机器视觉照明光源关键技术研究

摘要

照明系统是机器视觉应用最关键的部分之一，其主要目标是以合适的方式将光线投射到被测物体上，突出被测特征部分的对比度。好的设计能够改善整个系统的分辨率，简化软件的运算；不合适的照明，则会引起很多问题，例如花点和过度曝光会隐藏很多重要信息。 文章首先研究了LED光源照明技术在机器视觉领域的应用，然后结合实际测量的需要提出了建立照射模型的方法，并给出了一种二十四相彩色穹形LED灯源的总体设计方案和各主要功能模块的软硬件设计。主要工作： 1．光源照明方式的研究和光谱分析。其中，光源的照射角度是照明方式中最重要的因素，在这里进行了大量的实验，分析了合理照射角度的重要性。光谱即光源的发光颜色同样是光源系统设计的重要内容。实验表明：表面是白色的物体对光源颜色不做要求；表面有色彩就要根据表面的颜色选择对比度大的光源颜色；在照明时应尽可能选择单色光避免色差。另外文章对辅助光学配件在照明技术中的重要作用也做了深入的研究，通过实验得出：偏振片可以消除映影光；漫射板可以使光变的均匀。 2．照射模型。通过对LED光源的光通量、被测面的照度、CCD的照度计算和软件模拟设计，建立了片式电子元件的照射模型。确定了不同片式电子元件特定的图像分析、设计需求和照明原则，研制出针对片式电子元件图像分析的LED光源。 3．二十四相彩色穹形LED光源系统。该光源系统能够实现全方位、多角度的彩色照明，并在利用图像处理的生产中，取得了良好的效果。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1机器视觉领域光源系统概述

1.2照明技术在机器视觉领域的发展现状

1.3机器视觉照明光源的应用

1.4课题背景和本文研究的意义

1.5本文主要研究工作

第二章照明技术研究

2.1光源系统模型

2.1.1光源系统的参数

2.1.2物体的光学属性

2.2机器视觉领域的典型光源

2.3机器视觉光源照明技术

2.3.1明视野和暗视野

2.3.2背向照明、前向照明

2.3.3照明方案的选择

第三章机器视觉LED光源光谱分析

3.1 LED光谱分析理论基础

3.2照明光源光谱实验

3.2.1实验一

3.2.2实验二

3.2.3实验三

3.3实验小结

第四章辅助光学配件的运用

4.1偏振片在机器视觉中的应用

4.1.1偏振片工作原理

4.1.2偏振片实验

4.1.3偏振片实验小结

4.2漫射板在机器视觉中的应用

4.2.1漫射板工作原理

4.2.2漫射板实验

4.2.3漫射板实验小结

第五章光源照射模型研究

5.1建立照射模型

5.1.1光能量计算

5.1.2片式电子元件的照明方式

5.1.3模型软件模拟图

5.2实际照射图像和图像二值化分析

5.3小结

第六章二十四相彩色穹形LED灯源系统设计

6.1二十四相彩色穹形LED灯源系统方案

6.1.1灯体设计

6.1.2调光板电路设计

6.1.3上位机界面控制程序设计

6.2二十四相彩色穹形LED灯源照明实验

第七章总结与展望

参考文献

发表论文情况说明

致谢