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。结构光可用于三维轮廓测量。湖南高亮条形光源线型高亮
线阵扫描成像中的光源同步技术线阵相机通过逐行扫描运动中的物体来构建完整图像,广泛应用于连续材料(纸张、薄膜、金属带材、印刷品)的在线高速检测。这种成像方式对光源提出了独特且严苛的要求:高瞬时亮度和严格的同步控制。挑战在于,为了在高速运动(物体移动和相机行扫)下获得清晰、无运动模糊的图像,每行像素的曝光时间必须极短(微秒级)。这就要求光源能在极短的瞬间(与相机行频同步)爆发出超高亮度(远高于连续照明模式)来“冻结”运动。因此,高频、高亮度、精确可控的频闪(Strobe)光源成为线阵扫描系统的标配。LED光源因其快速响应特性(微秒级开关)。系统需要精确的触发与同步机制:通常由编码器(测量物体的位置/速度)或外部传感器发出触发信号,光源控制器据此精确控制频闪的起始时刻、持续时长(脉宽)和强度,确保闪光脉冲恰好覆盖相机单行或多行曝光的时间窗口,并与物体的运动位置严格同步。光源的均匀性(沿扫描方向的线光源均匀性)和稳定性(避免亮度波动)也至关重要,直接影响图像质量和检测一致性。合理设计线光源的形状(细长条形)、长度(覆盖扫描宽度)、照射角度以及与物体的距离,是实现高效、可靠线阵检测的关键环节。唐山光源控制器微秒级频闪光源冻结高速产线运动,捕捉线材生产形变误差。
同轴漫射光源(DomeLight):解决高反光表面的利器面对具有镜面或高度反光表面(如金属、抛光塑料、镀层、玻璃、光滑芯片)的物体时,传统的直接照明会产生强烈的眩光(HotSpot),淹没关键特征信息。同轴漫射光源,常被称为穹顶光(DomeLight),是解决这一挑战的有效方案。其重要设计是一个半球形的漫射内腔,内壁密布LED。光线经半球内壁的多次漫反射后,形成来自四面八方的、极其柔和且均匀的漫射光照射到被测物表面。这种照明方式的精髓在于:它将点光源或小范围光源扩展为一个大面积的、近乎理想的“面光源”,突出减小了物体表面法线方向微小变化引起的光强剧烈波动。结果是,即使是高度反光的表面,也能呈现均匀的灰阶,有效抑制眩光,同时清晰地显现出表面细微的纹理变化、划痕、凹坑、异物或字符,而不会被强烈的反射光斑掩盖。穹顶光特别适用于检查金属加工件(车削、铣削、冲压)、光滑注塑件、电子元件(芯片、连接器)、镜片、珠宝等。选择时需关注穹顶尺寸(匹配视场和工作距离)、开口大小、漫射材料均匀性以及光源亮度。其缺点是结构相对较大,可能占用较多空间。
光源选择是一门精密科学,需多重考量:波长匹配: 材料特性决定光波选择。金属表面检测常依赖短波蓝光以增强纹理反差,而透明薄膜或生物样本则可能需红外光穿透成像。角度雕琢: 光线入射角度犹如雕塑家的刻刀。低角度照明能令微小凹凸投下长影,凸显三维缺陷;而垂直同轴光则擅长“抚平”高反光曲面(如金属或玻璃),消除镜面眩光对成像的干扰。稳定性基石: 光源亮度与色温的毫厘波动,在算法眼中不啻于巨变。工业级LED因寿命长、发热低、响应快且光输出稳定,已成为主流之选,其坚固耐用的特性更契合严苛工业环境。机械臂联动光源跟踪焊接路径,照度波动小于5%。
机器视觉系统可以精确地定位目标物体的位置和运动轨迹,实现自动化生产中的精确控制。安全监控:在安防领域,机器视觉光源能够增强监控画面的清晰度,提高人脸识别、行为分析等功能的准确性。四、未来展望随着智能制造技术的不断发展,机器视觉光源将面临更多的挑战和机遇。未来,我们期待机器视觉光源能够在以下方面取得突破:更高性能:研发更高效、更稳定的光源技术,以适应更高速、更精密的生产需求。更智能化:结合人工智能和机器学习技术,实现光源的自动调整和优化,以适应不同环境和物体的照明需求。更大量应用:拓展机器视觉光源在医疗、航空航天、农业等领域的应用,推动相关产业的智能化升级。总之,机器视觉光源作为智能制造领域的关键技术之一,正助力各行业实现高效、精细的生产和管理。未来,随着技术的不断进步和应用场景的拓展,机器视觉光源将迎来更加广阔的发展空间。激光光源用于精密定位测量。环形光源多光谱
同步频闪冻结万转电机运动,捕捉0.01mm径向偏差。湖南高亮条形光源线型高亮
环形光源:通用性设计及其应用要点环形光源(RingLight)是机器视觉中应用更大量的基础照明形式之一,其LED阵列呈环形排布,围绕镜头同轴或成一定角度安装。这种设计提供了均匀、对称的照明场,特别适用于检测具有平面或规则曲面的物体,如PCB板、精密零件、瓶盖、标签等。其重要优势在于能有效减少阴影,提供良好的整体均匀性。根据光线照射角度,环形光可分为:直射环形光(光线直射物体,对比度高,但可能产生镜面反光);漫射环形光(光线经漫射板柔和化,减少眩光,表面适应性更好);低角度环形光(光线近乎平行于被测面,突出微小高度差、划痕、凹陷或雕刻字符)。选择环形光的关键参数包括环的直径(需匹配镜头工作距离和视场大小)、照明角度、漫射程度以及LED颜色。它尤其擅长解决物体定位、表面缺陷初检、字符识别等通用性问题。然而,对于深凹槽内部、具有复杂三维结构或极度反光的物体,可能需要结合其他照明方式(如条形光、同轴光或穹顶光)才能获得理想效果。湖南高亮条形光源线型高亮