传统的彩色(RGB)机器视觉基于人眼三色原理,而多光谱(Multispectral)和高光谱(Hyperspectral)成像则通过获取物体在数十至数百个连续窄波段下的图像,揭示更丰富的光谱指纹信息。这对光源提出了特殊要求:宽光谱覆盖:光源需要提供足够强度且均匀的照明,覆盖从紫外、可见光到近红外(UV-VIS-NIR,如350-1000nm或更宽)的宽范围。常用高亮度卤钨灯(稳定连续光谱)或特定组合的LED阵列(覆盖关键波段)。光谱稳定性:光源的光谱输出必须高度稳定,避免漂移影响分析结果。卤钨灯需恒流供电,LED需精确控温控流。均匀性要求极高:不仅是空间均匀性,光谱均匀性(不同位置光谱成分一致)同样关键,否则会导致光谱数据失真。可能需要积分球匀光或精密光学设计。照明方式适配:根据应用(反射、透射、荧光)选择前向照明(如环形光、穹顶光)、背光或特定角度照明。高光谱光源常用于:材料分类与鉴别(塑料分选、矿物分析);化学成分检测(农产品糖度、水分、成熟度;药品有效成分);生物医学应用(组织病理、细胞分析);精细农业(作物健康监测);环境监测;防伪等。光源的性能(亮度、稳定性、均匀性、光谱范围)是获得高质量光谱数据立方体并进行有效分析的前提。线激光扫描系统测量模具深度,精度达±0.01mm。秦皇岛高亮条形光源高亮无影环形
偏振光在机器视觉中的应用:消除反光与增强对比度偏振光技术是解决物体表面镜面反射(眩光)和增强特定特征对比度的有效光学手段。其基本原理是利用偏振片控制光波的振动方向。典型应用模式有两种:第一种是“光源+偏振片,相机镜头前加偏振片”:光源发出的非偏振光经起偏器变为线偏振光照射物体。物体表面反射光包含镜面反射(通常保持原偏振方向)和漫反射(偏振方向随机)。相机镜头前的检偏器若旋转至与起偏器方向垂直,则可有效阻挡镜面反射光,同时允许部分漫反射光通过,从而突出抑制眩光,使被眩光覆盖的表面纹理、划痕、印刷图案等得以显现。第二种是只相机镜头前加偏振片,用于过滤环境光中的偏振干扰。偏振照明特别适用于检测光滑表面(金属、玻璃、塑料、漆面)的划痕、凹陷、异物、油污等。配置时需仔细调整光源与相机偏振片的相对角度(通常正交效果比较好),并考虑光线入射角的影响。虽然会增加成本并损失部分光强,但在解决棘手反光问题时效果突出。黑龙江条形光源AOI穹顶光能有效消除反光干扰。
选择合适光源是一个系统性工程,需遵循科学步骤:1. 深入分析被测物:明确关键检测特征、材质、表面光学特性、颜色、形状、尺寸、运动速度。2. 理解检测任务:是定位、测量、识别、计数还是缺陷检测?精度要求如何?3. 评估环境约束:安装空间限制?环境光强弱?环境温湿度?清洁要求?有无震动?4. 确定相机与镜头参数:传感器类型(CMOS/CCD)、分辨率、感光度、是否配滤镜?镜头工作距离、视场角。5. 基于以上信息初选光源类型:突出轮廓/尺寸:背光;抑制反光/均匀照明:穹顶光、漫射环形光;突显纹理/划痕:低角度条形光;通用检查:环形光;微小区域/深孔:点光源/光纤;高速运动:频闪LED;特殊波长需求:IR/UV光源。
制药行业对产品质量、安全性和可追溯性要求极高,机器视觉广泛应用于药品包装检测(泡罩包装缺粒、漏液、批号/有效期OCR)、标签检测(内容正确、位置、有无、破损)、液体灌装(液位、异物、封口)、药片/胶囊检测(外观缺陷、颜色、尺寸、计数)。光源在此需满足:严格合规性:符合GMP(良好生产规范)要求,如材质无毒、易清洁消毒、无脱落物风险;设计应无卫生死角,表面光滑(不锈钢或食品级塑料外壳)。高可靠性:连续生产线要求光源长寿命、低故障率,避免停机。防护等级:常用IP65/IP67,防尘防水,耐受清洁剂喷淋。照明方案针对性:透明容器异物/液位:背光是标准方案;标签检测:环形光、同轴光或低角度条形光(查气泡/褶皱/印刷缺陷);泡罩检测:常需高亮度背光或特定角度前光穿透铝箔/塑料;药片外观:可能需要多角度照明或特定波长(如蓝光查细微裂纹或污点)。可验证性与文档:光源参数(型号、波长、亮度设置)需纳入系统验证文档(IQ/OQ/PQ),证明其符合预期用途并稳定可靠。制药行业的光源选择不仅是技术问题,更是质量体系和法规符合性的关键组成部分。光源选择直接影响成像质量。
条形光源:方向性照明与灵活组合条形光源(BarLight)由直线排列的LED组成,结构简单紧凑,具有极强的方向性和灵活性。其重要价值在于能提供可控角度的定向照明。通过调整条形光相对于被测物和相机的位置、角度和数量,工程师可以精确地“雕刻”光线,以突出特定的特征:低角度照明(<30°):光线近乎平行于表面,能戏剧性地凸显微小的高度差、划痕、凹陷、凸起、边缘或雕刻/印刷的字符(产生阴影效果),非常适合表面缺陷检测(划痕、压痕、异物)和字符识别;高角度照明(>45°):提供更均匀的表面照明;多条形光组合:如两侧对称布置、交叉布置、四边布置等,可以消除单侧阴影、增强特定方向特征或实现大量覆盖。条形光源通常设计有不同长度、照射角度(如0°,30°,45°,60°,90°)、漫射选项(直射或带漫射罩)和颜色。其模块化特性允许根据检测需求灵活拼接和排布,成本相对较低。应用领域大量,包括检测连续材料(纸张、薄膜、织物)的缺陷、产品边缘轮廓、包装密封性、大型物体(如车身面板)的表面质量等。配置时需仔细调整角度和位置以达到比较好效果。LED光源寿命长且响应快。湖南光源定制
穹顶光能有效消除反光便于检测。秦皇岛高亮条形光源高亮无影环形
机器视觉光源的基础作用与重要要求在机器视觉系统中,光源绝非简单的照明工具,而是决定图像质量、进而影响整个系统精度和可靠性的重要要素。其重要作用在于增强目标特征与背景或非目标区域的对比度,确保相机能够清晰、稳定地捕捉到所需的视觉信息。一个理想的光源方案需满足多项严格要求:首先,亮度充足且稳定,避免环境光干扰并确保图像信噪比;其次,方向性、均匀性与光谱特性可控,能根据被测物特征(如形状、纹理、颜色、反光特性)灵活调整照明策略,突出关键细节;再者,寿命长、发热低、响应快,以适应工业现场的连续强劲度作业需求。此外,光源的物理结构设计(如尺寸、安装方式)也必须与检测场景(空间限制、在线/离线)和被测物体(尺寸、移动速度)相匹配。因此,光源的选择与配置是机器视觉应用成功的第一步,也是工程师需要深入理解和精心设计的环节,直接关系到后续图像处理算法的复杂度和更终检测结果的准确性。秦皇岛高亮条形光源高亮无影环形