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                  選擇合適的照明
                  愛特蒙特光學有限公司。

                  選擇合適的照明

                  以下是成像資源指南第 12.1部分

                  在成像系統中因為對比度和分辨率問題而困惑不已的客戶,常常是因為低估了正確照明的威力所致。事實上,只需改進系統的照明即可實現想要的圖像質量,而不需要投資于較高分辨率檢測器、成像鏡頭和軟件。系統集成商應該切記,成品圖像中的正確光強度直接取決于組件的選擇。

                  合適的照明對于圖像系統至關重要,而不正確的照明將會導致各種圖像問題。例如,高光或熱點,因為會產生陰影而隱藏重要的圖像信息。此外,陰影還會導致測量時邊緣計算錯誤,產生不精確的測量值。不良的照明也會導致低信噪比。特別是不一致的照明,會危害信噪比并使一些任務(如閾值)更加艱難實行。這些只是說明為何正確照明對您的應用如此重要的幾個原因。

                  不正確照明的缺陷是顯然的,問題是應該如何避免?為了確保在集成系統時配備最佳照明,重要的是必須認同選擇正確組件所扮演的角色。每一個組件都會影響入射傳感器的光量,進而影響系統的圖像質量。成像透鏡的孔徑(f/#)會影響入射相機的光量。當透鏡孔徑關閉時應該增加照明(即較高的f/#)。高功率透鏡通常需要更多的照明,因為查看的區域越小,反射回透鏡的光就越少。相機的最低敏感性也是決定系統所需最小光量的重要因素。此外,相機設置,例如增益、快門速度等將會影響傳感器的敏感性。光纖照明通常包含一個照明器和光導,應該集成兩者以優化物體的照明。

                  關鍵光度單位
                  1 尺燭光 = 1 流明/英尺2
                  1 尺燭光 = 10.764 米燭光
                  1 尺燭光 = 10.764 勒克斯
                  1 燭光 = 1 流明/球面度
                  1 燭光 = 3.142 x 10-4 朗伯-4
                  1 朗伯 = 2.054 燭光/英寸2
                  1 勒克斯 = 米燭光
                  1 勒克斯 = 0.0929 尺燭光
                  1 米燭光 = 1 流明/米2

                  我們的照明產品的光強度通常以尺燭光(英制單位)表示。相等的 SI 單位勒克斯和尺燭光的關系如下:1 勒克斯 = 0.0929 尺燭光。

                  Table 2: Illumination Comparison
                  應用要求受檢測物體建議的照明類型
                  減少鏡面反射 光亮的物體 擴散正面、同軸光、偏振
                  均勻照明物體 任何類型的物體 擴散正面、同軸光、環形燈
                  突出表面缺陷或拓撲 幾乎平面(二維)的物體 單向、結構光
                  突出帶陰影的物體紋理 任何類型的物體 方向性、結構光
                  減少陰影 帶有突出物的物體,三維物體 擴散正面、同軸光、環形燈
                  突出物體內的缺陷 透明物體 暗場
                  顯示物體的輪廓 任何類型的物體 背光
                  顯示物體的三維形狀輪廓 帶有突出物的物體,三維物體 結構光

                  照明類型

                  由于正確照明通常是一個系統成敗的決定因素,因此開發了很多特定產品和技術來克服最常見的照明阻礙。在這整個部分中使用的標板,專為展示以下各種照明方案用于不同物體時的優點和缺點而開發。標板上的紋槽、顏色、表面變形和反射鏡區域,代表在實際應用中需要特別注意的其中一些常見問題區域。

                  3D Illustration of Target

                   

                  方向性照明來自單一或多個來源的點光源照明??墒褂猛哥R來集中或展開照明。
                  優點 明亮、靈活,並可在各種應用中使用??奢p松裝入各種不同包裝。
                  缺點 陰影和眩光。
                  適用產品 光纖光導、聚焦組件、LED 射燈和白熾光。
                  應用 檢查及測量無光澤和平面物體。
                  Directional Illumination on a Target
                  Directional Illumination Setup

                   

                  偏斜照明類似于方向性照明的點光源照明,但以銳角入射。
                  優點 顯示表面結構和增強物體拓撲。
                  缺點 熱點和極端陰影。
                  適用產品 光纖光導、聚焦組件、LED 射燈,以及白熾光和線光導。
                  應用 利用深度和檢查不透明物體的修飾加工來識別缺陷。
                  Glancing Illumination on a Target
                  Glancing Illumination Setup

                   

                  漫射照明來自擴展光源的漫射、均勻光。
                  優點 減少眩光并提供均勻的照明。
                  缺點 巨大且難以在有限空間內安裝。
                  適用產品 熒光條形光照明。
                  應用 在工作距離大的環境中成像大型、光亮物體的最佳選擇。
                  Diffuse Illumination on a Target
                  Diffuse Illumination Setup

                   

                  環形燈直接在透鏡上安裝的同軸照明。
                  優點 直接在透鏡上安裝和減少陰影。在正確距離內使用時可提供均勻照明。
                  缺點 來自反射性表面的圓形眩光圖案。僅可在相當短的工作距離內使用。
                  適用產品 光纖環形燈光導和熒光環形燈;LED 環形燈。
                  應用 用于無光澤物體的各種檢查和測量系統。
                  Ring Light Illumination on a Target
                  Ring Light Illumination Setup

                   

                  同軸光照明內置于光學產品中的擴散照明。透鏡通過將光反射到物體上的分光器查看。 照明與成像通道同軸。
                  優點 非常均勻和擴散、大量減少陰影、非常少的眩光。
                  缺點 巨大且難以安裝、有限的工作距離、低通量從而導致可能需要多個光纖光源來提供足夠 的照明。
                  適用產品 光纖同軸光附件。一臺或多臺光纖照明器。單、雙或四個光纖束,視附件大小和 使用的照明器數量而定。LED 同軸光照明器。
                  應用 測量和檢查光亮物體。
                  Diffuse Axial Illumination on a Target
                  Diffuse Axial Illumination Setup

                   

                  結構光(線性發生器)投射到物體上的圖案。一般為激光投射的線條、斑點、 格柵或圓圈。
                  優點 通過在小面積上提供強烈照明來加強表面特征??捎糜讷@取物體的深入信息。
                  缺點 可導致高光并被一些顏色吸收。
                  適用產品 帶線條生成或衍射圖案生成光學的激光器。
                  應用 檢查三維物體缺失的特征。拓撲測量。
                  Structured Light Illumination on a Target
                  Structured Light Illumination Setup

                   

                  偏振光利用偏振光消除反射和熱點的一種方向性照明。
                  優點 在偏振下為物體的整個表面提供均勻的照明。減少眩光使表面特征顯而易見。
                  缺點 在光源和/或成像透鏡的前面放置偏振濾光片之后,會減少光的總體強度。
                  適用產品 偏振濾光片和偏振器/檢偏器適配器。
                  應用 測量和檢查光亮物體。
                  Polarized Light on a Target
                  Polarized Light Setup

                   

                  暗場光通過垂直于透鏡的邊緣進入透明或半透明物體。
                  優點 高對比度的內部和表面細節。加強透明物體中的刮痕、裂痕和磁泡。
                  缺點 邊緣對比度弱。不適用于不透明物體。
                  適用產品 光纖暗場附件、線光導和激光譜線發生器。
                  應用 檢查玻璃及塑料。
                  Darkfield Illumination on a Target
                  Darkfield Illumination Setup

                   

                  亮場/背光源從后面照亮物體。用于顯示不透明物體的輪廓,或穿過透明物體成像.
                  優點 高對比度的邊緣檢測。
                  缺點 消除表面細節。
                  適用產品 光纖背光源和LED背光源。
                  應用 標板和測試圖樣、邊緣檢測、測量半透明物體和分類半透明彩色物體。
                  Brightfield/Blacklight Illumination on a Target
                  Brightfield/Blacklight Illumination Setup

                   

                  濾光可提供不同等級的對比度

                  說明使用混合顏色濾光片的暗場和背光源照明的范例。 注意: 使用10X近距離變焦鏡頭#54-363拍攝的圖像:視場 = 30mm,工作距離 = 200mm。

                  Darkfield Only
                  僅暗場缺陷顯示為白色。
                  Darkfield with Blue Filter
                  使用藍色濾光片的暗場 缺陷顯示為藍色。
                  Darkfield and Backlight
                  暗場和背光 不使用濾光片,但改進了邊緣對比度。
                  Darkfield without Filter and Backlight with Yellow Filter
                  不使用濾光片的暗場和使用黃色濾光片的背光源 加強整體對比度,缺陷顯示為白色,與其他的場形成對比。

                  利用偏振器增強圖像

                  偏振器非常有助于消除反射鏡的反射(眩光)并顯示圖像中的表面缺陷。根據受檢測的物體而定,可將偏振器安裝在光源、視頻透鏡或兩者之上。如果使用兩個偏振器,則將一個安裝在照明光源上,另一個安裝在視頻透鏡上,其偏振軸必須彼此垂直定向。以下提供許多材料類型和環境下的眩光問題的偏振解決方案。


                  問題1

                  物體為非金屬且照明從一個銳角到達該物體。

                  解決方案1

                  在透鏡上安裝一個偏振器通常已足以阻止眩光。(旋轉偏振器直至達到最低眩光。)如果眩光依然存在,可在光源的前面添加一個偏振器。

                  Without Polarizers
                  不使用偏振器
                  Using Polarizers
                  使用偏振器

                  問題2

                  物體具有金屬或光亮表面。

                  解決方案2

                  建議在光源以及透鏡上安裝一個偏振器,可加強對比度并顯示表面細節。入射光亮表面的偏振光將會在反射時保持偏振。金屬中的表面缺陷將會改變反射光的偏振。轉動透鏡上的偏振器,使其偏振軸與照明光源的垂直,這將可以減少眩光并使表面的刮痕和坑點顯現。

                  Without Polarizers
                  不使用偏振器
                  Using Polarizers
                  使用偏振器

                  問題3

                  物體具有高反射和擴散區域。

                  解決方案3

                  使用兩個具有垂直定向的偏振器將可消除圖像中由金屬部分導致的熱點。由于擴散區域將光隨機偏振到透鏡,因此其他的場將會獲得均勻的照明。

                  Without Polarizers
                  不使用偏振器
                  Using Polarizers
                  使用偏振器
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                  比較內聯照明與亮場照明,以確定將內聯照明應用于下一個檢測應用的理想時間。

                  LED, fiber optic, or fluorescent illumination technologies in UV, visible, white light, or IR wavelengths.

                  我們將說明合適的照明和偏振控制在各種應用中的重要作用。

                  Telecentric, fixed focal length, micro-video, fixed magnification, variable magnification, or zoom lenses available. High resolution or large format designs to cover your sensor.

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