LED在機械視覺中的應用

機械視覺是指電腦視覺應用到工廠自動化的過程。機械視覺使用數(shù)碼相機、照明及圖像處理軟件來進行過去由檢查員進行的檢測工作。抓拍高質(zhì)量的圖像是非常重要的，因為電腦是以對這些圖像的分析為基礎來做判斷的。

機械視覺系統(tǒng)可設計來執(zhí)行指定的任務，比如說清數(shù)傳送帶上的物品數(shù)量、讀取系列號、查找表面缺陷等。雖然機械視覺系統(tǒng)既不具備智能也沒有檢測員的學習能力，但它在許多應用場所都非常有用。機械視覺系統(tǒng)在要求高速、高放大率、24小時運作以及重復檢測的視覺檢測中，非常受歡迎。

為什么使用LED？如何使用LED？

機械視覺中最關鍵的一個方面就是選擇正確的照明。多年來，光纖照明配合鹵素光源都是最理想的選擇方案。但是，隨著LED的發(fā)展和性能/價格方面的不斷改進，它在機械視覺應用中的作用也更為可*，性能也更穩(wěn)定。

（圖：環(huán)行照明。Schott已研發(fā)了專門用于立體顯微及放大效果的VisiLED系列。圖中上部是明視場環(huán)形燈，下部是傳輸式燈臺。）

由于機械視覺相機的敏感度不及人眼，使用精確的照明來突顯特色區(qū)域就很必要了。對機械視覺來說，具有足夠的燈光亮度、能夠控制亮度以及保持照明區(qū)域亮度的一致性是非常重要的。實際上，LED在所有的機械視覺中都被用來照亮物品。

物品照明時會用到多種技術，而這些技術都要求用不同的方式來組合LED，其中包括：

- 封貼在相機透鏡周圍環(huán)形照明產(chǎn)品用來提供均衡、無陰影的前照式照明；
- 從后部提供均衡照明的背光燈用來暴露邊緣缺陷等特征；
- 用來提供一致亮度的燈束，線掃描的相機應用中就有這樣的要求；
- 發(fā)光光束較淡的暗地環(huán)形照明，要求在搜尋擦痕等缺陷時非常有用；
- 只允許直接反射光線進入相機的軸形照明，是表面照明的最優(yōu)方案。

與其他光源相比的優(yōu)勢

在過去，向所需區(qū)域提供照明的最常用方法就是使用鹵素光源與光纖照明相結(jié)合。而這種方案最大的不便就是每1500小時就需要更換燈泡，而且燈光亮度退化得很快。與此相對的是，典型紅光LED的使用壽命是100,000小時，而且因為它是比較流行的色彩，價格也不貴。紅光LED也是單色機械視覺應用的最佳選擇，因為它與相機CCD感應器的峰值靈敏度一致。

因為LED有各種色彩可選，它還適于色彩應用。白光LED與鹵素光源具有相同的特性，但它的使用壽命為50,000小時左右。不過，因為白光LED是生產(chǎn)商以藍光LED為基礎，使用磷光體涂層而制成的，所以不同生產(chǎn)商的白光可能有所不同，這在LED需要更換時，可能會在一定應用場所引發(fā)色彩不一致的問題。

在需要更多背光以及更大燈束的應用中，沿著照明產(chǎn)品很難獲得足夠的燈光。而當使用LED時，只需多使用幾個LED，同時確保有效地消除了熱能問題就可以了。

穩(wěn)定光源以及光纖附件的最初成本大致與LED陣列相同。然而，考慮到成本/小時方面，LED的價格遠遠低于其他任何一款同類穩(wěn)定光源。通過使用合適的控制器，LED更容易截斷、提升使用壽命以及光輸出亮度。而且，使用LED沒有電線長度限制。

具體產(chǎn)品范例

Phlox利用專利技術，設計并制造了極度一致的背光。這款背光由專門刻制的PMMA材料組成，LED精確地圍繞在邊緣以提供照明。最終成品的均衡度為+/- 3%，亮度高達30,000 cd/m2，是光纖背光與150瓦鹵素光源組合亮度的6.5倍。有高亮的紅光或白光可選、尺寸各異、僅為8.5mm厚。

V形立方體光束通過使用Luxeon Ⅲ，使得LED光束具有不同亮度。因為需要消散400 W/m的熱能，它還具有水冷功能。最終成品就是光束亮度非常一致，而且比同類光纖產(chǎn)品更明亮。

未來的發(fā)展

白光LED技術的不斷提高將為機械視覺應用提供最大的便利。如果LED在使用壽命和色彩一致性方面能得到進一步的提升，那它就可以完全取代鹵素光源。

雖然如今的LED在大多數(shù)應用中已具備了足夠亮度，但光束和更大場合應用還需要更高亮度的LED產(chǎn)品。更具能效的LED也會帶來更大的收益，比如說減少熱消散問題等。