随着机器视觉技术的高速发展，在视觉应用中对图像的采集速度与采集图像的质量要求越来越高。采集速度与图像高质量相对存在的一个矛盾体。这个矛盾体的存在是需要我们机器视觉相关技术人员耗费大量研发与精力一起克服突破。

高速图像采集一定意味着在高速运动停顿拍摄或者是以飞行连续拍摄为基础的图像采集方式，既然是以运动中拍摄必定会对图像采集的时间有所要求，对于提升产品检测效率软件工程师会对以下几方面硬件做出极致的要求：

1.   相机的超高帧率：为了追求高速的图像采集，相机的采集帧率在100fps左右，相当于10ms，这对图像的采集及其他相关硬件是一个不小的挑战

2.   超低的相机曝光时间：Exposure曝光，是产生图像的速度。如果帧频是1000fps，那么，一帧的时间就是1ms。如果曝光时间大于1ms，也就是产生图像都不到1000fps，后面当然就不会有1000fps的图像了。一个100K扫描频率的线阵sensor，输出一行就是输出一帧，也就是帧频100K fps，每一帧就是10us。可以想象，曝光时间是不能超过10us，所以这对相机的曝光时间要求就相当高。

3.   工控机的高配置图像处理：高帧率的图像采集会对工控电脑瞬间的图像处理以及运算反馈要求更高。工控电脑的硬件成本也会随着满足要求进行大幅的提升。

4.超高亮频闪光源：常规LED光源再飞拍情况下只能通过高压频闪方式提升光源瞬间亮度，频闪原理可以提升2倍左右的亮度值，但是实际应用过程中会对相机抓拍的实时性要求比较高，且高亮度闪烁会对人眼造成眩晕甚至短暂性失明。

5.镜头的大光圈：常规FA镜头光圈值在F1.4-F12,远心镜头光圈值一般在F5-F8 当光圈的F值小的时候镜头的通光量比较大，但相对应的镜头的景深会极具下降。为了满足景深与通光量的中和参数，FA镜头与远心镜头最常见使用设定值在F4-F7。但是在实际高速拍摄应用中通光量往往满足不了拍摄需求。

6.机械运动的高速响应：在高速运动中对运动机构的高速运动提出了更高要求，更核心的是在高速运动中还要保证拍摄位置偏移量。现有常规高速拍摄位置偏移量在0.01-0.05mm（特殊要求除外），这无疑增加了运动结构的调校及增加了硬件成本。

基于以上6种机器视觉图像采集中遇到的实际问题，我们从光学角度入手对成像中的镜头及光源进行了特殊优化。根据几何光学原理，无限远处的物体经过透镜后将成像在焦平面上；反之，从透镜焦平面上发出的光线经透镜后将成为一束平行光。如果将一个物体放在透镜的焦平面上，那么它将成像在无限远处。基于该原理我们推出了超高亮高精度远心平行光源。

WT-TL系列远心平行光源&普通背光源拍摄原理对比：

远心平行光源配合远心镜头特别适用于有高度差边缘有弧角，圆柱形、圆形物体的拍摄。在高精度尺寸测量应用中远心镜头+远心平行光源的配合应用在视觉测量领域有其专属特征及独特优势。

远心平行光源如何做到提升光源亮度

1.通过LED发光原理在其基础上通过光学拟合出适合的LED能量收集光路。通过特定的光学设计最大的利用了LED的能量使其散发出的光线按照设计光路投射出平行且均匀的圆形光斑。

2.单颗大功率LED集中发光使其能量更加聚集，多层背板导热加环形散射式散热设计。增加了散热区域角度同时也增加了散热面积，通过高效的热量散失设计提高了LED的散热且增加了使用寿命及稳定性。

远心平行光源高亮度如何定义

机器视觉中使用了各种形式及颜色的光源，大家对光源的亮度界定一直是以坎德拉/平方米（cd/㎡）即亮度=光强/面积。光照强度指单位面积上接受光的光通量lux.

以上均为LED自身发射出来的亮度和强度，然而在实际机器视觉应用中更应该讲究的是光照强度利用率（光照强度利用率=镜头接收光强/LED发射光强），所以结合远心镜头应用中远心平行光源发射平行光源，远心镜头以平行光源形式接收远心平行光源发射的平行光 所以  远心平行光源光照强度利用率=镜头接收光强100%  / 发射光强100%  （因介质材料存在急镜头匹配实际问题会有3%-5%左右的误差）

远心镜头+远心平行光源再实际使用中因为利用率非常高，正常高速拍摄光源亮度仅需开到LED亮度的20%-30%。所以远心平行光一般选用单颗高亮单波长LED，单颗结构更容易保证光源发光体的稳定性及一致性，而且发热量更小寿命更长。

远心平行光在高精度测量时如何提升测量精度

相对于普通的背照式光源，远心平行光源采用特定单波长，单波长受环境光影响极小可消除由于光源漫反射所造成的产品边缘呈现漫反射现象，获得产品边缘清晰、锐利的图像，提升了图像黑白对比度大大缩减了边缘过渡像素消除边界效应。

远心平行光源高均匀性结合远心镜头低畸变成像时实现视野范围内亮度及分辨率高度一致，还可以间接提升镜头景深。为高精度轮廓尺寸测量提供了优质真实的图像，从而实现高精度测量。

WT-TL系列远心平行光源&普通背光源拍摄效果对比：

（深圳市威图科视科技有限公司  曹俊威）