机器视觉骑LED波浪

每个成功的机器视觉系统后面都是正确的照明方案。LED照明技术已稳步发展，允许机器愿望客户利用改善的均匀性，更好的热耗散，增加波长可用性，降低成本。

在过去十年中，LED供应商和芯片设计具有增殖。“不久前我们都仅限于不同产品的某些芯片供应商，并且组件制造商之间没有太大的差异化，”照明和镜头公司总裁Jason Baechler说Moritex北美洲公司（圣何塞，加利福尼亚州）。“纯粹的选项卷启用了更多的应用程序，因为现在您可以获得所需的输出级别或访问某些波长。最终用户不一定需要一直要求定制一些习惯，以便更具挑战性的应用程序。“

机器愿景客户可以使用更多的选择，用于将LED耦合到光学器件，以更好地控制光的输出或输出方向性，以及可访问更轻微的控制配件。Baechler还引用了各种各样的材料，其中一些物质从平板行业涓涓细流，现在可以提供给机器视觉市场“所以我们可以生产不同的方向性的灯光 - 不仅仅是基于芯片，而是我们夫妇it with, whether that’s an optical component or film,” he says.

带一些热量
LED的最大缺点之一是它们产生的热量。因为热量降低了LED效率，所以产生的较少的光线。但LED热管理的改进正在解决这些挑战。

“LED制造商正在创造更好的热粘合垫，并且产生更好的热触点，以帮助获得散热。他们还减少了LED本身内部的晶圆键，并使用芯片级包装，“技术销售经理Mark Kolvites说中期科技（布里斯托尔，宾夕法尼亚州）。“这些功能增加了LED的寿命和输出。”

改进提示中期重新评估其产品系列LED灯以适应效率的增加。“我们现在看到的是，与我们在一年前的工作相比，我们可以更多地发光，只是通过推动LED更难以推动，因为热量是更好的，”Kolvites说。

KOLVITES估计，即单位使用同一驾驶员在一年前使用同一驱动程序运行约15％至20％的灯光。“我们实际上正在增加我们的司机电流，取得更多优势，”他说。

由于效率的巨大增强，“我们可以通过增加更多的散热来解锁这些LED中的很多潜在的强度，”中期的凯文高，运营和工程经理凯文高，运营和工程经理说。“客户总是要求灯光，所以它们可以运行更短的曝光并更快地运行生产线。在我们的标准产品中，我们还没有推动他们可以做的附近的任何地方。“

整体光学效率的增加会影响Moritex的通道 - 镜头“同轴”照明的设计，用于远心镜头。在这些产品中，光通过分束器，然后通过镜头光学投射。

“Even with the best designs this can create reflection, and efficiency has grown so much that we actually have to step down the illuminators so that we can control the light level to ensure there isn’t too much reflection that washes out an image or affects how the lens performs,” Baechler says.

选择波长，任何波长
Matt Pinter，工程负责人智能视觉灯（Michigan Miskegon），看到LED照明的最大进展不会来自模具或芯片，而是从波长的可用性中获得几乎任何机器视觉检查任务。

密歇根州立大学农业学院的研究展示了波长的重要性，同时为机器视觉行业提供课程。智能视觉灯为项目提供了LED灯，研究了波长如何影响植物生长的项目。研究人员发现某些波长使植物生长，而其他波长使其成为绽放。该项目还透露，某些类型的生菜仅使用一个波长。

“你给植物所有这些波长，这是浪费时间和能量，”Pinter说。

来自机器愿景客户的一个波长获得兴趣是短波红外（SWIR），主要是为了响应对SWIR摄像机的需求增加。SWIR灯渗透了几毫米的大多数材料。“通过SWIR，您可以通过使用可见或标准的下波长IR解决之前从未解决过的应用程序，”Metaphase销售工程师James Gardiner说。“这不仅仅是机器视觉的部分。它可以应用于任何市场，无论是医疗保健，汽车还是技术。“

加德纳提供了检查医疗IV袋的接缝和内容的例子。“他说：”很难在透明的材料包中找到一个清晰的液体，“他说。“特别是在1450nm的IR频谱中，任何水基产品都将实际上吸收苏尔邦尔并出现黑色，以便您可以在清晰的背景和水基产品之间获得非常良好的对比。”同样用于汽车应用中的清晰胶水和润滑剂。

与此同时，大型科技公司正在使用SWIR灯，用于检查硅晶片中的缺陷，这变得明显像超过1100nm的玻璃。“良好的硅晶片对相机看起来不可见，所以苏尔德尔说，苏里尔可以帮助您在它与缺陷之间产生巨大的对比度。”

智能视觉灯也适用于SWIR应用程序的更多要求，最近推出了其SWIR LED灯系列。除了公司已经提供的850-940款NM灯外，新波长还包括1050nm，1200nm，1300nm，1450nm和1550nm。

也许具有UV和IR照明的最大挑战来自光学器件，因为对于非可见波长有效的扩散器存在很少的选择。如果没有适当的光学漫射材料，则光可以通过测试的物体直接通过，并产生“热点”，其显示在光太强烈的图像上，因此降低了图像的整体对比度。相反，如果光学漫射材料吸收过多的光，则它一定是在被测物体上进行的。

虽然LED光学元件的主要材料是塑料，但由于晒化化，紫外线会导致该紫外线会导致拆分。熔融石英和熔融二氧化硅等材料提供高紫外光传输。SWIR的光学材料中的选择也有限，但包括熔融二氧化硅，锗，氟化钙和蓝宝石。

几年来，智能视觉灯用硅胶用于其LED灯的外壳，密封和镜头方向的功能。根据Pinter的说法，硅胶光学器件在塑料和玻璃对应物上具有许多优点。光学级硅胶具有强大的设计，可在广谱上提供高频率，承受大的温度范围，并且对UV光没有反应。另外，有机硅模制品以塑料注塑成型成本的一小部分获得。

减少做更多
机器视觉设计人员正在持续寻求创建更容易，更便宜，更灵活，更紧凑的系统。机器视觉照明行业正在通过多光谱LED灯响应，在一个相机和一个光源的单个机站上支持检查。

“您可以获得产品的信息越多，您可以在其上做得更好的分析，”Metaphase的Gardiner说。“当您不仅可以在可见光谱中获得该信息，而且在IR范围内，您也有更强大的检查。”

使用中期的RGB + IR LED线路光的第一个应用程序之一是地面猪肉检查。客户使用RGB频谱来确保猪肉是正确的颜色。同时，光的IR部分完成了可见光不能通过的东西：它穿透肉的表面，以寻找嵌入的污染物，例如橡胶手套。

虽然对多光谱照明的需求继续上升，但高光谱LED可以代表机器视觉照明中的下一个边界。对高光谱LED照明感兴趣的客户“希望具有600nm至1000nm的真正宽带，在那里的每个波长，而不是具有850 [nm] LED，940和1300的多光谱灯peaks and valleys in between,” says Smart Vision Lights’ Pinter.

由于高光谱LED照明处于其初期，因此客户仍然必须依靠宽带灯泡，如卤素，钨和Xeon。“这些灯泡扔掉了很多波长，因此LED将定制定制到某个波长区域，”Pinter说。

正确的照明对于机器视觉中的另一种向上趋势至关重要：3D成像。对于计量应用，Moritex将其LED灯引擎与来自德州仪器的TIDLP®芯片组集成。DLP高级光控制产品延伸到UV和IR光谱中，使用可编程结构光图案实时产生3D数据。

“该技术已在光刻中使用多年，但我们将其带到了自动光学检测应用的主流机视觉市场，如测量PCB组件，微电子和其他高端部件，”Baechler说。

虽然LED照明开发沿着缓慢而稳定的效率延续，但通过组合更高且更好的控制照明的强度，尽管使用更高且更好的控制照明，但具有改进的光学，传感器和软件，机器视觉能力继续执行不可能的：保持起搏最高客户期望。它可以持续吗？如果过去的性能是任何指南，是的。