通用机器视觉系统通常由五大要素构成:相机、
作者:VSport  日期:2025-12-15  浏览:  来源:VSport体育

通用机器视觉系统通常由五大要素构成:相机、镜头、光源、运动系统,以及图像采集与处理单元。视觉工业检测大致可分为工件尺寸测量与定位、表面缺陷检测,以及对Logo标识的检测与识别。

尺寸测量主要关注物体的长、宽、高,常见的多为二维尺寸(宽度和高度)的测量与定位。

表面缺陷检测关注物体表面的局部物理或化学性质不均匀区域,常见缺陷包括金属或塑料表面的划痕、斑点和孔洞;纸张表面的色差、污点、破损,纸制品表面的压痕、凸起;玻璃等非金属材料表面的杂质、破损、污点及平整度等。

Logo标识检测与识别,主要评估印刷是否正确、是否完整。

视觉检测系统的基本组成包括图像获取、图像处理与分析、数据管理与人机交互等环节。其中,图像获取的硬件部分包括照明、相机、镜头、图像采集卡等;图像处理与分析的软件部分涵盖预处理与检测处理,预处理用于增强图像特征,检测处理则根据特征对缺陷与尺寸进行判定;数据管理与人机交互用于判定物体合格与后续处理。

光源是基础,打光是艺术。良好的照明效果能显著提升视觉检测的成功率。

选择合适的光源与照明方式,需结合具体应用场景和环境条件,以获得最佳成像效果。

常见的可见光源及特点

- LED灯:使用寿命约1万到3万小时,支持多灯组合,响应速度快,波长可选、颜色可控。

- 荧光灯:使用寿命约1500到3000小时,扩散性好,适合大面积均匀照明;但响应速度较慢、亮度相对较暗。

- 光纤卤素灯:使用寿命约1000小时,亮度高,但响应速度慢,色温变化不大。

其他特殊光源根据需求定制使用。

照明方式与应用场景

- 背向照明(逆光):物体置于光源与摄像机之间,获得高对比度的黑白轮廓,常用于尺寸测量场景。

- 前向照明:光源与摄像机在同一侧,便于安装,适合检测物体表面的细节、缺陷和划痕。

- 结构光照明:将网格或线光投射到被测物体上,通过畸变解码获取三维信息。

- 频闪照明:以高频脉冲光照射,需与相机拍摄同步,适用于动态场景。

入射角度的选择

- 穹形光源:适用于球形或曲面物体的缺陷检测、光滑表面的字符检测、金属或镜面表面。

- 环形光照射:多用于集成电路、金属工件刻印字符、表面划痕检测、平整度与边缘检测等。

- 条形光源(条形灯):从侧面打光,常见角度约为45度,能避免正面反射,适合尺寸测量、外观检测、纸张与包装质量等场景。

- 同轴光照射:适合反光性较强的平面物体,提升表面特征对比,减少阴影,常用于金属、玻璃表面的缺陷与标记检测。

- 高角度照射:整体亮度较高,适合非反光表面。

- 低角度照射:背景偏暗,特征以白色突出,适于轮廓与表面凸凹变化的显现。

- 多角度照射:综合效果更柔和,适用于曲面物体的检测。

光色与对比效果

- 同色系光照射会使被照射部分变亮;异色系光照射会使被照射部分变暗。

- 不同波长的光对材料的穿透与扩散特性不同:波长较长的光穿透力强,波长较短的光扩散性强。

- 红外光穿透力强,适用于穿透性较差的物体;紫外光对表面细微特征敏感,适合高对比度的表面检测。

光源形状与覆盖范围

- 常见形状包括圆形、方形和条形。通常选用与被测物形状相近的光源,光源尺寸应覆盖整个视野,略大于视野更为理想VSport

- 对反光表面,优选漫反射光源。多角度漫射照明有助于使表面光照更均匀,背景更柔和,检测特征不被背景干扰。

算法与优化要点

- 对比度:核心任务是让待检测特征与背景特征之间的灰度差达到最大化,提升区分度。

- 鲁棒性:在现场环境下仍能保持稳定的检测效果。

- 亮度:优先选择更高亮度的光源,避免因照度不足而需要增大光圈,降低景深。

- 均匀性:良好的一致性光照有助于系统稳定运行。

- 可维护性:光源的安装与更换应简便高效。

- 寿命与发热:光源亮度衰减速度慢、热量控制良好有利于系统长期稳定运行。

在实际应用中,可通过颜色对比、明暗对比、折射与透射照明、偏光与滤镜搭配、以及平行光等多种方法组合使用,以解决不同表面和材料的检测难题。