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。

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

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

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

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

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

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。