6. 确定关键参数:波长(颜色)、照明角度、尺寸(覆盖视场)、亮度(考虑环境光压制和曝光时间)、均匀性要求、是否需要频闪/智能控制。7. 实物测试与验证:这是重点的步骤。搭建模拟环境,使用候选光源实际照射被测物(包括合格品和缺陷品),用相机拍摄图像。评估:关键特征是否清晰凸显?对比度是否足够且稳定?背景干扰是否被抑制?图像是否满足算法处理要求?测试不同样品、不同位置、不同光源参数(亮度、角度)。8. 优化与终选择:根据测试结果调整光源类型、位置、角度、参数或组合方案。考虑成本、供货、防护等级等因素。切忌只凭经验或产品目录选择,实物测试是确保成功的关键。
侧向照明解决圆柱体阴阳面,表面检测合格率提升25%。南京环形光源同轴
环形光源因其结构的对称性和应用的**性,成为机器视觉领域更常用。其基本构造是将多颗LED灯珠均匀地排列在一个环形电路板上,这个环可以紧密地安装在相机镜头周围,从而提供一种直接、均匀且无影的照明效果。环形光源的重点价值在于其能够为平面或轻微曲面的物体提供整体均匀的照明,非常适合用于一般的定位、尺寸测量、粗糙的表面缺陷检测以及简单的字符识别应用。根据光线出射角度的不同,环形光源可以进一步细分为多种类型以满足特定需求:直射型环形光光线直接照射物体,能产生较高的对比度,但对于高反光表面容易形成耀斑;漫射型环形光则在LED前增加了漫射板,使光线变得柔和均匀,能有效减少镜面反射,更适合于光滑表面的检测;低角度环形光则将LED安装成使其光线以极低的角度掠射物体表面,这种设计能够 dramatically地凸显出物体表面的微小起伏、划痕、刻印字符或纹理,因为这些微小的不平整会散射光线进入相机镜头,从而在暗背景下形成明亮的特征图像。选择环形光源时,需要仔细考虑其直径、照射角度、是否漫射以及LED的颜色。尽管环形光源非常通用,但对于具有深孔、复杂三维结构或极端反光的物体,可能需要与其他类型的光源组合使用才能达到理想的效果。金华高亮大功率环形光源双向无影高角度环形机械视觉光源是机器视觉系统的重要组成部分,直接影响图像质量和检测精度。
背光照明:轮廓与尺寸测量的黄金标准背光照明(Backlighting)是机器视觉中用于获取物体清晰、高对比度轮廓图像的经典方法。其原理是将高亮度、高均匀性的光源(通常是面光源或大面积漫射板)置于被测物体后方,相机从物体前方拍摄。此时,不透明的物体会在明亮的背景上呈现为剪影(Silhouette)。这种照明方式的重要价值在于它能比较大化物体边缘与其背景的对比度,几乎完全消除了物体表面纹理、颜色或反光特性的干扰。因此,背光成为高精度尺寸测量(如孔位、直径、间距)、轮廓检测、形状验证以及透明物体(如玻璃瓶、薄膜)内部杂质或气泡检测的理想选择。背光光源通常要求极高的均匀性(>90%),以避免轮廓边缘亮度梯度影响测量精度。常见的背光类型包括LED面板背光(集成漫射层,均匀性好)和远心背光(结合远心镜头,消除通透误差,实现真正平行的轮廓投影)。应用时需精确控制光源尺寸(需大于被测物并覆盖视场)、亮度以及物体与光源的距离,确保轮廓清晰锐利且无光晕效应。对于非平面物体或需要内部特征信息的场景,背光则不适用。
技术持续演进,主要趋势体现在:更高亮度与效率:LED芯片技术(如倒装芯片、COB封装、新材料如GaN-on-Si)不断提升光效(lm/W),在更小体积/功耗下提供更强照明,满足高速、高分辨率检测需求。更智能与集成化:光源控制器集成更强大的处理能力和通信协议(如IO-Link, OPC UA),实现更复杂的照明序列控制、状态监测、预测性维护和与AI视觉系统的深度协同。波长拓展与定制:更多特殊波长LED(深紫外DUV、特定红外波段)商业化,满足新兴应用;定制化光谱输出成为可能。微型化与模块化:光源尺寸持续缩小以适应紧凑空间(如内窥镜、微型传感器、消费电子产品检测),模块化设计便于快速组合与更换。计算照明(Computational Lighting):结合可控光源和算法,主动优化照明模式(如结构光变种、自适应照明)以比较好方式揭示特定特征,超越被动照明。多模态融合:光源与其他传感技术(如热成像、3D激光扫描)集成,提供更覆盖的信息。成本优化:随着技术成熟和规模化,高性能光源成本持续下降,拓宽应用范围。可持续性:更高能效、更长寿命、可回收材料设计日益重视。这些发展将推动机器视觉在更复杂场景(如弱光、强干扰、微观世界)中实现更智能、更精细的感知。机械臂联动光源跟踪焊接路径,照度波动小于5%。
创新光源技术拓展能力边界:结构光投影: 高速投射的精密编码图案(如条纹或点阵),为3D视觉系统提供深度计算基准,广泛应用于机器人引导、曲面检测。多光谱/高光谱成像: 集成特定窄波段光源阵列,可识别材料化学成分差异(如水果糖度、药品成分分布),超越人眼感知极限。频闪同步技术: 光源与相机快门在微秒级精细联动,“冻结”高速运动物体(如瓶盖旋拧、传送带零件),消除运动模糊。智能自适应光源: 结合实时反馈算法,动态调整亮度与角度,应对复杂多变的生产环境(如反光材质混线生产)。紫外背光模组检测PCB板微裂纹,支持小0.05mm缺陷自动化报警。湖南高亮大功率环形光源同轴
渐变照明凸显曲面0.1mm高度差,误判率降低18%。南京环形光源同轴
环境光(日光、车间顶灯、其他设备光)是机器视觉系统的主要干扰源,可能导致图像亮度不稳定、对比度降低、颜色失真、引入噪声,严重影响检测的一致性和可靠性。应对策略是系统设计的关键环节:物理屏蔽:有效的方法。使用遮光罩、围栏、隧道将检测区域与环境光隔离,营造受控照明环境。成本较高且可能影响产线布局。光源强度压制:使用远强于环境光的主动光源(通常配合频闪),使环境光的贡献在图像中占比变得微不足道。需要高亮度光源和足够功率。光谱过滤:在相机镜头前加装窄带通滤光片(Bandpass Filter),其中心波长与光源波长精确匹配,带宽很窄(如±10nm)。环境光中与该波段不匹配的光被大量阻挡,而光源发出的光则高效通过,提升信噪比(SNR)。这是性价比极高的常用方案。同步检测(锁相放大):对光源进行高频调制(如强度正弦波变化),相机采集图像后进行同步解调提取信号。能有效抑制非同步的环境光噪声,但系统复杂,适用于特定高要求场景。软件补偿(有限效果):如背景减法,效果不稳定且依赖环境光恒定。实际应用中常组合使用多种策略(如遮光罩+强光源+窄带滤镜)以达到比较好的抗环境光干扰效果,确保系统在变化的工业现场稳定运行。南京环形光源同轴