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CST结构光源在机器视觉缺陷检测中的应用


时间:2020-02-27

应用领域:缺陷检测


1 引言

   在机器视觉检测中,轻微凹凸检测一直是个难题,这类特征在传统的均匀光照条件下,成像对比度很低甚至难以成像,因其只在投射的光源边界处能被观测得到,所以通常采用线阵扫描检测,亦或者是采用结构光的方式检测。

2 结构光原理

   结构光检测的基本思想是:利用特定的、人为控制光源对物体目标进行照射,根据物体表面的反射特性及光学特性来获取目标的三维信息。其属于主动测量法的一种,它的硬件一般由工业相机、结构光源、计算机等组成。结构光源可以是投影仪、激光或者LED光源等等。

   本文将重点介绍下CST公司的LED结构光源的种类、结构以及其在行业中的工程应用。

3 LED结构光源的种类

3.1点光结构光源

   针对漫反射被测物体,在点光源基础上加入高精度栅格片,通过镜头将栅格片上的信息投影到聚焦平面。在选择镜头时,可将栅格片等效于相机的Sensor芯片,然后按照栅格片尺寸,工作距离和视野大小选择合适的镜头。


 图1 CST点光结构光源实物图    

图2 CST点光结构光源剖面图

图3 点光结构光源光路示意图

图4 CST点光结构光源成像效果图

3.2同轴结构光源

   针对镜面反射被测物体,在同轴光源发光区加入栅格片,使用时工作距离一般较低,景深要求大。实际上,就是相机通过被测物体去观察光源上的图案信息。

图5 CST同轴结构光源实物图

图6 CST同轴结构光源成像效果图

3.3平面同轴结构光源

   针对镜面反射被测物体,在平面同轴光源导光板镀上条纹,使用时工作距离一般较高。

图7 CST平面同轴结构光源实物图

图8 CST平面同轴结构光源成像效果图

3.4线光结构光源

   针对镜面反射被测物体,在高亮线光源发光区加入栅格片,使用时将相机光源呈对称角度倾斜;也可搭配同轴模块,与同轴结构光同理。

图9 CST线光结构光源实物图

图10 CST线光结构光源成像效果图

图11 CST线光结构光源成像效果图

3.5特制结构光源

   针对不规则光滑被测物体,根据轮廓特征在空间内一定位置布置光源,即可完成结构图案的投影。

   案例一:烟嘴凹陷检测。烟嘴部分为圆柱型光滑特征,根据镜面反射原理,只需在同心圆轨迹上布置不连续的条形光源,即可形成“条纹”。

图12 烟嘴检测用结构光光路示意图


图13 烟嘴检测成像效果图

   案例二:电感外观缺陷检测。电感为光滑塑胶表面,顶面平整,使用同轴光源即可完成检测;而针对其内侧与外侧的边缘圆弧的检测时,可由两个环形光来形成条纹。三者共同组成结构光源。

图14 电感实物

   

图15 CST特制结构光源光路示意图

图16电感外观缺陷检测效果图

4 后记

   CST结构光源种类繁多,其来源于CST公司多年的工程实践。从技术原理上讲,CST结构光源并不复杂。简单来说,即是将有规律的图案投射到被测物体上,针对不同反光程度、不同轮廓表面使用不同的方法罢了。然而,结构光源能在高难度轻微缺陷检测中凸显效果,为机器视觉缺陷检测项目带来巨大突破。创新无止境,CST团队仍将持续关注客户与行业诉求,用专业、专注成就客户价值。