環(huán)境光(日光、車間頂燈、其他設(shè)備光)是機(jī)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(jì)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(qiáng)度壓制:使用遠(yuǎn)強(qiáng)于環(huán)境光的主動光源(通常配合頻閃),使環(huán)境光的貢獻(xiàn)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(jī)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(jià)比極高的常用方案。同步檢測(鎖相放大):對光源進(jìn)行高頻調(diào)制(如強(qiáng)度正弦波變化),相機(jī)采集圖像后進(jìn)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(bǔ)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(shí)際應(yīng)用中常組合使用多種策略(如遮光罩+強(qiáng)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(yùn)行。線激光掃描系統(tǒng)測量模具深度,精度達(dá)±0.01mm。四川高亮大功率環(huán)形光源多角度
光源選擇是一門精密科學(xué),需多重考量:波長匹配: 材料特性決定光波選擇。金屬表面檢測常依賴短波藍(lán)光以增強(qiáng)紋理反差,而透明薄膜或生物樣本則可能需紅外光穿透成像。角度雕琢: 光線入射角度猶如雕塑家的刻刀。低角度照明能令微小凹凸投下長影,凸顯三維缺陷;而垂直同軸光則擅長“撫平”高反光曲面(如金屬或玻璃),消除鏡面眩光對成像的干擾。穩(wěn)定性基石: 光源亮度與色溫的毫厘波動,在算法眼中不啻于巨變。工業(yè)級LED因壽命長、發(fā)熱低、響應(yīng)快且光輸出穩(wěn)定,已成為主流之選,其堅(jiān)固耐用的特性更契合嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境。宿遷高亮條形光源遠(yuǎn)心平行同軸藍(lán)光結(jié)構(gòu)光測量陶瓷裂紋,精度±0.05mm。
線陣掃描成像中的光源同步技術(shù)線陣相機(jī)通過逐行掃描運(yùn)動中的物體來構(gòu)建完整圖像,廣泛應(yīng)用于連續(xù)材料(紙張、薄膜、金屬帶材、印刷品)的在線高速檢測。這種成像方式對光源提出了獨(dú)特且嚴(yán)苛的要求:高瞬時(shí)亮度和嚴(yán)格的同步控制。挑戰(zhàn)在于,為了在高速運(yùn)動(物體移動和相機(jī)行掃)下獲得清晰、無運(yùn)動模糊的圖像,每行像素的曝光時(shí)間必須極短(微秒級)。這就要求光源能在極短的瞬間(與相機(jī)行頻同步)爆發(fā)出超高亮度(遠(yuǎn)高于連續(xù)照明模式)來“凍結(jié)”運(yùn)動。因此,高頻、高亮度、精確可控的頻閃(Strobe)光源成為線陣掃描系統(tǒng)的標(biāo)配。LED光源因其快速響應(yīng)特性(微秒級開關(guān))。系統(tǒng)需要精確的觸發(fā)與同步機(jī)制:通常由編碼器(測量物體的位置/速度)或外部傳感器發(fā)出觸發(fā)信號,光源控制器據(jù)此精確控制頻閃的起始時(shí)刻、持續(xù)時(shí)長(脈寬)和強(qiáng)度,確保閃光脈沖恰好覆蓋相機(jī)單行或多行曝光的時(shí)間窗口,并與物體的運(yùn)動位置嚴(yán)格同步。光源的均勻性(沿掃描方向的線光源均勻性)和穩(wěn)定性(避免亮度波動)也至關(guān)重要,直接影響圖像質(zhì)量和檢測一致性。合理設(shè)計(jì)線光源的形狀(細(xì)長條形)、長度(覆蓋掃描寬度)、照射角度以及與物體的距離,是實(shí)現(xiàn)高效、可靠線陣檢測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
光源顏色(波長)選擇策略光源的顏色(發(fā)射光譜的中心波長)是機(jī)器視覺照明設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的策略性選擇,直接影響目標(biāo)特征與背景的對比度。選擇依據(jù)的重要是被測物顏色及其光學(xué)特性?;パa(bǔ)色原理是常用策略:照射的顏色與物體顏色互為補(bǔ)色時(shí),物體吸收更多光而顯得更暗,背景(若反射該光)則亮,從而大化對比度。例如,用紅光照射綠色物體,綠色物體會吸收紅光(顯得暗),而白色背景反射紅光(顯得亮)。有時(shí)也用同色光照射以增強(qiáng)該顏色的飽和度。此外,某些材料對特定波長有獨(dú)特吸收/反射/熒光特性(如紅外穿透塑料、紫外激發(fā)熒光)。結(jié)合相機(jī)前的帶通濾鏡,只允許特定波長的光進(jìn)入相機(jī),可有效抑制環(huán)境光干擾并增強(qiáng)目標(biāo)光信號。常用單色光源波長包括:紅光(630-660nm),通用性好,對金屬劃痕敏感;綠光(520-530nm),人眼敏感,相機(jī)量子效率高,常用于高分辨率檢測;藍(lán)光(450-470nm),對細(xì)微紋理、劃痕敏感(短波長衍射效應(yīng)弱),常用于精密檢測;白光則提供全光譜信息,適用于顏色檢測或多特征綜合判斷。選擇時(shí)需考慮相機(jī)傳感器的光譜響應(yīng)曲線。高均勻面光源檢測OLED壞點(diǎn),靈敏度0.05cd/m2。
汽車制造涉及海量零部件和復(fù)雜裝配,機(jī)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(jī)加工紋路、劃痕、毛刺、凹坑;漆面/外飾件(車門、保險(xiǎn)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(yàn)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(diǎn)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。干涉照明增強(qiáng)薄膜缺陷對比度,厚度檢測±10nm。紹興光源平行
低角度綠光增強(qiáng)皮革表面紋理,分辨率較普通光源提升2倍。四川高亮大功率環(huán)形光源多角度
背光照明:輪廓與尺寸測量的黃金標(biāo)準(zhǔn)背光照明(Backlighting)是機(jī)器視覺中用于獲取物體清晰、高對比度輪廓圖像的經(jīng)典方法。其原理是將高亮度、高均勻性的光源(通常是面光源或大面積漫射板)置于被測物體后方,相機(jī)從物體前方拍攝。此時(shí),不透明的物體會在明亮的背景上呈現(xiàn)為剪影(Silhouette)。這種照明方式的重要價(jià)值在于它能比較大化物體邊緣與其背景的對比度,幾乎完全消除了物體表面紋理、顏色或反光特性的干擾。因此,背光成為高精度尺寸測量(如孔位、直徑、間距)、輪廓檢測、形狀驗(yàn)證以及透明物體(如玻璃瓶、薄膜)內(nèi)部雜質(zhì)或氣泡檢測的理想選擇。背光光源通常要求極高的均勻性(>90%),以避免輪廓邊緣亮度梯度影響測量精度。常見的背光類型包括LED面板背光(集成漫射層,均勻性好)和遠(yuǎn)心背光(結(jié)合遠(yuǎn)心鏡頭,消除通透誤差,實(shí)現(xiàn)真正平行的輪廓投影)。應(yīng)用時(shí)需精確控制光源尺寸(需大于被測物并覆蓋視場)、亮度以及物體與光源的距離,確保輪廓清晰銳利且無光暈效應(yīng)。對于非平面物體或需要內(nèi)部特征信息的場景,背光則不適用。四川高亮大功率環(huán)形光源多角度