机器视觉工业缺陷检测的详细介绍看完就知道了

　　视觉工业检测大体分为工件尺寸测量与定位，和表面缺陷检测，及各种Logo标识的检测与识别等。尺寸测量主要是检测物体的长、宽、高，比较常见主要是物体的二维尺寸（宽和高）检测。

　　表面缺陷检测主要是物体表面局部物理或者化学性质不均匀的区域，比较常见的有金属或者塑料制品表面的划痕（如：手机壳/屏幕表面的划痕）、斑点和孔洞（如：PCB板漏了焊点或者表面多了焊点），纸张表面的色差、脏污点、破损，纸制品表面的压痕、凸起，玻璃等非金属制品表面的杂质、破损、污点、平整度等。Logo标识的检测与识别，主要是Logo标识印刷是否正确、是否完整。

　　视觉检测系统基本组成主要包括图像的获取、图像的处理分析、数据管理及人机交互（也有的分为光源、相机、镜头、图像采集卡、视觉处理系统等五个部分）。其中图像的获取模块，硬件部分主要包括照明光源、相机、镜头、图像采集卡等。图像的处理分析，软件算法部分主要包括图像的预处理与检测处理，预处理对图像数据进行加工，使我们需要的图像特征更加明显；检测处理是根据图像特征对损伤、尺寸进行检测。数据管理及人机交互，对于检测到的物体是否合格，以及去向根据实际需要做相应的处理。

　　一、硬件选型

　　1、光源的选择

　　光源是基础，打光是艺术。一个好的打光效果，基本决定了视觉检测成功的一大半。

　　光源的合理性选择，直接影响了输入图像数据的质量与应用效果。针对每个不同的应用案例与环境，需要选择相应的光源与合理的照明方式，以求达到 好的应用效果。

　　（1）光源可分为可见光和不可见光。

　　常用的几种可见光源有LED灯、萤光灯、卤素灯（光纤光源)、特殊光源。

　　LED 灯：

　　• 使用寿命约10000－30000小时。

　　• 可以使用多个LED达到高亮度，同时可组合不同的形状；

　　• 响应速度快，波长可以根据用途选择，制成不同的颜色。

　　萤光灯：

　　• 使用寿命大约1500－3000小时；

　　• 优点：扩散性好、适合大面积均匀照射；

　　• 缺点：响应速度慢，亮度较暗。

　　光纤卤素灯：

　　• 使用寿命大约1000小时；

　　• 优点：亮度高；

　　• 缺点：响应速度慢，几乎没有光亮度和色温的变化。

　　（2）按照射方式不同可分为背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。

　　背向照明是被测物放在光源和摄像机之间，它的优点是能获得高对比度的图像，图像效果为黑白分明的被测物轮廓，常用于尺寸测量；

　　前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧，这种方式便于安装，主要用于检测物体表面的重要细节特征、缺陷和划痕。

　　结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上，根据它们产生的畸变，解调出被测物的三维信息。

　　频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上，摄像机拍摄要求与光源同步。

　　（3）按照照明方式可分为穹形光源、环形光源、平行光源、同轴光源、点光源、低角度光源、线光源、光栅等。

　　选择光源的角度：根据期望的图像效果，选择不同入射角度的光源。

　　穹形光源，主要用于球型或曲面物体的缺陷检测、不平坦的光滑表面字符的检测、金属或镜面的表面检测。如玻璃瓶、滚珠、小工件表面、塑料或铝制容器等。

　　环形光照射，多用于集成电路料带与管脚字符、金属工件刻印字符、光滑表面划痕、瓶口尺寸或裂痕、平面工件表面质量检测。

　　条形光源（可控照明，红色，蓝色，绿色单色光源）也叫条形灯是一种从侧面打光的照明光源，常用的角度是45度，也有更小的角度。侧光灯可以避免正面照射产生的强烈反光，同时还可以对边缘部分实现高亮的照明。是一种在尺寸测量、外观检测方面应用 广泛的一种照明方式。常用于：LCD缺陷的检测、包装文字检测、包装膜破损检测、纸张质量检测、常规印刷质量检测、制造物裂纹的检测、电子部件的形状识别和大小的测量、各种线阵检测等。

　　同轴光照射，图像效果为明亮背景上的黑色特征，用于反光厉害的平面物体检测，能够加强有差异角度的表面特征，增强表面纹理（划痕、凹陷、压印），减少阴影。如金属、玻璃等光洁表面的划痕和瑕疵检测，芯片和硅片的破损检测、金属件上的冲压字符检测、线路板焊点与符号、集成电路的管脚字符检测等。

　　高角度照射，图像整体较亮，适合表面不反光物体；

　　低角度照射，图像背景为黑，特征为白，可以突出被测物轮廓及表面凹凸变化；

　　多角度照射，图像整体效果较柔和，适合曲面物体检测；

　　（a）考虑光源颜色和背景颜色：

　　使用与被测物同色系的光会使图像变亮（如：红光使红色物体更亮）；使用与被测物相反色系的光会使图像变暗（如：红光使蓝色物体更暗、用蓝光照射黄色物体，呈现黑色）。

　　波长越长，穿透能力越强；波长越短，扩散能力越强。红外的穿透能力强，适合检测透光性差的物体，如棕色口服液杂质检测。紫外对表面的细微特征敏感，适合检测对比不够明显的地方，如食用油瓶上的文字检测。

　　（b）选择光源的形状和尺寸：

　　主要分为圆形、方形和条形。通常情况下选用与被测物体形状相同的光源， 终光源形状以测试效果为准。光源的尺寸选择，要求保障整个视野内光线均匀，略大于视野比较好。

　　（c）选择是否用漫射光源：

　　如被测物体表面反光， 好选用漫反射光源。多角度的漫射照明使得被测物表面整体亮度均匀，图像背景柔和，检测特征不受背景干扰。

　　A、如何评价一个光源的好坏？

　　1) 对比度

　　对比度对机器视觉来说 重要。机器视觉应用的照明的 重要的任务就

　　是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生 大的对比度，从而易

　　于特征的区分。对比度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。

　　好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。

　　2) 鲁棒性

　　鲁棒性就是对环境有一个好的适应。好的光源需要在实际工作中与其在实

　　验室中的有相同的效果 。

　　3) 亮度

　　当选择两种光源的时候， 佳的选择是选择更亮的那个。光源的亮度不够，

　　必然要加大光圈，从而减小了景深 。

　　4) 均匀性

　　均匀性是光源一个很中要的技术参数。均匀性好的光源使系统工作稳定 。

　　5) 可维护性

　　可维护性主要指光源易于安装，易于更换 。

　　6) 寿命及发热量

　　光源的亮度不易衰减过快，这样会影响系统的稳定，增加维护的成本 。发

　　热量大的灯亮度衰减快，光源的寿命也会受到很大影响。

　　B、如何依靠光源增强图像对比度？

　　使用相同颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变亮；

　　使用相反颜色的光或相近颜色的光源照射可以使被照射部分变暗。

　　不同的波长，对物质的穿透力(穿透率)不同，波长越长，对物体的穿透力

　　愈强，波长越短，对物质表面的扩散率愈大。

　　C、选光源的一些技巧

　　需要前景与背景更大的对比度，可以考虑用黑白相机与彩色光源

　　环境光的问题，尝试用单色光源，配一个滤镜

　　闪光曲面，考虑用散射圆顶光

　　闪光，平的，但粗糙的表面，尝试用同轴散射光

　　看表面的形状，考虑用暗视场(低角度)

　　检测塑料的时候，尝试用紫外或红外光

　　需要通过反射的表面看特征，尝试用低角度线光源(暗视场)

　　单个光源不能有效解决问题时考虑用组合光源

　　频闪能够产生比常亮照明 20 倍强的光

　　几种常用的打光实例：