補色,使用互補色照射物體時,在黑白相機內物體呈現接近黑色,根據色環,用相反的顏色照射,可以達到最高級別的對比度。
冷色光照射冷色光物體,暖色光照射暖色物體,顏色會變亮;冷色光照射暖色物體,暖色光照射冷色光物體,顏色會變暗。

案例
銀色底板上塗有銅色膠水--------採用紅光照射,膠水部分亮度增大,銀色背景變暗
銀色底板上貼有×××反光塑膠模---------採用藍光照射,貼膜爲黑色,銀色背景暗色

照射光種類
直射光、漫射光(減少光斑)

照明方法
暗視野照明:低角度環形光照射檢測物體,被測物體平整則不反光到鏡頭,不平整則改變法線,反光到鏡頭。
明視野照明
背光照明:適合透射照明檢測產品的邊緣輪廓,及透光物體的密度變化等。不同物質、厚度、密度不一樣,在光穿過他們時,穿透率不同,背光是檢測光學密度差異的最好方法。
平行背光在看產品邊緣及測量尺寸時,整個邊緣對比度比普通背光要高。
案例:採用明視野照明和暗視野照明分別拍攝一個手機屏幕,明視野照明的圖片中,屏幕爲白色,邊緣爲黑色,且在曝光正常的情況下,圖像偏小,曝光越大圖像越小;在採用暗視野照明的方法,手機屏幕爲黑色,邊緣爲白色,且在曝光正常的情況下,圖像大小正好,曝光越大,圖像越大。
銅片上劃痕用什麼打光方法:藍色低角度、紅色同軸光

紫外紅外應用
區別:波長、穿透力、擴散能力
紫外光UV:可選波長365nm、385nm。波長短、擴散率強。不可見光,需配合具有紫外靈敏度相機使用
紅外光:波長940nm。穿透力強,可忽略產品的顏色及部分紋路造成的影響

相機與鏡頭配套原則
MTF是空間分辨率的一種表徵方式,單位線對/mm。每個光學或光電成像器件都有各自的MTF。光學器件或光電成像器件的MTF越好,或者MTF對應的空間截止平率越高,證明器件自身的空間分辨率越好,越能看清更小的細節。MTF對應的空間截止頻率又叫極限空間分辨率。
鏡頭中的百萬像素,二百萬像素是指鏡頭空間分辨率,因爲鏡頭必須配合相機使用,爲了方便記憶鏡頭與相機的匹配關係,人們常採用對應相機的分辨率來命名鏡頭。以此給人帶來誤解,以爲二百萬像素分辨率相機對應二百萬像素鏡頭。其實鏡頭與相機對應的不是自身的分辨率而是各自的極限分辨率。
按目前公開的性能指標來說
100萬像素鏡頭------90線對/mm
200萬像素鏡頭------110線對/mm
500萬像素鏡頭------160線對/mm
因此100萬像素鏡頭配合相機的極限空間分辨率必須低於90線對/mm,其他類似。而決定相機極限空間分辨率並不是自身的像素分辨率,而是相機的單個像元尺寸大小。
相機的極限空間分辨率代表了相機能夠分辨空間最小細節,其計算方式可以理解爲:1/(單個像素尺寸2),單位:線對/mm。
相機與鏡頭的配套原則:鏡頭的極限空間分辨率 > 相機的極限分辨率,這樣才能實現最佳成像性能。
案例:ICX445芯片相機,其極限空間分辨率爲:1/(3.75
2) = 133.33線對/mm,所以應該選擇五百萬像素鏡頭。目前五百萬像素鏡頭比較貴,但computar公司推出的三百萬像素鏡頭,其極限空間分辨率達到了140線對/mm,所以也可以搭配此相機使用,並達到最好效果。

濾光鏡:
允許一個波段的光通過濾鏡,同時截止一定波長的光透過,可防亂光干擾
常用濾光鏡有:紫外濾鏡,藍光濾鏡,濾光濾鏡,黃光濾鏡,紅光濾鏡及紅外濾鏡和截止紅外濾鏡等。

偏振鏡:
偏振片與偏振鏡配合使用,偏振片加載在光源前端,起到起偏作用,偏光鏡加載在鏡頭前段,起到檢偏作用,調節偏振鏡,以此來減少甚至消除部分反光。

注:本文整理自網絡及資料

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