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機器人視覺系統的套用場景有哪些?

2023-02-25數位

機器視覺系統中的照明的好壞直接影響著後面的影像處理。照明並非增強影像亮度這樣簡單,好的照明系統可以減少很多影像處理工作,提升整個機器視覺系統效率。下面分享選擇最合適機器視覺照明的八個小技巧:

(1) 檢測材料缺損——亮度高的光;

(2) 精確定位——合適波長的光;

(3) 檢測玻璃上的刮痕——非漫射的光,即Non-Diffused Light;

(4) 檢測透明包裝——漫射光,即Diffused Light;

(5) 創造對比——顏色光;

(6) 檢測快速移動物體——頻閃光;

(7) 消除反射時——紅外光;

(8) 消除顏色變化——紅外光;

機器視覺系統依賴於影像品質,顏色,角度和使用照明物件的光源數量影響到影像間的差異,或產生更好的效能,或帶來品質差的影像。

機器視覺照明應該最大化特征對比,同時最小化其它剩下的對比度,因此讓相機清晰看到部份或標記。高對比度特征簡化整合和提高可靠性;對比度差的影像和不規則的照明需要來自系統的更多努力,而且也增加了處理時間。最優的照明取決於檢測物體的尺寸,它的表面特征和部份幾何特征和系統需求。具有寬範圍的波長(顏色),視場(尺寸),對於特殊套用需要,就可以靈活的選擇機器視覺照明。

當選擇照明時需要考慮:

1. 表面光滑還是崎嶇不平?

2. 表面暗淡還是光亮?

3. 彎曲還是平坦?

4. 條碼或標記的顏色是怎樣的?

5. 是移動的物體還是靜止的物件?

技巧1:亮光檢測材料缺損

比如在塑膠澆註中驗證是否不足,當有材料缺損時,便有了不足的條件(比如澆註到模型中的材料不充分)。

照明技術:亮場

亮場照明技術依賴表面紋理和平坦地形。光線遇到平坦反光的表面將光線反射回到相機,創立一個亮區域。粗糙紋理或表面缺損會將光線散射而遠離相機,創立了暗區域。

技巧2:精確元件定位

比如檢測倒裝芯片,在PCB裝配中驗證合適的零件方向是常見的機器視覺套用。

照明技術:亮場

為了驗證裝配問題,使用藍光波長的打亮芯片方位。這個照明技術依靠波長和同軸照明幾何。藍色波長(460 奈米)能很好地區分銀質和銅質表面:銅吸收藍光呈現出暗場,銀反射藍光呈現亮場。同軸照明幾何消除錯誤反射:不想要的耀眼點,反射和暗點。

技巧3:在玻璃中檢測裂痕使用非漫射光

比如檢測玻璃容器上的裂痕

照明技術:暗場

在這個套用當中,用暗場照明來創立一個明亮的,在暗背景下容易檢測的感興趣特征。在一個暗場區域中光線直接透過透明的瓶子。大多數穿透透明物件的光線不會被相機檢測到。如果材料不規則,比如有裂紋,一些光線就會凸顯出這個不規則,特別是劃痕創立了一個內部空缺,這裏光線折射和反射,以許多角度散射包括返回給相機。這些光線將很難檢測的劃痕轉換到暗背景下的亮特征。

技巧4:使用顏色創造對比度

在機器視覺套用中創造一個高對比度影像的一個有用的方法是用特殊波長(彩色)的光照明物體。對於黑白相機來講,光的波長能使得跟彩色一樣的特征變亮或變暗。

技巧5:檢測透明包裝使用漫射光

比如驗證吸塑包裝的內容

照明技術:連續漫射

連續的漫射照明技術不強調表面紋理和升高中的變化。它提供了非常大的固定照明角度,從多角度讓光線找到物件上,因此消除了反射和典型的非方向性或單個光源產生的陰影。

技巧6:消除反射使用紅外光

機器視覺系統依靠數位影像中的灰度級轉化。在許多視覺套用當中,環境光帶來了不想要的亮反射,這樣使得檢測感興趣特征變得困難或不可能。紅外光就能解決這個問題。

技巧7:針對快速移動的物體使用頻閃光

當物體快速移動成像是模糊時,就需要使用頻閃光。頻閃寬度 = 視場÷ 像素/移動速度

技巧8:使用紅外光消除顏色差異

紅外光能用於在彩色物件之間消除灰度差別。暗物件吸收紅外波長,創造出一致性,而其它則呈現陰影。這個照明方案有利於檢測顏色或陰影變化的非一致性。

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