TA的每日心情 | 擦汗
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发表于 2014-11-14 11:08:35
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环形光源
机器视觉论坛http://visionbbs.com
什么是环形光源
环形光源，即形状为圆环状的机器视觉专用LED光源。机器视觉行业里的指的环形光源，是指机器视觉专用的视觉光源，而不是指民用照明里用的光源。现在行业里最常见的光源类型为LED类型的。所以当前行业里所指的环形光源默认是指圆环形状的LED类型的专用机器视觉光源。
环形光源常规参数
环形光源，作为机器视觉中的一种常规产品，本身也有许多的参数。各种参数的选择不当，会给机器视觉项目带来不同的结果。因此了解其本身的参数，对于机器视觉项目的成败很重要。
环形光源的直径
环形光源，有一些常规的叫法：环形光源-XXXYY-C，其中的XXX通常是指光源的直径，而YY则是指光源的角度，C是指光源的颜色。环形光源的直径就是其圆环形状的最外面的大圆的直径大小。环形光源有许多不同的直径，这样就构成了一系列大小不同的光源。小的环形光源直径可能只有二三十毫米（再小可能会比较麻烦，因为无法安装灯珠），大的环形光源直径则可以达到三四百毫米，如果有需要，还可以定制更大尺寸的光源。机器视觉应用中比较常见的环形光源直径有50mm、70mm、90mm、120mm、150mm、180mm等。当然中间可能还有许多其它尺寸，如60、74、100、170等等。
另外环形光源还有一个内径，这个参数一般在型号中不会反应出来，需要查看环形光源的具体参数。相同的外径的环形光源，其内径越小，则环形区域面积越大，可以安装的LED颗粒越多，则其成本越高、功率越大、亮度越大、照射也更均匀。
光源的直径越大，可以照射的范围就越宽。当然，因为其是一个环形装的产品，因此随着照射范围的增大，其中心的亮度可能会下降，从而均匀性会下降。
环形光源的成本一般与其外径是成正比的，直外越大，内径越小，则成本越高。
环形光源的照明效果与直径是强关联的，不同的直径的照明效果是完全不一样的。
环形光源的角度
在上面的环形光源的直径中，提到的环形光源型号命名中，通常会包含一个角度信息，这个角度信息就是指环形光源的角度。环形光源的角度，是指LED灯珠安装在电路板上后，其主光轴与光源的基准底板或基准底板的法线之间的夹角。如果将光源水平向上放置，则其灯珠的指向方向与水平线的夹角或与铅垂线的夹角就为光源的角度。这里可能会有两种角度，不同的厂家定义的方法可能会有不同，有些厂家定义的是灯珠方向与水平线的夹角，如下图的角度1；有些厂家定义的是灯珠方向与垂直线的夹角，如下图的角度2。多数厂家使用的是角度1为环形光源的角度，机器视觉论坛的光源也是以此角度来命名的。
比较常见的环形光源角度有0度、30度、45度、60度、90度。中间可能会有其它一些角度，如15度、40度、70度、85度等等这样的角度。
环形光源的角度，对成本的影响比较小，相同尺寸的光源，角度不同时，其成本基本一样。
环形光源的角度，对照明效果的影响是相当大的。不同的角度照射同一个物体，其特征差别是很大的。
上图为两个产品使用相同直径（120mm）、不同的角度的光源照明的效果。从左到右分别是0度、45度、60度、90度等。可以看到其照明的效果，差别是非常大的。角度越高，而直接照射到产品表面并反射回镜头的可能性越高，则其反光效果会越明显。
环形光源的颜色
光源的颜色，这个不仅仅是环形光源的参数，所有的光源都有这个参数。光源的颜色就是指光源发出的光的颜色，在光学里则表现为光源辐射出来的光谱波长。比较常见的光源颜色有红色R、蓝色B、白色W，另外还会有一些如绿色G、黄色Y、紫外UV、红外IR等。
环形光源的颜色，常规颜色对成本的影响比较小，红、绿、蓝、白等光源的成本基本上差不多。而红外、紫外等颜色的光源，成本会高于常规颜色的光源。特别是是波长很短的紫外光源，其成本增加非常明显，如用于固化的365nm的紫外光源，其成本就远远高于普通的蓝光源。
光源的颜色因为是和波长相关的，而即使同样的颜色的光源，如红色，可能其波长也是略有不同的。白色光源因为是复色光，其中包含了许多的光谱，因此其一般是讲色温。色温不同的光源，其看到的效果也会有不同，较低色温的白色光源发蓝，会有偏冷的感觉；较高色温的光源则发黄，会有偏暖的感觉。
光源的颜色对照明效果的影响也是非常明显的。不同颜色照明同样的产品时，其得到的效果会有比较大的差别。
多色排线在白色光源下的灰度图像
多色排线在红色光源下的灰度图像
多色排线在绿色光源下的灰度图像
多色排线在蓝色光源下的灰度图像
环形光源的功率
每种光源要点亮，都会有功率。功率的大小，与其上安装的灯珠多少，以及其电路损耗有关系。一般来讲，同一厂家的产品，其直径越大内径越小，上面安装的LED颗粒越多，则光源功率越大。小的环形光源功率可能只有几瓦，而大的环形光源，则功率可能就会有几十瓦。
光源的功率通常与其亮度是成正比的，同样的光源，功率越大，则其亮度越亮。
环形光源的供电电压
目前整个行业里最常见的机器视觉光源电压是直流24V的。也有一些光源使用的是12V的供电，还有一些大功率的光源使用的是48V的电压。另外对于一些单颗LED的光源，如点光源等，则可能会是3V、5V、9V、14V等光源。一般正规的品质好的光源，都会在光源线的接口上做区别，然后配合光源专用的控制器，这样就不会烧掉光源了。对于那些只使用光源，而不使用配套控制器的工程师，需要注意其供电，以免烧坏光源。
环形光源的厚度
环形光源的有厚度尺寸，这个尺寸一般与其安装角度及安装的颗粒数量有一定的关系。同样的直径的光源，角度越小，安装的颗粒越小，则其厚度越薄。如常规的0度环形光源，通常保证有一圈LED成水平安装，这样的光源通常都很薄，10mm以内的厚度都是可以做到的。
环形光源的厚度，很多时候会影响光源的安装。在一些比较近的工作距离环境中，光源是不能太厚的。太厚了可能就无法安装了。
环形光源的漫射板
漫射板，是指光源表面安装的一层可以将直射光线表现为漫射光线的一种材料。安装上漫射板后，光源的均匀性会提高，但是因为其一般是半透明的材料，所以对光源的亮度会有影响。透明度越低的漫射板，其亮度越低。
一般来讲，环形光源的漫射板是选装的配件。对于一些低角度的光源，比较少用漫射板，而对于一些高角度的环形光源，则会使用漫射板。
环形光源的安装尺寸
光源的安装尺寸是非常重要的，毕竟一个光源是需要安装到机器设备上，才可以正常使用的，总不能像手电筒一样，由人拿着呗。所以呀，需要知道购买的光源的安装尺寸。
光源的安装孔位，一般需要参看光源的安装尺寸图。这些尺寸图，厂家是会提供的。
另外，环形光源还有一个漫射板安装孔位，这个孔位是用于安装漫射板的。
环形光源电源线长度
电源线的长度，这个在所有的光源中，都是标准参数。不同的厂家提供的光源默认电源线长度是不一样的。有些是800mm，有些是500mm，有些则是300mm。机器视觉论坛出品的机器视觉光源，默认使用是500mm的电源线。
一般来讲，一台机器设备，光源是会在机台的上面的，而光源控制器则可能会在机台的下面或内部，因此其长度可能会有好几米，有些走坦克链的话，可能还会有十几米。对于这种种情况，一般可以配置一条延长线，机器视觉光源厂家会有配套延长线出售。当然，如果不想去买延长线，也可以自己接一条电源线上去，只需要注意其接线的顺序，不接反就可以了。供电相对来讲，要比较好解决，不像数据线一样，还需要抗干扰。
环形光源的LED颗粒类型
LED颗粒比较常见的有插针式DIP和贴片式SMD两种。另外还有一些大功率的DIP型。对于环形光源来讲，大部分都是使用插针式的或大功率的插针式的。
环形光源的应用
环形光源是应用非常广泛的一种光源，通常与相机镜头进行同轴安装，可以由上到下直接照明，可提供较高的照明亮度。
在电子、IC、五金、半导体等领域应用广泛。对于尺寸测量、定位、外观、颜色、计数统计等也很容易胜任。
检测范围：
•电路板与电子元器件检测
•产品包装外观、标签检测
•医疗、制药等行业产品检测
•五金加工行业产品检测
•存在性、尺寸、表面缺陷、颜色等等多特特征检测
•字符、条码检测
•轮廓分析
•正反方向判断
•存在性、有无判断
•其它更多
环形光源选型与购买
环形光源的选型与购买及具体参数，可以登录机器视觉商城环形光源频道查看。
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