机器视觉光源

机器视觉应用中注意目标颜色与光源颜色的搭配。我们看到某个物体成某种颜色，是因为其反射了对应的光谱。即如果目标是红色的，如果是白色的光照射或者是红色的光照射，都有红色的光返回，那么在黑白相机中将会是白色的，如果是蓝色的光来拍摄，则没有红色的光可以反射，那么其将会是黑色的。

基于这样的理论，我们拍摄物体时，如果要将某种颜色打成白色，那么就得使用与此颜色相同或相似的光源(光的波长一样或接近)，而如果要打成黑色，则需要选择与目标颜色波长差较大的光源。

而在镜头的分辨率(能分别最小两点之间的距离)公式δ=0.61λ/NA，λ为波长，NA为数值孔径。从中可以知道，当NA固定时，使用不同波长颜色的光时，镜头的分辨率是不一样的。因此在使用光源时，同一支镜头在蓝色光照下的分辨率通常会高于红色光照条件。

使用机器视觉LED光源，一般都提供几种供电方式可供选择，常见的有5V、12V、24V直流电源，功率根据所用LED的数量多少而定，电压不同会引起什么区别呢?这和LED的特性有关。一般LED的工作电流在10mA~25mA，特别亮的LED可达50mA甚至更高，而LED的电压降一般为1.8V到3.3V，因此通常每个LED上都串联一个电阻(分压电阻)，这样才能保证LED发光均匀，而且在电压波动时不易损毁。

那么，由于LED上的电压降和通过的电流都是恒定的，供电电源的电压不同时，多余的电压是串联的电阻所承担的，例如给一颗1.8V、15mA的LED用24V供电时，需要串联1.48KΩ[(24-1.8)/0.015=1480]，此时电阻的功耗是0.015*0.015*1480=0.333W，如果使用多个LED颗粒组合成光源，光源会发出很高的热量，这时必须采用风扇等强制散热手段，否则光源的寿命会很短。而同样的LED使用5V供电时，串联电阻R=213Ω，电阻的功耗为0.048W，和24V供电时差了近7倍。这时仅仅靠对流产生的散热效应就足够了，不必用强制散热的方法。

既然用低电压有好处，为什么还使用12V、24V呢?原因很简单，由于机器视觉用于工业生产线上，一般24V是标准配置;另外电压高时，搞干扰能力强，而低压则对电源和工作环境提出了更高的要求。是使用恒流源还是恒压源，环境温度有何影响等，均需要考虑。

常亮还是闪亮图片亮暗的控制，除了快门、光圈、增益外，还可以控制光源的亮暗以及亮的时间来控制，我们先来看一下常亮光源和闪光的优缺点。

如果保持稳定的供电，那么光源的亮度基本不变，如果供电使用脉冲，脉冲的时间宽度和LED本身的响应时间决定了发光时间，若是这个时间小于相机快门开启的时间，那么相机的曝光程度是由光源发出的光通量决定的，如果大于快门时间，则由快门决定。

一般情况下，如果需要频闪光源(时间小于快门速度)，传统上使用普通的照相机闪光灯，使用LED强度不够，所以以往针对于LED光源来讲，闪光是指光源开启时间大于快门时间的情况。

频闪控制器，通常采用的是超电流的方法，即控制通过LED的电流超出标定的值多少倍，而使亮度增加，但是这种高负荷的工作状态由于功率过大，发热严重，对光源的寿命影响很大，所以通常通电时间都很短，减少光源的工作时间，以此来延长光源的使用时间。

使用频闪控制器，可以获得高亮的光源，可以减少环境的影响，可以减少快门时间从而减少动态拍摄时的拖尾现象，而且如果只需要平常的亮度时，可以使用低亮度的LED发光管，可以降低成本。

但是使用频闪时，电源的成本会提高，而且同步问题也必须考虑，频闪控制器可以从外部输出触发信号来触发光源，也可以从外部输出触发信号来触发频闪控制器，本身输出触发信号同时触发光源与相机，这样能达到光源与相机触发的同步。

机器视觉光源的选择是为了将被测物体与背景尽量明显分别，获得高品质、高对比度的图像。而且视觉光源的正确选择，直接影响系统的成败，处理精度和速度。