環(huán)境光(日光、車間頂燈、其他設(shè)備光)是機器視覺系統(tǒng)的主要干擾源,可能導(dǎo)致圖像亮度不穩(wěn)定、對比度降低、顏色失真、引入噪聲,嚴(yán)重影響檢測的一致性和可靠性。應(yīng)對策略是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié):物理屏蔽:有效的方法。使用遮光罩、圍欄、隧道將檢測區(qū)域與環(huán)境光隔離,營造受控照明環(huán)境。成本較高且可能影響產(chǎn)線布局。光源強度壓制:使用遠(yuǎn)強于環(huán)境光的主動光源(通常配合頻閃),使環(huán)境光的貢獻在圖像中占比變得微不足道。需要高亮度光源和足夠功率。光譜過濾:在相機鏡頭前加裝窄帶通濾光片(Bandpass Filter),其中心波長與光源波長精確匹配,帶寬很窄(如±10nm)。環(huán)境光中與該波段不匹配的光被大量阻擋,而光源發(fā)出的光則高效通過,提升信噪比(SNR)。這是性價比極高的常用方案。同步檢測(鎖相放大):對光源進行高頻調(diào)制(如強度正弦波變化),相機采集圖像后進行同步解調(diào)提取信號。能有效抑制非同步的環(huán)境光噪聲,但系統(tǒng)復(fù)雜,適用于特定高要求場景。軟件補償(有限效果):如背景減法,效果不穩(wěn)定且依賴環(huán)境光恒定。實際應(yīng)用中常組合使用多種策略(如遮光罩+強光源+窄帶濾鏡)以達(dá)到比較好的抗環(huán)境光干擾效果,確保系統(tǒng)在變化的工業(yè)現(xiàn)場穩(wěn)定運行。光纖傳導(dǎo)檢測微流控芯片,識別單細(xì)胞級生物標(biāo)記。湖南條形光源紅外
LED光源:主流之選及其技術(shù)優(yōu)勢發(fā)光二極管(LED)憑借其綜合性能優(yōu)勢,已成為機器視覺光源領(lǐng)域無可爭議的主流技術(shù)。其重要優(yōu)勢體現(xiàn)在多個層面:光譜純凈,可提供從紫外(UV)、可見光到紅外(IR)的多種單色或組合波長,精細(xì)匹配被測物特性或濾鏡需求;壽命極長(通常數(shù)萬小時),突出降低維護成本和停機風(fēng)險;響應(yīng)速度快(微秒級),完美適應(yīng)高速生產(chǎn)線,可實現(xiàn)頻閃照明凍結(jié)運動物體;低功耗與低發(fā)熱,減少散熱負(fù)擔(dān),簡化系統(tǒng)設(shè)計并提升能效;亮度高度可控且穩(wěn)定,通過電流調(diào)節(jié)實現(xiàn)精確調(diào)光,避免光強波動引入噪聲?,F(xiàn)代LED視覺光源常集成精密光學(xué)元件(透鏡、漫射板、偏振片)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(如環(huán)形、條形、同軸、穹頂),形成多樣化的照明模式。其模塊化設(shè)計支持靈活組合與擴展,并能通過智能控制器實現(xiàn)多通道單獨編程控制,包括亮度、頻閃時序等,為復(fù)雜檢測需求提供強大支持。LED技術(shù)的持續(xù)進步(更高亮度、更小尺寸、更多波長選擇)進一步鞏固了其在機器視覺照明中的主導(dǎo)地位。蕪湖光源方型無影雙波長激光消除材料色差,界面測量精度0.02mm。
在某些實踐中,工程師們掌握著豐富的光源“調(diào)色板”:環(huán)形光源: 提供均勻柔和照明,是元件定位、外觀檢測的通用利器。背光源: 創(chuàng)造高對比度輪廓,專精于尺寸量測、透光材料雜質(zhì)篩查。同軸光源: 通過特殊光學(xué)設(shè)計實現(xiàn)“垂直”照明,是光滑平面字符識別、劃痕檢測的比較好法門。穹頂光源: 多角度漫射光包裹復(fù)雜曲面,徹底消除反光死角,為球狀或多面體零件檢測提供無影環(huán)境。條形光源組合: 靈活布局應(yīng)對大視野或特殊方向特征增強需求。
汽車制造涉及海量零部件和復(fù)雜裝配,機器視覺光源支撐著眾多關(guān)鍵檢測環(huán)節(jié):零部件尺寸與幾何量測量:高精度背光(結(jié)合遠(yuǎn)心光路)用于測量墊片、活塞環(huán)、精密齒輪等輪廓尺寸;結(jié)構(gòu)光用于車身面板間隙面差測量。表面缺陷檢測:金屬件(缸體、曲軸、齒輪):低角度條形光或環(huán)形光突顯機加工紋路、劃痕、毛刺、凹坑;漆面/外飾件(車門、保險杠):穹頂光(抑制眩光)檢查橘皮、顆粒、流掛、污染、光澤不均;塑料內(nèi)飾件:環(huán)形光或同軸光檢查注塑缺陷、縮痕、熔接線、皮革紋理。裝配驗證:螺釘擰緊:檢查螺釘頭類型、有無、是否浮起(常用環(huán)形光);線束插接:檢查插頭是否到位、鎖扣是否扣緊(環(huán)形光或局部照明);密封膠涂敷:檢查膠條連續(xù)性、位置、寬度(常需特定波長或背光)。字符與條碼識別:零件上的DPM碼(直接部件標(biāo)記,如激光雕刻、點刻)常用低角度照明(產(chǎn)生陰影)或同軸光讀取。輪胎檢測:檢查胎紋、側(cè)壁文字、缺陷(結(jié)構(gòu)光、多角度照明)。玻璃檢測:檢查車窗、擋風(fēng)玻璃的劃痕、結(jié)石、氣泡(透射光、暗場照明)。光源需適應(yīng)汽車廠嚴(yán)苛環(huán)境(油污、震動、溫度變化)并滿足高節(jié)拍生產(chǎn)要求(頻閃照明)??煽康墓庠词潜U掀囐|(zhì)量和自動化生產(chǎn)的關(guān)鍵要素。高亮度紅外光源配合耐高溫鏡頭,實現(xiàn)鑄造車間500℃環(huán)境下的工件定位。
機器視覺系統(tǒng)可以精確地定位目標(biāo)物體的位置和運動軌跡,實現(xiàn)自動化生產(chǎn)中的精確控制。安全監(jiān)控:在安防領(lǐng)域,機器視覺光源能夠增強監(jiān)控畫面的清晰度,提高人臉識別、行為分析等功能的準(zhǔn)確性。四、未來展望隨著智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展,機器視覺光源將面臨更多的挑戰(zhàn)和機遇。未來,我們期待機器視覺光源能夠在以下方面取得突破:更高性能:研發(fā)更高效、更穩(wěn)定的光源技術(shù),以適應(yīng)更高速、更精密的生產(chǎn)需求。更智能化:結(jié)合人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù),實現(xiàn)光源的自動調(diào)整和優(yōu)化,以適應(yīng)不同環(huán)境和物體的照明需求。更大量應(yīng)用:拓展機器視覺光源在醫(yī)療、航空航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用,推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的智能化升級??傊?,機器視覺光源作為智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一,正助力各行業(yè)實現(xiàn)高效、精細(xì)的生產(chǎn)和管理。未來,隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的拓展,機器視覺光源將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。機械臂聯(lián)動光源跟蹤焊接路徑,照度波動小于5%。石家莊環(huán)形光源平面無影
智能抑反光系統(tǒng)檢測透明容器懸浮物,準(zhǔn)確率98%。湖南條形光源紅外
點光源與光纖導(dǎo)光:精細(xì)聚焦與微距應(yīng)用在機器視覺中,當(dāng)需要極高亮度、極小光斑或深入狹窄空間進行照明時,點光源(SpotLight)結(jié)合光纖導(dǎo)光技術(shù)成為關(guān)鍵解決方案。點光源通常指能產(chǎn)生高度匯聚光束的光源單元,而光纖(如玻璃光纖束或液體光導(dǎo)管)則負(fù)責(zé)將光線從光源發(fā)生器高效、靈活地傳導(dǎo)至遠(yuǎn)端需要照明的微小區(qū)域。這種組合的優(yōu)勢在于:極高的光強密度:可將強大光能匯聚于微小目標(biāo)點;靈活性與可達(dá)性:光纖非常細(xì)小柔韌,可輕易伸入設(shè)備內(nèi)部、深孔、縫隙或復(fù)雜結(jié)構(gòu)周圍進行照明,不受空間限制;熱隔離:光源發(fā)生器(常為高功率鹵素?zé)艋騆ED)可放置在遠(yuǎn)離檢測點的地方,避免熱量影響敏感的被測物或光學(xué)元件;光斑形狀可控:通過在光纖輸出端加裝微型透鏡或光闌,可精確控制光斑的大?。◤暮撩准壍絹喓撩准墸?、形狀(圓點、線、方框)和照射角度。點光源光纖照明在微電子(芯片、引線鍵合、焊點檢測)、精密機械(鐘表零件、微型齒輪)、生物醫(yī)學(xué)(內(nèi)窺鏡輔助)、科研顯微以及需要局部高亮照明的場景(如微小劃痕、特定標(biāo)記點檢查)中不可或缺。選擇時需平衡光強需求、光斑尺寸、光纖長度(光損)和光源的穩(wěn)定性。湖南條形光源紅外