機器視覺應(yīng)用中注意目標(biāo)顏色與光源顏色的搭配,。我們看到某個物體成某種顏色,是因為其反射了對應(yīng)的光譜,。即如果目標(biāo)是紅色的,,如果是白色的光照射或者是紅色的光照射,,都有紅色的光返回,那么在黑白相機中將會是白色的,,如果是藍(lán)色的光來拍攝,,則沒有紅色的光可以反射,那么其將會是黑色的,。
基于這樣的理論,,我們拍攝物體時,如果要將某種顏色打成白色,,那么就得使用與此顏色相同或相似的光源(光的波長一樣或接近),,而如果要打成黑色,則需要選擇與目標(biāo)顏色波長差較大的光源,。
而在鏡頭的分辨率(能分別最小兩點之間的距離)公式δ=0.61λ/NA,λ為波長,,NA為數(shù)值孔徑,。從中可以知道,當(dāng)NA固定時,,使用不同波長顏色的光時,,鏡頭的分辨率是不一樣的。因此在使用光源時,,同一支鏡頭在藍(lán)色光照下的分辨率通常會高于紅色光照條件,。
使用機器視覺LED光源,一般都提供幾種供電方式可供選擇,,常見的有5V,、12V、24V直流電源,,功率根據(jù)所用LED的數(shù)量多少而定,,電壓不同會引起什么區(qū)別呢?這和LED的特性有關(guān)。一般LED的工作電流在10mA~25mA,,特別亮的LED可達(dá)50mA甚至更高,,而LED的電壓降一般為1.8V到3.3V,因此通常每個LED上都串聯(lián)一個電阻(分壓電阻),,這樣才能保證LED發(fā)光均勻,,而且在電壓波動時不易損毀。
那么,,由于LED上的電壓降和通過的電流都是恒定的,,供電電源的電壓不同時,多余的電壓是串聯(lián)的電阻所承擔(dān)的,,例如給一顆1.8V,、15mA的LED用24V供電時,需要串聯(lián)1.48KΩ[(24-1.8)/0.015=1480],此時電阻的功耗是0.015*0.015*1480=0.333W,,如果使用多個LED顆粒組合成光源,,光源會發(fā)出很高的熱量,這時必須采用風(fēng)扇等強制散熱手段,,否則光源的壽命會很短,。而同樣的LED使用5V供電時,串聯(lián)電阻R=213Ω,,電阻的功耗為0.048W,,和24V供電時差了近7倍。這時僅僅靠對流產(chǎn)生的散熱效應(yīng)就足夠了,,不必用強制散熱的方法,。
既然用低電壓有好處,為什么還使用12V,、24V呢?原因很簡單,,由于機器視覺用于工業(yè)生產(chǎn)線上,一般24V是標(biāo)準(zhǔn)配置;另外電壓高時,,搞干擾能力強,,而低壓則對電源和工作環(huán)境提出了更高的要求。是使用恒流源還是恒壓源,,環(huán)境溫度有何影響等,,均需要考慮。
常亮還是閃亮圖片亮暗的控制,,除了快門,、光圈、增益外,,還可以控制光源的亮暗以及亮的時間來控制,,我們先來看一下常亮光源和閃光的優(yōu)缺點。
如果保持穩(wěn)定的供電,,那么光源的亮度基本不變,,如果供電使用脈沖,脈沖的時間寬度和LED本身的響應(yīng)時間決定了發(fā)光時間,,若是這個時間小于相機快門開啟的時間,,那么相機的曝光程度是由光源發(fā)出的光通量決定的,如果大于快門時間,,則由快門決定,。
一般情況下,如果需要頻閃光源(時間小于快門速度),,傳統(tǒng)上使用普通的照相機閃光燈,,使用LED強度不夠,,所以以往針對于LED光源來講,閃光是指光源開啟時間大于快門時間的情況,。
頻閃控制器,,通常采用的是超電流的方法,即控制通過LED的電流超出標(biāo)定的值多少倍,,而使亮度增加,,但是這種高負(fù)荷的工作狀態(tài)由于功率過大,發(fā)熱嚴(yán)重,,對光源的壽命影響很大,,所以通常通電時間都很短,減少光源的工作時間,,以此來延長光源的使用時間,。
使用頻閃控制器,可以獲得高亮的光源,,可以減少環(huán)境的影響,,可以減少快門時間從而減少動態(tài)拍攝時的拖尾現(xiàn)象,而且如果只需要平常的亮度時,,可以使用低亮度的LED發(fā)光管,可以降低成本,。
但是使用頻閃時,,電源的成本會提高,而且同步問題也必須考慮,,頻閃控制器可以從外部輸出觸發(fā)信號來觸發(fā)光源,,也可以從外部輸出觸發(fā)信號來觸發(fā)頻閃控制器,本身輸出觸發(fā)信號同時觸發(fā)光源與相機,,這樣能達(dá)到光源與相機觸發(fā)的同步,。
機器視覺光源的選擇是為了將被測物體與背景盡量明顯分別,獲得高品質(zhì),、高對比度的圖像,。而且視覺光源的正確選擇,直接影響系統(tǒng)的成敗,,處理精度和速度,。