 圖1：在線照明非常適合檢查半導體晶片和其他鏡面或半鏡面物體。 正確的照明對于機器視覺應用的成功至關重要。不同的用例需要極大不同的照明類型以最大化性能。本文介紹了幾種獨特的機器視覺照明方法的優點，缺點和用例，例如在線，遠心和散射軸向照明。 串聯或同軸照明(圖1)通常使用分束器將光源(例如光纖光導或LED源)直接合并到成像鏡頭系統的光學系統中。這是一種明場照明，這意味著鏡面反射將返回到透鏡中，因為反射的入射角小于透鏡的視場。與其他明場照明技術一樣，在線照明會導致圖像在黑暗背景下具有明亮的物體。  圖2：遠心成像鏡頭具有集成的在線照明功能。 與使用其他類型的照明(例如漫射軸向照明)的系統相比，在線照明通常會導致視覺系統更緊湊。理想情況下，用于行內照明的光源(圖2)應足夠大以被認為是漫射的，因為這可以防止光源本身從物體的鏡面反射回成像系統。  圖3：使用暗場照明(左)和在線照明(右)捕獲的CCD圖像的比較表明，在線照明會導致;A：導線與CCD其余部分之間的對比度更明顯，B：面板上的芯片看起來暗而不是光，C：均勻對比度下的照明均勻，而暗場照明導致整個圖像上的對比度不一致。在線照明的光路使其非常適合檢查鏡面或半鏡面物體，例如半導體或CCD傳感器。圖3比較了使用在線照明捕獲的CCD傳感器的圖像和使用暗場照明捕獲的同一CCD傳感器的圖像。盡管在線照明提供均勻的照明，并且在鏡面物體的精細特征之間具有一致的對比度，但其主要缺點是雜散光和低對比度。一部分光線會從分束器的表面反射回來，并返回到相機而沒有到達物體，從而導致圖像整體被“沖洗掉”。這也可能在圖像中心引起熱點，因為大多數雜散光將降落在相機傳感器的中間。  圖4：傳統的背光照明器產生漫反射(a)，遠心照明器產生準直光(b)。 遠心照明是背光的一種特殊情況，其中光源是準直的，而不是漫射的。來自照明器任何場點的光線將與所有其他照明光線平行(圖4)。遠心照明器不是將鏡面物體反射回成像鏡頭中，而是由遠心鏡頭組件和對物體進行背光照明的LED源組成的獨立模塊。 離開照明器的準直光線在不撞擊面向成像系統的表面的情況下使物體形成輪廓，而常規的背光照明器的光線會從銳角入射，并撞擊到物體的前面并散射回成像鏡頭。這會導致邊緣特征變亮，并且在常規背光中失去對比度(圖5)。  圖5：在比較常規背光(a)和遠心照明(b)時，很明顯遠心照明會產生更大的邊緣對比度。遠心照明器的主要優點是準直度高，可提高邊緣對比度，使其成為精確測量和計量應用的理想選擇。這些高對比度輪廓允許對小缺陷進行出色的識別和測量，提高測量的可重復性和準確性，并能夠縮短照明器與物體之間的距離。常規背光源需要在照明器和物體之間有更大的距離，以減少陡峭角度的光線散射。 遠心照明器還具有很高的均勻性。但是，遠心照明器通常比市場上提供的其他照明選項更大且更昂貴。前透鏡元件的尺寸決定了照明點的直徑，從而導致更大的系統尺寸和重量。遠心照明器對鏡頭和光源之間的對準也很敏感。  圖6：在這種典型的漫射軸向照明設置中，成像鏡頭通過分束器觀察，該分束器將來自外部漫射源的光引入到朝向對象的光路中。 在漫反射軸向照明中，透鏡通過分束器觀看，該分束器將來自外部漫射源的光引入光路，朝向物體(圖6)。照明和透鏡在分束器之后是同軸的，類似于串聯照明。然而，在明場和暗場照明方法的組合中，漫射軸向照明以多種不同角度將光投射到對象上。 漫反射軸向照明可產生非常均勻且漫反射的照明，從而減少了由高光和漫反射物體引起的眩光和亮點。但是，與軸向照明相比，漫射軸向照明往往更大并且更難以安裝。它還具有有限的工作距離范圍，并且吞吐量相對較低。可能需要多個光纖光源以提供適當的照明。像在線照明一樣，光源的大面積會導致任何鏡面反射將足夠大的光源圖像反射回相機，從而不會形成單個熱點。鏡面物體將被均勻照明。 在所有情況下，沒有一種照明方法是最佳選擇。被成像的物體和檢查的目標會影響不同照明技術的有效性，從而使照明的選擇高度依賴于應用程序。遠心照明有利于對物體輪廓進行高度精確的測量，而對空間受限的鏡面物體(如半導體晶圓)的檢查將受益于在線或漫射軸向照明。了解可用照明的不同類型將確保您選擇適當的照明方法，以最大化系統的性能。 |
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