王 华 视觉光源的成像效果及光学原理研究 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 视觉光源的成像效果及光学原理研究 王 华 2012.05.28 wangh@cstmv.com www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 目录 二、机器视觉LED光源的特点 三、典型的光学成像效果图 四、组合光学模块的设计 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 目录 一、LED灯的光学特性 二、机器视觉LED光源的特点 三、典型的光学成像效果图 四、组合光学模块的设计 wangh@cstmv.com www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 一、LED灯的光学特性 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 一、LED灯的光学特性 LED灯颗粒按照功率分为大功率颗粒和小功率颗粒，如下图所示： 贴片大功率LED，发光角度60-120度 直插式小功率LED，发光角度10-30度 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 一、LED灯的光学特性 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 一、LED灯的光学特性 LED灯发射的光束实际上是一种多角度的交错光束 LED灯的放光的三大特点：1、光束是交错的；2、光束是发散的；3、光束是沿着直线传播的。在机器视觉LED光源选型过程中，理解这三个特点可以快速有效选择到合适的光源。 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 一、LED灯的光学特性 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 一、LED灯的光学特性 利用光是沿直线传播的原理解释机器视觉的成像原理，能够进入镜头的光束主要是反射光。在轮廓检测时，用到直射光即背光源，而折射光用得很少。 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 二、机器视觉LED光源的特点 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 二、机器视觉LED光源的特点 2.1 光源结构的多样性 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 二、机器视觉LED光源的特点 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 二、机器视觉LED光源的特点 2.2 原理的相似性：虽然光源的结构和形状各有不同，但是原理相似，都是通过光学的反射和直射，突显特征和背景的对比度。 从光学成像的原理上看，工业相机的光芯片（接收端）只有接收到被检测体表面反射的光，图像的灰度值才会高，如果没有或者很少光线进入感光芯片，被检测体就不能成像或者成像偏暗，灰度偏低。 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 二、机器视觉LED光源的特点 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 二、机器视觉LED光源的特点 2.2 原理的相似性 光学成像的核心就是加强被检测体的特征和背景的对比度，因此不同种类的光源无非是针对特定的被检测特征而设计的，其目的就是加强被检测体的特征和背景的对比度，提高检测的准确性。 同一个特征，在不同类型的光源照明下，会得到不同的成像效果，这与被检测体的形状、材质、颜色、反光度、粗糙度等一系列表面特征都有直接的关系，因此， 了解LED灯发光的三大特点：1、光束是交错的；2、光束是发散的；3、光束是沿着直线传播的，对于机器视觉光源的选型会起到快速有效的作用。 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 二、机器视觉LED光源的特点 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 二、机器视觉LED光源的特点 2.2 原理的相似性 玻璃表面的同一个缺陷特征在不同光源照明下呈现的不同光学效果 平行同轴光源成像效果 点光源成像效果 背光源成像效果 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 二、机器视觉LED光源的特点 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 二、机器视觉LED光源的特点 平行同轴光源光路原理图 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 二、机器视觉LED光源的特点 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 二、机器视觉LED光源的特点 光盘表面的微细划痕 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 二、机器视觉LED光源的特点 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 二、机器视觉LED光源的特点 2.3 光源的均匀性：由于LED灯发射的光线是发散的、交错的，因此机器视觉光源的均匀性只能是相对的，和其他视觉硬件的配置也是紧密关联的，光源的均匀性主要是由图像均匀性来评估。 大部分视觉光源，都是中心区域亮度高，两端或者四周偏暗，理想的高均匀性光源同时是多区域独立控制实现。 边缘很多正向光束无法进入镜头 光在中心区重叠更多 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.1 平行同轴光 玻璃表面的指纹特征 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 3.2 点光源 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.2 点光源 芯片的光学特征 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.3 四面可调光源 条码读取 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 3.4 环形光源 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.4 环形光源 沉孔螺钉的光学特征 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 3.5 无影光源 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.5 无影光源 褶皱表面的光学特征 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.6 平面无影光源 仪表在自然光下的效果图 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.6 平面无影光源 仪表在平面无影光下的效果图 仪表在条形光下的效果图 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.7 普通背光源 弹簧的外形轮廓效果图 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 3.7 平行背光源 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 三、典型的光学成像效果图 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 三、典型的光学成像效果图 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 四、组合光学模块设计 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 概述： 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 四、组合光学模块设计 概述： 通常针对特定的要求进行设计，比如降低成本、缩小装配空间、简化软件算法等各种原因进行特别设计，有时候能够实现采用常规方式难以实现的效果。 组合光学模块通常应用于高精度的尺寸测量、丝网印刷机网板对位、油墨印刷对位自动化设备上。 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 四、组合光学模块设计 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 四、组合光学模块设计 4.1 尺寸测量：大幅面的尺寸测量 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 四、组合光学模块设计 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 四、组合光学模块设计 4.2 丝网印刷对位光学模组 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 四、组合光学模块设计 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 四、组合光学模块设计 4.3 油墨印刷对位光学模组 www.cstmv.com

东莞康视达/科视有限公司 四、组合光学模块设计 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 4.4 膜片贴装 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 四、组合光学模块设计 4.4 膜片贴装 www.cstmv.com

完毕！ 谢谢！！ 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 东莞科视自动化科技有限公司 2017/3/4 东莞康视达/科视有限公司 TEL:0769-89028886 FAX:0769-89028822 完毕！ 谢谢！！ www.cstmv.com