同軸漫射光源(DomeLight):解決高反光表面的利器面對(duì)具有鏡面或高度反光表面(如金屬、拋光塑料、鍍層、玻璃、光滑芯片)的物體時(shí),傳統(tǒng)的直接照明會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的眩光(HotSpot),淹沒關(guān)鍵特征信息。同軸漫射光源,常被稱為穹頂光(DomeLight),是解決這一挑戰(zhàn)的有效方案。其重要設(shè)計(jì)是一個(gè)半球形的漫射內(nèi)腔,內(nèi)壁密布LED。光線經(jīng)半球內(nèi)壁的多次漫反射后,形成來自四面八方的、極其柔和且均勻的漫射光照射到被測(cè)物表面。這種照明方式的精髓在于:它將點(diǎn)光源或小范圍光源擴(kuò)展為一個(gè)大面積的、近乎理想的“面光源”,突出減小了物體表面法線方向微小變化引起的光強(qiáng)劇烈波動(dòng)。結(jié)果是,即使是高度反光的表面,也能呈現(xiàn)均勻的灰階,有效抑制眩光,同時(shí)清晰地顯現(xiàn)出表面細(xì)微的紋理變化、劃痕、凹坑、異物或字符,而不會(huì)被強(qiáng)烈的反射光斑掩蓋。穹頂光特別適用于檢查金屬加工件(車削、銑削、沖壓)、光滑注塑件、電子元件(芯片、連接器)、鏡片、珠寶等。選擇時(shí)需關(guān)注穹頂尺寸(匹配視場(chǎng)和工作距離)、開口大小、漫射材料均勻性以及光源亮度。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)相對(duì)較大,可能占用較多空間。微秒級(jí)頻閃光源凍結(jié)高速產(chǎn)線運(yùn)動(dòng),捕捉線材生產(chǎn)形變誤差。秦皇島環(huán)形低角度光源光柵同軸
LED光源:主流之選及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)光二極管(LED)憑借其綜合性能優(yōu)勢(shì),已成為機(jī)器視覺光源領(lǐng)域無可爭(zhēng)議的主流技術(shù)。其重要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在多個(gè)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(zhǎng),精細(xì)匹配被測(cè)物特性或?yàn)V鏡需求;壽命極長(zhǎng)(通常數(shù)萬小時(shí)),突出降低維護(hù)成本和停機(jī)風(fēng)險(xiǎn);響應(yīng)速度快(微秒級(jí)),完美適應(yīng)高速生產(chǎn)線,可實(shí)現(xiàn)頻閃照明凍結(jié)運(yùn)動(dòng)物體;低功耗與低發(fā)熱,減少散熱負(fù)擔(dān),簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并提升能效;亮度高度可控且穩(wěn)定,通過電流調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)精確調(diào)光,避免光強(qiáng)波動(dòng)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(jì)(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(jì)支持靈活組合與擴(kuò)展,并能通過智能控制器實(shí)現(xiàn)多通道單獨(dú)編程控制,包括亮度、頻閃時(shí)序等,為復(fù)雜檢測(cè)需求提供強(qiáng)大支持。LED技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步(更高亮度、更小尺寸、更多波長(zhǎng)選擇)進(jìn)一步鞏固了其在機(jī)器視覺照明中的主導(dǎo)地位。天津高亮大功率環(huán)形光源多方向無影環(huán)形防爆光源通過ATEX認(rèn)證,適用于石化危險(xiǎn)區(qū)域檢測(cè)。
光源色(波長(zhǎng))選擇策略光源的顏色(即發(fā)射光譜的中心波長(zhǎng))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(duì)比度。選擇依據(jù)的重點(diǎn)是被測(cè)物顏色及其光學(xué)特性:互補(bǔ)色原理:照射的顏色與物體顏色互為補(bǔ)色時(shí),物體吸收多光而顯得暗,背景(若反射該光)則亮,從而大化對(duì)比度。例如,用紅光照射綠色物體,綠色物體會(huì)吸收紅光(顯得暗),而白色背景反射紅光(顯得亮);反之,用綠光照射紅色物體亦然。同色增強(qiáng):有時(shí)用與物體顏色相近的光照射,能增強(qiáng)該顏色的飽和度(如藍(lán)光照射藍(lán)色標(biāo)簽)。特定波長(zhǎng)響應(yīng):某些材料對(duì)特定波長(zhǎng)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)。濾鏡協(xié)同:結(jié)合相機(jī)前的帶通濾鏡,只允許特定波長(zhǎng)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(hào)。常用單色光源波長(zhǎng)包括:紅光(630-660nm):通用性好,穿透霧霾略強(qiáng),對(duì)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(cè);藍(lán)光:對(duì)細(xì)微紋理、劃痕敏感(短波長(zhǎng)衍射效應(yīng)弱),常用于精密檢測(cè);白光:提供全光譜信息,適用于顏色檢測(cè)、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,確保所選波長(zhǎng)能被相機(jī)有效捕捉。
智能光源與通信控制:照明的數(shù)字化演進(jìn)現(xiàn)代機(jī)器視覺光源正經(jīng)歷深刻的智能化變革,超越簡(jiǎn)單的亮/滅控制。智能光源點(diǎn)在于集成了微處理器、驅(qū)動(dòng)電路和通信接口,實(shí)現(xiàn)了光源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與可編程化。其高級(jí)功能包括:多通道個(gè)體控制:?jiǎn)蝹€(gè)控制器可管理多個(gè)光源模塊(環(huán)形光、條形光、背光等),個(gè)體調(diào)節(jié)每通道的亮度(0-100%PWM/模擬調(diào)節(jié));精密頻閃(Strobe)控制:精確設(shè)定頻閃脈寬(微秒級(jí))、頻率、延時(shí)和觸發(fā)模式(硬件觸發(fā)、軟件觸發(fā)),與相機(jī)曝光完美同步;復(fù)雜照明序列編程:在單次檢測(cè)周期內(nèi)執(zhí)行多步照明方案(如快速切換不同光源或亮度),從多個(gè)角度/條件捕捉圖像,豐富特征信息;通信接口集成:支持RS232、RS485、以太網(wǎng)(EtherNet/IP,Profinet)、USB甚至IO-Link等工業(yè)總線協(xié)議,實(shí)現(xiàn)與PLC、PC或視覺控制器的高速、可靠通信;狀態(tài)反饋與診斷:可實(shí)時(shí)監(jiān)控光源狀態(tài)(開/關(guān)、亮度、溫度、錯(cuò)誤代碼),實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù);存儲(chǔ)與配方管理:保存多種照明配置(配方),便于快速切換適應(yīng)不同產(chǎn)品檢測(cè)。智能控制極大提升了照明方案的靈活性、精確性和可重復(fù)性,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成與維護(hù),是構(gòu)建復(fù)雜、自適應(yīng)機(jī)器視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵賦能技術(shù)。漫射柔光罩消除電子元件檢測(cè)陰影,均勻度達(dá)90%以上。
條形光源:方向性照明與靈活組合條形光源(BarLight)由直線排列的LED組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,具有極強(qiáng)的方向性和靈活性。其價(jià)值在于能提供可控角度的定向照明。通過調(diào)整條形光相對(duì)于被測(cè)物和相機(jī)的位置、角度和數(shù)量,工程師可以精確地“雕刻”光線,以突出特定的特征:低角度照明(<30°):光線近乎平行于表面,能戲劇性地凸顯微小的高度差、劃痕、凹陷、凸起、邊緣或雕刻/印刷的字符(產(chǎn)生陰影效果),非常適合表面缺陷檢測(cè)(劃痕、壓痕、異物)和字符識(shí)別;高角度照明(>45°):提供更均勻的表面照明;多條形光組合:如兩側(cè)對(duì)稱布置、交叉布置、四邊布置等,可以消除單側(cè)陰影、增強(qiáng)特定方向特征或?qū)崿F(xiàn)覆蓋。條形光源通常設(shè)計(jì)有不同長(zhǎng)度、照射角度(如0°,30°,45°,60°,90°)、漫射選項(xiàng)(直射或帶漫射罩)和顏色。其模塊化特性允許根據(jù)檢測(cè)需求靈活拼接和排布,成本相對(duì)較低。應(yīng)用領(lǐng)域大,包括檢測(cè)連續(xù)材料(紙張、薄膜、織物)的缺陷、產(chǎn)品邊緣輪廓、包裝密封性、大型物體(如車身面板)的表面質(zhì)量等。配置時(shí)需仔細(xì)調(diào)整角度和位置以達(dá)到比較好效果。寬光譜光源兼容多材質(zhì)檢測(cè),覆蓋金屬/塑料/陶瓷等產(chǎn)線。唐山高亮大功率環(huán)形光源轉(zhuǎn)角同軸
同軸平行光穿透透明瓶體,檢測(cè)灌裝液位精度±1mm。秦皇島環(huán)形低角度光源光柵同軸
結(jié)構(gòu)光照明:主動(dòng)三維輪廓重建結(jié)構(gòu)光(StructuredLight)是一種主動(dòng)式光學(xué)三維測(cè)量技術(shù),通過將已知的、精密的二維光圖案(如條紋、網(wǎng)格、點(diǎn)陣、編碼圖案)投影到被測(cè)物體表面,然后由相機(jī)從另一角度觀察該圖案因物體表面高度變化而產(chǎn)生的形變,然后通過三角測(cè)量原理或相位分析算法計(jì)算出物體表面的三維輪廓(點(diǎn)云)。結(jié)構(gòu)光光源的重點(diǎn)是投影模組,常用技術(shù)有:數(shù)字光處理(DLP)投影儀:可高速、高精度地動(dòng)態(tài)投射各種復(fù)雜編碼圖案(二進(jìn)制、灰度、正弦條紋、彩色編碼);激光線發(fā)生器:投射一條或多條銳利的激光線(常用紅色或藍(lán)色),通過激光線的扭曲變形計(jì)算高度(線激光三角測(cè)量);LED結(jié)合光柵(Grating):產(chǎn)生平行條紋。結(jié)構(gòu)光的優(yōu)勢(shì)在于非接觸、高精度、高速度(尤其DLP)、能獲取密集點(diǎn)云數(shù)據(jù)。其應(yīng)用非常多:三維尺寸測(cè)量(復(fù)雜曲面、間隙面差);缺陷檢測(cè)(凹坑、凸起、變形);機(jī)器人引導(dǎo)(抓取、定位);逆向工程;體積測(cè)量;生物識(shí)別等。選擇結(jié)構(gòu)光方案需權(quán)衡測(cè)量范圍、精度、速度、環(huán)境光魯棒性(常需濾光片)、成本以及抗物體表面光學(xué)特性(如高反光、吸光、透明)影響的能力。它是獲取物體三維空間信息主流的技術(shù)之一。秦皇島環(huán)形低角度光源光柵同軸