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机器视觉的硬件中的光源为视觉系统提供足够的照度

即将每个点的亮度转换为灰度数据并存储为一幅或多幅图像; 计算机实现图像存储和处理,提供测量结果并输出控制信号。

1. 镜头技术

镜头是收集光线以使成像单元获得清晰图像的结构。

目前光学镜头有监控级和工业级两种。 监控级镜头主要适用于画质要求不高、价格低廉的应用; 工业级镜头由于图像质量好、畸变小、价格较高,主要用于工业零件检测。 和科学研究应用。

视场角和焦距是光学镜头最重要的技术参数,滤光片的使用也是镜头技术的重要组成部分。

1.光圈()

一般用光圈系数f来表示,指的是镜头光圈与焦距的比值,f/2.8指的是1:2.8。

2. 景深

焦点前后有允许的模糊圈。 这两个弥散圆之间的距离称为景深。 即被摄体(对焦点)前后图像仍清晰的范围就是景深。

3.歧视

指清晰区分物体的能力,单位LP/mm(线对/)。

4. 数值孔径( )

5. 调制传递函数 ( )

MTF良好的镜头有利于低对比度场景的再现,拍摄的图像层次丰富,细节明显,质感细腻。

6. 视野

7.焦距

镜头焦距的长短决定了视野的大小。 焦距越短,视野越大,观察范围越广,但远处物体会不清楚;

焦距越长,视场越小,观察范围也越小。 即使远处的物体也能清晰可见。 短焦距光学系统比长焦距光学系统具有更好的聚光能力。

自动对焦相机的焦点通过电子测距仪自动调节。 采集图片时,根据拍摄对象的距离,电子测距仪可以控制镜头前后移动到相应的位置,或者旋转镜头到需要的位置。 ,实现拍摄对象最清晰的图像。

8. 过滤器

它可以根据指定的需要改变入射光的光谱强度分布或改变其偏振状态。

2. 摄像头技术

相机是用于采集图像的前端采集设备。 它以面阵CCD或CMOS图像传感器为核心部件,加上同步信号发生电路、视频信号处理电路和电源。

它是机器视觉系统中不可缺少的重要组成部分。

相机拍摄图像的质量直接影响图像后期处理的速度和效果。 因此,选择一款符合要求的相机非常重要。

1. 图像传感器

CCD相机:(电荷耦合器件):感光像素接收输入光线后,产生电荷转移,形成输出电压。

分为线阵和面阵两种。 它具有成本效益且应用广泛。

CMOS相机:(Metal Oxide,互补金属氧化物半导体):体积小、功耗低、价格低,在光学分辨率、灵敏度、信噪比和高速成像等方面已超越CCD。

2. 传感器

机器视觉领域中相机的分辨率是指它能捕捉到的最大图片的面积,通常以像素为单位。 分辨率越大,图片面积越大,文件(容量)也越大。

通常分辨率用每个方向的像素数来表示,比如640×480,则其分辨率达到像素数,也就是常说的30万像素。

3. 帧率

帧速率是指视频图像中每秒传输的帧数。 它用于测量视频信号传输的速度。 单位是每秒帧数 (fps)。

动态图像实际上是从一帧到另一帧连续播放的。 机器视觉系统必须快速采集这些图像并将其显示在屏幕上,以达到连续运动的效果。

采集和处理时间越长,帧速率越低。 如果帧率太低,画面会暂停、跳跃。 一般来说,对于机器视觉系统,每秒 60 帧是理想的。

4. 智能相机

智能相机(Smart)是一种高度集成的微型机器视觉系统。

它将图像采集、处理和通信功能集成到单个相机中,从而提供多功能、模块化、高可靠且易于实现的机器视觉系统。

同时,由于最新DSP/GPU、FPGA和大容量存储技术的应用,其智能化水平不断提高,可以满足多种机器视觉的应用需求。

5.相机接口

• 接口:专为机器视觉高端应用而设计,具有高速、高分辨率、抗噪性好等特点。

•IEEE 1394()接口:即插即用串行接口,可同时支持63个摄像机,每个摄像机相距4.5米,最远距离为72米。 支持/s甚至/s的传输速度。

•USB 接口:是一种非常常用的串行接口。 传输速率可达/s,最多可供127个设备同时使用。

• 接口:基于网络连接协议,即插即用,连续高速数据传输。

6.光源技术

光源是机器视觉系统中的关键部件,在机器视觉系统中非常重要。

光源的主要作用是以合适的方式将光投射到待测物体上,以突出待测特征的对比度。 好的光源可以提高整个系统的分辨率,减轻后续图像处理的压力。

针对不同的检测对象,必须采用不同的照明方式,以突出被检测对象的特征。 有时可能需要多种方法的组合,而最佳照明方法和光源的选择往往需要大量的实验才能找到。

常见的分类有前光、背光、环形光、点光和可调光。

(1)环形光源

环形光源的特点如下。

•可组合不同照射角度和颜色的光源,突出物体的三维信息。

•采用高密度LED阵列设计,亮度高。

•各种紧凑型设计节省安装空间。

•可解决对角照明的阴影问题。

•可采用扩散板导光,使光线均匀扩散。

环形光源可应用于PCB基板检测、芯片检测、显微镜照明、液晶校正、塑料容器检测、集成电路印刷检测等场景。

(2)背光

采用高密度LED阵列设计,可提供高强度背光,突出物体轮廓特征,特别适合作为显微镜载物台。

背光源的种类很多,如红白两用背光源、红蓝两用背光源等,通过混合不同颜色,可以满足不同被测物体的多色要求。

可应用于机械零件尺寸测量、电子元件检测、芯片形状检测、胶片污点检测、透明物体划痕检测等场景。

(3)条形光源

对于较大的待测物体,条形光源是首选。 颜色可根据需要自由搭配组合,发光角度可调。

可应用于金属表面检测、图像扫描、表面裂纹检测、液晶面板检测等场景。

(4)同轴光源

同轴光源可以通过消除不平整表面造成的阴影来减少干扰。其特点如下

•采用分光镜设计,减少光损失,提高成像清晰度。

•能均匀照亮物体表面。

•同轴光源可应用于高反光物体表面(如金属、玻璃、薄膜、晶圆等)的划痕检测、芯片、硅晶圆的损伤检测、Mark点定位、条码识别等场景。

(5)点光源

点光源的特点如下

•功率大、体积小、发光强度高。

•作为卤素灯的替代品,非常适合作为镜头的同轴光源。

•高效的散热装置大大延长了光源的使用寿命。

•点光源可用于芯片检测、Mark点定位、晶圆、液晶玻璃基板校正等场景。

(6)碗形光源(球形集成光源)

碗形光源均匀地反射来自底部的光线,使整个图像的亮度均匀。

可应用于曲面检测、凹凸面检测、曲面检测、金属、玻璃等表面强反光物体的表面检测场景。

3.形象卡

又称图像采集卡,是一种能够获取数字视频图像信息并存储和播放的硬件设备。

许多图像采集卡可以采集视频信息并同时获取伴随的音频,从而在数字化过程中可以同时保存和播放音频部分和视频部分。

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