在某些实践中,工程师们掌握着丰富的光源“调色板”:环形光源: 提供均匀柔和照明,是元件定位、外观检测的通用利器。背光源: 创造高对比度轮廓,专精于尺寸量测、透光材料杂质筛查。同轴光源: 通过特殊光学设计实现“垂直”照明,是光滑平面字符识别、划痕检测的比较好法门。穹顶光源: 多角度漫射光包裹复杂曲面,彻底消除反光死角,为球状或多面体零件检测提供无影环境。条形光源组合: 灵活布局应对大视野或特殊方向特征增强需求。紫外光源能激发荧光物质显影。绍兴环形光源平面无影
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。重要挑战在于,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)成为优先。系统需要精确的触发与同步机制:通常由编码器(测量物位置置/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。合肥高亮大功率环形光源中孔面穹顶光能有效消除反光便于检测。
频闪照明技术:冻结高速运动与提升信噪比频闪是机器视觉中用于冻结高速运动物体和在连续运动中获取清晰图像的照明技术。其原理是让光源在极短的时间内(微秒至毫秒级)爆发出远高于其额定连续功率的瞬时超高亮度脉冲。这个脉冲的开启时间(脉宽)与相机的曝光时间严格同步。关键优势在于:消除运动模糊:极短的闪光时间(远小于物体在像面上移动一个像素所需时间)有效“冻结”了高速运动的物体,获得清晰图像;提高有效信噪比(SNR):在极短曝光时间内提供超高瞬时亮度,使相机传感器收集到足够光子,克服了短曝光时间导致的光子不足问题;降低功耗与热负荷:光源大部分时间处于关闭或低功率状态,只在需要时瞬间高功率工作,平均功耗和发热低于连续高亮照明;抑制环境光干扰:在黑暗或低环境光条件下,频闪是主要光源,环境光贡献极小;在明亮环境下,可通过提高频闪亮度与环境光竞争。实现频闪需要快速响应光源(LED是理想选择)和精确的同步控制器。控制器接收来自编码器或传感器的触发信号,精确控制频闪的起始时刻、持续时间(脉宽)和强度,确保闪光覆盖相机整个曝光窗口。频闪广泛应用于生产线上的高速检测(如瓶罐、包装、电子元件组装)和运动物体跟踪。
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。红外光源可穿透某些材料检测。
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(Polarizer)控制光波的振动方向。在机器视觉照明中,典型的应用模式有两种:1.光源+偏振片,相机镜头前加偏振片:光源发出的非偏振光经过起偏器(Polarizer)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(Analyzer)若旋转至与起偏器方向垂直(正交),则可有效阻挡镜面反射光(变暗或消失),同时允许部分漫反射光通过。这能抑制眩光,使被眩光覆盖的表面纹理、划痕、印刷图案等得以显现。2.只相机镜头前加偏振片:当环境光或光源(如穹顶光)包含偏振成分时(如来自金属表面反射),旋转检偏器也能帮助过滤掉特定方向的偏振干扰光,增强图像对比度。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、薄膜厚度(利用双折射效应)等。配置时需仔细调整光源偏振片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。环形光源提供均匀照明用于精确定位。南通高亮大功率环形光源面
低角度光勾勒物体边缘轮廓。绍兴环形光源平面无影
汽车制造涉及海量零部件和复杂装配,机器视觉光源支撑着众多关键检测环节:零部件尺寸与几何量测量:高精度背光(结合远心光路)用于测量垫片、活塞环、精密齿轮等轮廓尺寸;结构光用于车身面板间隙面差测量。表面缺陷检测:金属件(缸体、曲轴、齿轮):低角度条形光或环形光突显机加工纹路、划痕、毛刺、凹坑;漆面/外饰件(车门、保险杠):穹顶光(抑制眩光)检查橘皮、颗粒、流挂、污染、光泽不均;塑料内饰件:环形光或同轴光检查注塑缺陷、缩痕、熔接线、皮革纹理。装配验证:螺钉拧紧:检查螺钉头类型、有无、是否浮起(常用环形光);线束插接:检查插头是否到位、锁扣是否扣紧(环形光或局部照明);密封胶涂敷:检查胶条连续性、位置、宽度(常需特定波长或背光)。字符与条码识别:零件上的DPM码(直接部件标记,如激光雕刻、点刻)常用低角度照明(产生阴影)或同轴光读取。轮胎检测:检查胎纹、侧壁文字、缺陷(结构光、多角度照明)。玻璃检测:检查车窗、挡风玻璃的划痕、结石、气泡(透射光、暗场照明)。光源需适应汽车厂严苛环境(油污、震动、温度变化)并满足高节拍生产要求(频闪照明)。可靠的光源是保障汽车质量和自动化生产的关键要素。绍兴环形光源平面无影