在机器视觉系统的精密架构中，光源常常被视为一个基础而非重点的组件，然而这种看法严重低估了其至关重要的作用。光源的本质功能远不止于简单地照亮物体，而是通过精心的光学设计，主动塑造并增强目标物体关键特征与其背景之间的对比度，为后续的图像采集和处理提供比较好的原始数据。一个良好的光源解决方案能够将需要检测的缺陷、字符、边缘或纹理清晰地凸显出来，同时比较大限度地抑制不必要的背景干扰和噪声，从而极大地简化了图像处理算法的复杂性，并直接提升了整个系统的检测精度、可靠性以及重复性。可以说，图像质量的好坏，超过70%的因素取决于照明条件的选择与设计。如果照明阶段失败，即使使用较先进的相机和更复杂的算法，也难以挽回性地获得理想的检测结果。因此，光源是机器视觉应用成功的真正基石和第一步，其选择与配置必须经过深思熟虑和严格的实验验证，它决定了整个系统的性能上限。工程师必须像选择相机和镜头一样，甚至投入更多的精力来选择和设计照明方案，充分考虑被测物的材质、颜色、形状、表面反光特性、运动速度以及环境光条件等多种因素，进行综合判断与测试。红外光源可穿透某些材料检测。宁波环形低角度光源光栅线型同轴
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。秦皇岛环形光源控制器外环光源与镜头同轴安装。
结构光照明：主动三维轮廓重建结构光（StructuredLight）是一种主动式光学三维测量技术，通过将已知的、精密的二维光图案（如条纹、网格、点阵、编码图案）投影到被测物体表面，然后由相机从另一角度观察该图案因物体表面高度变化而产生的形变，然后通过三角测量原理或相位分析算法计算出物体表面的三维轮廓（点云）。结构光光源的重点是投影模组，常用技术有：数字光处理（DLP）投影仪：可高速、高精度地动态投射各种复杂编码图案（二进制、灰度、正弦条纹、彩色编码）；激光线发生器：投射一条或多条锐利的激光线（常用红色或蓝色），通过激光线的扭曲变形计算高度（线激光三角测量）；LED结合光栅（Grating）：产生平行条纹。结构光的优势在于非接触、高精度、高速度（尤其DLP）、能获取密集点云数据。其应用非常多：三维尺寸测量（复杂曲面、间隙面差）；缺陷检测（凹坑、凸起、变形）；机器人引导（抓取、定位）；逆向工程；体积测量；生物识别等。选择结构光方案需权衡测量范围、精度、速度、环境光鲁棒性（常需滤光片）、成本以及抗物体表面光学特性（如高反光、吸光、透明）影响的能力。它是获取物体三维空间信息主流的技术之一。
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。穹顶光能有效消除反光干扰。
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。冷光源避免热敏工件受热变形。呼和浩特光源控制器
荧光灯成本低但亮度较低。宁波环形低角度光源光栅线型同轴
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。宁波环形低角度光源光栅线型同轴
