浅谈线扫相机的照明技术

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  • 来源:光虎光电科技(天津)有限公司

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  • 发布时间:2022-07-27 09:45:08

线扫相机是什么?线扫相机被定义为获取图像一维(1D)信息的相机。从根本上说,线扫相机不同于面阵相机,因为它有一个由传感器组成的线性阵列,而不是二维(2D)矩阵。通过系统的一维摄像机获得二维图像,图像在目标运动时逐行建立。

线扫相机的三种照明方式

  • 明场照明

明场照明是使用线扫描相机进行表面检查的标准方法,摄像机和照明设备的布置方式应使摄像机处于照明设备的反射角(入射角=反射角)。以这种方式,尽可能多的入射光被检测到。这在反射材料的情况下特别有效。以这种方式,明亮的区域显示为明亮,黑暗的区域为黑暗。如果表面结构的角度不适合对齐而是倾斜,则它们在相机图像中也会显得很暗。表面的刮痕或倾斜的相位等在图像中具有较深的灰色阴影。

  • 暗场照明

线扫描相机也可以用于实现暗场效果。为此,照明不会以反射角度对准组件,而是明显更平整。直接反射的光不会入射到相机上,因此像场显得很暗,因此相机只能检测到微弱的杂散光。该技术需要大量的光。刮痕,缝隙,高程或浮雕由于其表面不平整而在散射光时显得明亮。检测光滑材料表面缺陷的理想方法。

  • 背光照明

在这种照明情况下,相机和照明彼此正好相对,测试对象就在它们之间,以这种方式可以看到不透明材料的轮廓,可以检测到边缘碎裂并可以测量组件。透明物体(例如玻璃和金属箔等)的这种方法可用于使材料中的气泡或裂纹或边缘碎屑可见。

稳定实现线扫相机照明的条件

  • 高亮度

由于线扫相机在同一时间内只能够捕捉宽度为1pixel的一行像素,所以针对物体的照明需要一条明亮的光线来进行打光处理。

由于线扫相机所拍摄的物体大部分是高速运动的,例如纸张、箔、薄膜,都是处于高速运转状态,所以相机的曝光时间通常需要调至非常低的状态,例如Alkeria线扫相机N4K-7的曝光值能低到1.3μs,那么就需要足够亮的光源来进行打光成像。

法国Phlox的Bar light线性光源能够达到1,000,000cd/m²的发光强度,通常我们所使用的日光灯的发光强度在12,000cd/m²,太阳的发光强度在1,500,000,000cd/m²。所以使用Bar light就能够达到一个很高的亮度来针对高速运动物体进行照明。


  • 高均匀度

线扫相机的照明不只需要高亮度照明,照明的均匀度也是重要的考虑因素。不均匀的照明会导致线扫相机在拍摄图像时产生明暗交错的效果,对于需要进行二值化处理和边缘处理的图像会产生无法避免的误差,数据处理时间也将大大增加。

虽然Alkeria的线扫相机可以进行平场校正来软件补正明暗误差,但是如果能从根源解决产生明暗交错的现象显然是更优的选择。法国Phlox的Bar light光源能够在产生高亮度的同时,拥有90%以上的照度均匀度,使用该款线性光源就能够很好的解决光源的均匀性问题。


【来源:光虎光学内部培训资料】


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