同轴光源 细小划痕都可以被“看见”

在机器视觉系统中,光源起着重要的作用,在光线不够的情况下,需要检测肉眼难以看的到的小标记、小划痕的情况,光源该选择哪种类型呢?

同轴光有利于表面小划痕粗糙度的成像,那么什么是同轴光呢?

同轴光是一个箱式的形状,它安装在镜头正下方观察轴上,可以直接照亮物体表面,通过光源在物体顶部的视窗,向下直视来拍摄图像。有一个内部的发光面,发出垂直于观察轴的光线,直接照射被测物,使相机可以捕捉到物体的镜面反射光。

以CCS的同轴光源LFV3系列为例,

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特点:可以对物体表面的微小不规则现象进行成像。

通过使用半透镜,可使LED 扩散光落射在相对于相机轴的同轴上。

一、主要应用

光泽表面及镜面的缺陷、损伤、刻印与凹陷检测

印制电路板的图案检测

玻璃尺寸测量

树脂成型品的损伤与凹陷检测等

二、成像案例

1、来对比不同种类光源拍摄的印在板上的印字图像:

直射光下表面雕刻成像

同轴光下表面雕刻成像

直射光表面雕刻效果不明显。使用同轴光,由于折射率差异可以看到表面雕刻比较突出的成像。

2、塑料瓶盖上的划痕成像效果

由于光线不足划痕不明显,在一般光源下看不出划痕,在同轴光源下划痕明显

一般光源下划痕成像效果

同轴光下划痕成像效果

点光源和同轴光源的区别

点光源也可以像同轴光源一样,从正上方照射被测物,有些镜头外壳侧面附有同轴光专用凹槽,可以将点光源从孔中插入镜头中,这样可以节省空间且易于安装,但是也有缺点,在反射率低的物体上可能会出现热点/光斑。

对镜头盖顶部成像时,视场的中心部分变得非常明亮,这种现象叫热点。

使用同轴光对镜头盖进行成像时,可以看到整个视场被均匀的照亮,图像没有产生热点。

镜头搭配的点光源

镜头盖

点光源下出现热点

同轴光下均匀成像

三、同轴光源的选型要点

主要关注三点:均匀度、漏光对策、以及大小尺寸。

1、均匀度是指能从中心到周边均匀的照亮整个视场。

发光表面的亮度不均匀会导致严重后果,如果照射发出的光线亮度不均匀,会导致投射在视场的亮度不够,最终成像亮度会不均匀,这会直接影响检测精度。

2、防漏光对策

当采用同轴光照射时会透过漫射板,使水平安装的 LED 元件发出均匀光,然后使用反光镜将光线弯曲90°,照射下方物体,然而有些从侧面发出的光,没有经过反光镜就发出,影响最终成像,需要防止侧面发光表面不会直接漏光,只有通过了反光镜的光才能照亮,同光源发光面尺寸的正下方的物体。

3、尺寸大小

同轴箱式光源是箱形状的光源,它的体积通常比点光源或者其他环形光大,由于它需要在镜头与物体之间的有限空间内进行安装,因此尽可能紧凑的同轴箱式照明方式更为易于安装,且在进行细微调整(如调整与物体的距离)时也更加灵活。