3D动态工业照相机成像技术定位仪

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　　6　光源
　　
　　机器视觉系统的核心是图像采集和处理。所有信息均来源于图像之中，图像本身的质量对整个视觉系统极为关键。而光源则是影响机器视觉系统图像质量的重要因素，照明对输入数据的影响至少占到30％。
　　通过适当的光源照明设计，使图像中的目标信息与背景信息得到最佳分离，可以大大降低图像处理算法分割、识别的难度，同时提高系统的定位、测量精度，使系统的可靠性和综合性能得到提高。反之，如果光源设计不当，会导致在图像处理算法设计和成像系统设计中事倍功半。因此，光源及光学系统设计的成败是决定系统成败的首要因素。在机器视觉系统中，光源的作用主要有照亮目标，提高目标亮度、形成最有利于图像处理的成像效果、克服环境光干扰，保证图像的稳定性及用作测量的工具或参照等。
　　由于没有通用的机器视觉照明设备，所以针对每个特定的应用实例，要设计相应的照明装置，以达到最佳效果。机器视觉系统的光源的价值也正在于此。
　　
　　7　光源的分类及特点
　　
　　光源是指能够产生光辐射的辐射源，一般分为天然光源和人造光源。天然光源是自然界中存在的辐射源，如太阳、天空、恒星等。人造光源是人为将各种形式的能量(热能、电能、化学能)转化成光辐射能的器件，其中利用电能产生光辐射的器件称为电光源。按照发光机理，人工光源一般可以分为这样几类，如表1所示。
　　
　　(1)白炽灯
　　早在18世纪末，伏特就发现了电流发热和发光现象。到19世纪60年代，俄国的谢尔盖耶夫(Ceprreeb)制成铂丝蜷状的白炽灯，后经改进，制成了当今使用的钨丝白炽灯。普通白炽灯是由熔点高达3600K的钨丝制成的灯丝、实芯玻璃、灯头、玻璃壳构成。钨丝白炽灯在电流作用下维持钨丝的温度而发生辐射，属于热辐射体。
　　钨丝白炽灯的规格很多，一般可分为真空灯和充气灯。
　　
　　(2)卤钨灯
　　卤钨灯是一种改进的白炽灯。钨丝在高温下蒸发使灯泡变黑，将会使白炽灯的发光效率降低。在灯池中充入碘或溴等卤族元素，使它们与蒸发在玻壳上的钨形成化合物。当这些化合物回到灯丝附近时，遇高温而分解，钨又回到钨丝上。这样，灯丝的温度可以大大提高，而玻壳并不发黑。因此，卤钨灯的灯丝具有亮度高、发光效率高、形体小、成本低等特点。目前常用的卤钨灯主要有碘钨灯和溴钨灯。
　　
　　(3)气体放电灯
　　气体放电灯一般包括汞灯、钠灯、氙灯等，它们的共同原理是气体放电。其中氙灯是由充有氙气的石英灯泡组成，用高电压触发放电。目前氙灯可以分为长弧氙灯、短弧氙灯、脉冲氙灯。汞灯是在石英玻璃管内充入汞，当灯点燃时，灯中汞被蒸发，汞蒸汽压增至几个大气压，从而产生辉光放电。汞灯主要发射紫外单色谱线，也有几条可见光和红外光谱线。钠灯由在钠一钙玻璃内充入钠蒸汽制成。当钨丝点燃后，只发射589.0hm、589.6nm的双黄光。
　　
　　(4)发光二极管
　　发光二极管光源主要有以下优点：
　　①体积小，重量轻，便于集成；
　　②工作电压低，耗电少，驱动简便，容易用计算机控制；
　　③比普通光源单色性好；
　　④发光亮度高，发光效率高，亮度便于调整。发光二极管的响应时间快，短于1μs，比人眼响应要快得多，但用作光信号传递时，响应时间又太长。二极管发光的响应时间取决于注入载流子非发光复合的寿命和发光能级上跃迁的几率。通常发光二极管的外部发光效率均随温度上升而下降。在低工作电流下，发光二极管发光效率随电流的增力而明显增加，但电流增加到一定值时，发光效率不再增加；相反，发光效率随工作电流的继续增加而降低。
　　
　　(5)激光光源
　　与其他光源相比，激光具有单色性好、方向性强、光亮度极高的优点。在诸多种类的激光器中，氦氖气体激光器和半导体激光器在精密检测、光信息处理、全息摄影、准直导向、人地测量等技术中有着极为广泛的应用。
　　由于激光的方向性很强，对漫反射体的照明常造成目标亮度不均，实际是目标表面各点反射到相机内的光能量不同所致，因此在机器视觉大量场合下不适宜使用，但存某些特殊情况下，则可能起到不可替代的作用。(未完待续)

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