1印刷字符與高低角度照明

通常物體表面上的字符有兩種不同的打印方式：印刷式或刻字式，本次說明的是在前向高低角度照明條件下的字符檢測結(jié)果。不同的打印字符方式，造成待測部分表面機(jī)理的不同特性。因此對于這兩種字符的檢測，雖然同樣是采用前向光照明。但一般印刷式應(yīng)采用高角度照明，而刻字式則采用低角度照明。下面是芯片表面印刷文字的照明效果：前一種照明采用的是高角度照明，后一種采用低角度照明。

高角度照明

低角度照明

從圖中可以看到對于檢測印刷字符,低角度照明的圖像質(zhì)量要好于高角度照明的圖像質(zhì)量，原因如下：當(dāng)采用高角度照明時，由于芯片上的文字是印刷上去的，所以當(dāng)光線照射上去的時候光線都反射出去了，進(jìn)入到CCD相機(jī)的光線很少。而其他光滑部分，光線很多都反射進(jìn)CCD相機(jī)中了。但采用低角度照明的時候，由于光源的角度很低照射到文字上,通過文字的反射進(jìn)入CCD相機(jī)中的光線就非常多，而光滑的表面的反射光線幾乎都被散射掉了，根本無法反射到CCD相機(jī)中。所以一般芯片表面的印刷文字一般用低角度照明方式。

但有的場合高角度照明和低角度照明得到的圖像效果相似,這是因為在前向照明方式中，所選的光源有直接和間接之分。有些情況下需要采用暗場照明。由于光線通過漫反射板后光線四處散射，所以光線是從不同角度照射到芯片文字上的，這樣就會有相對多的光線進(jìn)入CCD，從而有低角度的照明效果。但是這樣的照明效果遠(yuǎn)不如明視野低角度照明的效果。

2圓柱物與平行光、漫反光照明

在機(jī)器視覺應(yīng)用中，經(jīng)常會碰到圓柱形檢測目標(biāo)。例如啤酒瓶、電池殼、鋼管、易拉罐、軸、香煙等等，也會遇到其他形狀的曲面，例如球面或其它不規(guī)則形狀。這些曲面在照明時，有一個共同的特點，就是會產(chǎn)生反光，類似于有風(fēng)時的湖面，雜散的波面產(chǎn)生粼粼波光，雖然這是攝影家鏡頭下的美景，但是對于機(jī)器視覺的應(yīng)用卻是一個難題，會影響到檢測方法的穩(wěn)定性，而且對于曲面上的文字或特征進(jìn)行處理時，圖像的視差和畸變會對處理方法提出特殊的要求。

根據(jù)幾何光學(xué)的最基本定律：光線的反射角等于入射角，由于柱面的法線是連續(xù)變化的，對于很多入射角度的光線，會因為光線反射到攝像機(jī)鏡頭而產(chǎn)生反光亮點(斑)。不論照明光源的角度如何調(diào)整，總有部分光線反射到鏡頭內(nèi)。這正是所要避免的。而希望能夠使表面特征(缺陷、字符等)散射的光線進(jìn)入鏡頭成像，避開直接反射的光線，從而提高對比度，并且得到均勻照明的圖像。從側(cè)面照明，由于曲面方向連續(xù)變化，總有一部分光線進(jìn)入視場，目前采用的照明方法中有兩種可以解決反光的問題，第一種是使反射光不能進(jìn)入鏡頭，第二種是控制反光，使反射進(jìn)入鏡頭成像的光線分布均勻。

平行光照明

如圖所示，在沿軸向使用平行光照明，適當(dāng)控制光線的入射角度，使反射光不能直接進(jìn)入鏡頭，而是被柱面反射到其他方向。一般情況下，入射角不應(yīng)小于45度。大多數(shù)應(yīng)用中，需要使用兩個光源，右邊的光源照明左半部分，左光源照明右半部分，中間有一定重疊，這樣可同時保證照明的均勻性。對于較小的目標(biāo)，只用一個光源就能滿足要求，只是照明的均勻程度不如兩個光源對射的照明效果。近似平行光從沿軸方向以一定角度入射，使反光不能進(jìn)入鏡頭，只有缺陷或被測特征引起的散射光進(jìn)入鏡頭成像。

漫反射照明

第二種方法如圖所示，使用漫散光照明。其基本原理是如果能夠使各個方向進(jìn)入鏡頭的反射光均勻，那么反射光引起的反射斑就被消除了。這類似于積分球的工作原理。如果一個表面從任意角度觀察，亮度都是一樣的，用一束平行光照明，不管從哪個方向或角度入射或從哪個角度觀察，該表面都是被均勻照明的，但是在現(xiàn)實中這種表面是很少見的。另一個極端的情況是表面是鏡面，反射光的方向是非常確定的。如果此時照明光線以球狀分布從各個方向均勻入射，那么，不管我們從哪個方向觀察，接收到的光線是一樣多的，也就是說，亮度是均勻的，這種情況下也不產(chǎn)生反光斑。對于柱狀物體，這就要求光源的發(fā)光面同樣是柱面的，發(fā)出均勻的漫射光，而且和被測物體共軸。顯而易見，這種光源的設(shè)計和制造都是比較復(fù)雜的。需要指出的是，漫反射照明方法產(chǎn)生的圖像對比度比第一種方法低，因為盡管這些反射光的分布是均勻的，但這些光線還是直接經(jīng)表面反射進(jìn)入鏡頭成像。而第一種方法中，只有被檢缺陷產(chǎn)生的散射光進(jìn)入鏡頭參與成像。