视觉系统用于零件和组件的关键测量，作为质量控制系统的一部分。这样的测量可以用来确定一个组件是否适合进入制造过程的下一个步骤，或者它们可以在生产线的末端完成，在交付最终产品之前。无论哪种方法，都必须保证测量的精确性和可重复性。任何影响成像系统性能的变量，无论是内部的还是外部的，都会影响最终的测量结果。这可能导致不必要的生产线停工，过度浪费，甚至有缺陷的产品到达客户。
由于对象的图像而不是对象本身进行测量，因此优化成像过程的每个元素来实现最佳图像是可能的。其中一个元素是照明。照明非常重要，无法生成足够好的图像以进行处理和测量。
LED是机器视觉应用中最常用的照明。光的类型，方向和波长都可以在提供良好的图像中发挥至关重要的作用。然而，稳定性和可重复性对于视觉系统始终如一的视觉系统绝对必不可少。照明的变化是不可接受的。
图像亮度是到达图像传感器的光量的函数。显然，照明源在这方面起着关键作用，但光学系统的其他组件——以及外部因素——也会影响到达传感器的光的多少。
任何具有阈值的成像系统;那就是寻找细微的特征，比如表面缺陷;或者说，进行颜色检查将受益于提高光级的重复性。一致的照明允许阈值参数设置更接近背景水平。这样可以检测出更精细的特征，增加目标特征和背景之间的对比度。应用涉及尺寸检查或检测重大缺陷，如特征的存在，更宽容的变化照明强度。
照明控制方法
LED照明有几种控制模式。连续操作是最简单的。光线在一起，光强度与控制器提供给LED的电流成比例。可实现的最大光强度是LED厂商评分的100％。
脉冲照明控制是一种流行的替代连续照明，并提供了许多显著的好处。在脉冲模式下，照明只有在需要时才打开。当需要脉冲时，控制器接收触发信号。从触发器到输出脉冲的延迟、脉冲的长度和脉冲的强度都是可配置的。脉冲使移动物体的图像冻结成为可能，使其成为高速成像应用的理想选择。
Gardasoft的控制器提供了脉冲定时的微调，这通常比相机的定时更灵活。相机可以设置较长的曝光时间，而光脉冲的短时间来冻结运动。
脉冲操作的另一个好处是，通过驱动LED的短脉冲电流（最高为正常额定值的10倍），可以从LED中获得100%以上的亮度。这就是所谓的超速。Gardaosft控制器配备安全技术，可在不损坏LED的情况下进行超速行驶。
智能照明方法通过联网照明，摄像机和成像软件为新级别采用照明控制，以提供具有用于设置和控制的单个图形界面的集成应用。我们的Triniti智能照明平台由三个元素组成：
- 光识别和操作数据。安装到LED灯中的特殊芯片提供有关模型数据，电气特性，光学特性和使用信息的信息。
- 将灯集成到软件中。这些特殊启用的LED灯可以通过软件开发套件或主要图像处理包中的应用程序接口无缝地集成到机器视觉网络中。这为工程师提供了单个图形界面来设置摄像机和照明，可视化定时和捕获的图像，并将设置保存到相机和控制器。
- 灯光控制专家。该系统集成了LED控制器技术的所有功能。
成像软件、摄像机、灯光和控制器之间的这种联系意味着系统内的照明水平随时都是已知的。
影响光强的因素
控制LED的光输出是维持恒定图像亮度的基础。许多因素影响光输出，包括年龄，温度和环境。
虽然LED非常可靠，但它们的光输出会随着时间的推移而恶化。这是由于LED晶体结构中的微小“螺纹”脱位，其充当较大脱位的成核点。在LED晶片制造过程中出现穿线脱位。随着在使用期间的加热和冷却和随后的膨胀和收缩时，较大的脱位自然形成，因为LED打开和关闭。随着这些脱位的数量随着时间的推移而增加，光子生产下降和光输出的量子效率降低。因此，光强度降低的速率是如何为给定应用程序被驱动的函数并且难以预测。通常，当其输出低于其初始评分的70％后，将更换LED。
当led温度从25摄氏度上升到90摄氏度时，它们的亮度会下降高达40%。这是一个在系统调试期间可能看不到的巨大变化，但在正常运行期间可能导致变化。一个在早上启动的系统可能会在很冷的时候启动，并且在灯达到系统启用时的温度之前会有更高的拒收程度。由于温度的变化，光输出约为0.6%每摄氏度。即使在很小的温度范围内，这也是非常重要的。
LED光输出与通过器件的电流成比例，而不是电压，所以所有LED厂家都指定了所建议电流控制以便有效使用。恒流照明控制器在亮度输出中提供合理的线性度，但曲线朝向更高的过载百分比下降。
使用输出电流的特性曲线(由光源制造商提供)可以实现线性亮度控制，即使是高水平的超速驱动。电流的精确调节是至关重要的，因为电流的1%的变化可以导致光强度的1%的变化。
视觉系统的环境可能会影响LED的输出。灰尘、污垢、液体或蒸气可能会附着在LED上，减少其光输出。另一个要考虑的因素是LED冷时的冷凝。这可能会影响光输出，因为更多的冷却LED比吸收光的冷凝。
其他因素
虽然精确的光强调节对于保持图像亮度至关重要，但许多其他因素也会影响到达图像传感器的光量。
大多数机器视觉系统试图将环境光从摄像机视图中排除，以消除这一变量。然而，在某些情况下，这是不可能的——例如，如果人们与机器或机器人在同一个领域工作，有一个很大的工作范围，不能完全筛选。通过减少曝光时间，可以减少环境光的影响。当然，照明通常需要按比例调亮，可能是由于LED过度驱动。保持曝光时间相同，但增加灯光亮度，可以缩小虹膜，这也会减少环境光的影响。
有时，可以将这两种光分开。例如，如果正常工作环境需要可见光，那么视觉系统可能使用近红外光。使用窄范围可见光照明，如led或过滤的传统照明，可以防止可见光影响图像。
当使用脉冲照明时，必须获得照明脉冲的定时，并且相机曝光完美地对准以优化图像亮度。如果它们不在对齐，则图像将显示为暗或在最坏的情况下，根本不会看到图像。通过调节照明脉冲延迟，两者可以容易地进入对准。
Triniti智能照明系统使工程师能够设置整个视觉系统的时间，摄像头和频闪灯模式照明，所有从一个地方。Vision Utility界面提供了一个图表，在一个屏幕上显示了相机曝光的时间和光照脉冲。当两者没有对齐时，很容易看到，实时摄像头图像显示了设置的效果。
一些镜头不提供可重复的F-STOP。也就是说，在相同的F型停止处设置的不同透镜可以使不同的光线。这不会产生日常生活中的变化，但它会导致一个系统的变化，另一个系统可能是在多个装配线上运行的系统的问题。工程师可以通过使用相机上的增益控制或通过自动调整光圈来弥补这种变化。Gardasoft为不同类型的自动虹膜提供驱动程序，因此可以使用软件控制来提供智能调整。
灰尘，污垢，液体或蒸气可以坚持镜头，以及LED。这可以减少光吞吐量并对图像亮度产生不利影响。在这些情况下，可以通过增加相机增益或用视觉软件调整图像来实现补偿。后者可以包括基于操作员的判断调整阈值和其他参数。然而，如果图像不是理想的亮度，则图像处理软件可以产生具有较少动态范围的最终图像。保持原始摄像机图像的亮度通常更好，而不是在图像处理期间补偿缺乏亮度。
控制光强度
控制图像亮度的主要步骤是优化和维护LED输出强度。
随着LED的升温，其亮度下降了40%。加德索夫公司的Triniti技术解决了这个问题。集成在Triniti灯中的芯片允许照明控制器知道LED的温度。芯片还可以保存一个温度补偿剖面，描述光强度如何随温度变化。
照明的温度和年龄补偿是预测技术。它们通常会提供显着的改进，无需额外成本或系统复杂性。图像处理可以检查预测是否不准确。
完全闭环补偿将带走生成和测试此类预测所需的工作。基于光学传感器的闭环控制可用于保持恒定的光强度。光学传感器布置成测量光的亮度并向照明控制器提供该测量。控制器具有目标亮度并将电流调整为LED以实现它。
闭环系统通常很难开发。只有当所有组件都就位并工作时，才能对闭环进行测试。在开发过程中，如果系统中的某个组件仍处于原型阶段，还没有完成，补偿将令人沮丧地偏离其最小或最大设置。
智能照明
控制图像亮度的最全面的方法是使用基于摄像机自身检测到的图像亮度的闭环方法。这是最有效的解决方案，因为它可以解释照明条件的任何变化，无论是由于LED还是任何外部条件。
闭环包括摄像头、LED、镜头和照明控制器。这确实需要摄像头的某些功能，并且需要系统设计师进行一些定制开发。闭环系统结构如下:
- 相机识别应用的最佳照明强度。
- 图像处理应用程序监视可接受的操作照明带宽。
- 控制器根据需要自动调节照明强度。
为了看看这是如何工作的，让我们考虑一个检查应用涉及一个Gige视觉相机和一个启用Trimez的LED灯。除了其指定功能外，相机还测量场景中定义的照明强度区域(该区域有效地是照相机的“测试卡”。）测试卡的测量被持续报告给图像处理软件，该软件将数据与用于特定检查的预定可接受照明带宽进行比较。如果带宽被违反，则向控制器发送信号以增加照明强度。然后控制器将增加强度，直到照明水平回到可接受的带宽内。
这种方法不仅可以补偿LED输出强度的变化，还可以补偿环境光的变化。当环境光变得更亮时，视觉照明可以降低亮度。系统将调整光强度，而不会损坏LED，因为控制器知道光的最大强度。此外，控制器可以发送“预防性维护”警告信号，在任何安全限制超过之前更换LED。你可以在下面的链接中看到这方面的演示:www.youtube.com/watch？v=BNL7VnrZXw8．
在考虑图像亮度的可变性时，必须考虑可接受的亮度容忍度，无论是在单个系统内还是在不同系统之间。在决定采取什么措施来实现这种容忍度后，应该仔细考虑通过采取额外措施来保持恒定的图像亮度，可以获得哪些额外的性能或减少维护时间。
欲了解更多信息，请致电Gardasoft 603-657-9026或访问www.gardaosft.com．
