環(huán)形光源:通用性設(shè)計及其應(yīng)用要點環(huán)形光源(RingLight)是機器視覺中應(yīng)用更大量的基礎(chǔ)照明形式之一,其LED陣列呈環(huán)形排布,圍繞鏡頭同軸或成一定角度安裝。這種設(shè)計提供了均勻、對稱的照明場,特別適用于檢測具有平面或規(guī)則曲面的物體,如PCB板、精密零件、瓶蓋、標(biāo)簽等。其重要優(yōu)勢在于能有效減少陰影,提供良好的整體均勻性。根據(jù)光線照射角度,環(huán)形光可分為:直射環(huán)形光(光線直射物體,對比度高,但可能產(chǎn)生鏡面反光);漫射環(huán)形光(光線經(jīng)漫射板柔和化,減少眩光,表面適應(yīng)性更好);低角度環(huán)形光(光線近乎平行于被測面,突出微小高度差、劃痕、凹陷或雕刻字符)。選擇環(huán)形光的關(guān)鍵參數(shù)包括環(huán)的直徑(需匹配鏡頭工作距離和視場大?。⒄彰鹘嵌?、漫射程度以及LED顏色。它尤其擅長解決物體定位、表面缺陷初檢、字符識別等通用性問題。然而,對于深凹槽內(nèi)部、具有復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)或極度反光的物體,可能需要結(jié)合其他照明方式(如條形光、同軸光或穹頂光)才能獲得理想效果。高對比紅光凸顯橡膠毛邊,檢測效率較人工提升8倍。麗水環(huán)形低角度光源弧形高均勻
紅外(IR)與紫外(UV)光源:超越可見光的探測機器視覺不僅局限于可見光譜(~400-700nm),利用紅外(IR,>700nm)和紫外(UV,<400nm)光源能揭示物體在可見光下無法觀測的特征,解決特殊檢測難題。紅外光源(常用波段:850nm,940nm):其穿透性可用于檢測透明/半透明材料(塑料薄膜、玻璃)的內(nèi)部缺陷、分層、異物或液位;對某些材料(如特定油墨、塑料、織物)具有不一樣的效果(如檢測包裝內(nèi)容物);利用熱輻射差異進行基礎(chǔ)熱成像(非制冷型);在安防領(lǐng)域用于夜視(配合IR敏感相機)。選擇IR光源需匹配相機的IR響應(yīng)靈敏度,并注意可見光泄露的濾除。紫外光源:重要應(yīng)用是激發(fā)熒光(Fluorescence)。許多物質(zhì)(如生物標(biāo)記物、防偽油墨、特定污染物、膠水、清潔劑殘留)在UV照射下會發(fā)出特定波長的可見熒光,使其在暗背景下顯現(xiàn),靈敏度極高,用于缺陷檢測(裂紋、殘留物)、防偽驗證、生物醫(yī)學(xué)分析;UV還能使某些材料(如塑料、涂層)產(chǎn)生可見的自身熒光或揭示老化痕跡;短波UV(UVC)有時用于表面殺菌驗證。UV應(yīng)用需注意安全防護(防眼睛/皮膚暴露)和光學(xué)材料(透鏡、濾光片)的UV兼容性。IR/UV光源擴展了機器視覺的感知邊界,為特殊應(yīng)用提供獨特解決方案。北京高亮條形光源控制器線激光掃描系統(tǒng)測量模具深度,精度達±0.01mm。
光源色(波長)選擇策略光源的顏色(即發(fā)射光譜的中心波長)是機器視覺照明設(shè)計中至關(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)的重點是被測物顏色及其光學(xué)特性:互補色原理:照射的顏色與物體顏色互為補色時,物體吸收多光而顯得暗,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);反之,用綠光照射紅色物體亦然。同色增強:有時用與物體顏色相近的光照射,能增強該顏色的飽和度(如藍光照射藍色標(biāo)簽)。特定波長響應(yīng):某些材料對特定波長有獨特吸收/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)合相機前的帶通濾鏡,只允許特定波長的光進入相機,可有效抑制環(huán)境光干擾并增強目標(biāo)光信號。常用單色光源波長包括:紅光(630-660nm):通用性好,穿透霧霾略強,對金屬劃痕敏感;綠光(520-530nm):人眼敏感,相機量子效率高,常用于高分辨率檢測;藍光:對細微紋理、劃痕敏感(短波長衍射效應(yīng)弱),常用于精密檢測;白光:提供全光譜信息,適用于顏色檢測、多特征綜合判斷。選擇時需考慮相機傳感器的光譜響應(yīng)曲線,確保所選波長能被相機有效捕捉。
光源顏色(波長)選擇策略光源的顏色(即發(fā)射光譜的中心波長)是機器視覺照明設(shè)計中至關(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)的重要點是被測物顏色及其光學(xué)特性:互補色原理:照射的顏色與物體顏色互為補色時,物體吸收多光而顯得暗,背景(若反射該光)則亮,從而比較大化對比度。例如,用紅光照射綠色物體,綠色物體會吸收紅光,而白色背景反射紅光;反之,用綠光照射紅色物體亦然。同色增強:有時用與物體顏色相近的光照射,能增強該顏色的飽和度(如藍光照射藍色標(biāo)簽)。特定波長響應(yīng):某些材料對特定波長有獨特吸收/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)合相機前的帶通濾鏡,只允許特定波長的光進入相機,可有效抑制環(huán)境光干擾并增強目標(biāo)光信號。常用單色光源波長包括:紅光(630-660nm):通用性好,穿透霧霾略強,對金屬劃痕敏感;綠光(520-530nm):人眼敏感,相機量子效率高,常用于高分辨率檢測;藍光(450-470nm):對細微紋理、劃痕敏感(短波長衍射效應(yīng)弱),常用于精密檢測;白光:提供全光譜信息,適用于顏色檢測、多特征綜合判斷。選擇時需考慮相機傳感器的光譜響應(yīng)曲線,確保所選波長能被相機有效捕捉。偏振紅光系統(tǒng)消除金屬眩光,確保航空零件紋理特征完整提取。
光源均勻性:概念、重要性及評估方法光源均勻性是衡量照明場光強分布一致性(均勻程度)的關(guān)鍵指標(biāo),對機器視覺檢測精度至關(guān)重要,尤其在進行定量測量(如尺寸、色度)或大面積檢測時。不均勻照明會導(dǎo)致圖像不同區(qū)域亮度差異:過亮區(qū)域可能飽和丟失細節(jié),過暗區(qū)域信噪比差難以分析,這種亮度梯度會被誤判為物體本身的特征變化(如厚度不均、顏色漸變),嚴(yán)重影響檢測結(jié)果的一致性和可靠性。均勻性通常定義為:Uniformity=[1-(Max-Min)/(Max+Min)]*100%,其中Max和Min是測量區(qū)域內(nèi)多個采樣點的亮度值。理想值為100%,工業(yè)應(yīng)用中通常要求>80%甚至>90%。評估均勻性需要使用光強計或經(jīng)校準(zhǔn)的參考相機,在設(shè)定的工作距離下,在有效照明區(qū)域內(nèi)按網(wǎng)格(如5x5或9x9)測量多個點的亮度值,然后計算。影響均勻性的因素眾多:LED個體的亮度/色溫差異、排列密度、光學(xué)設(shè)計(透鏡、漫射板)的質(zhì)量與老化、供電穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)遮擋、距離變化等。改善均勻性的方法包括:選用高質(zhì)均光板(如乳白亞克力、勻光膜)、優(yōu)化LED排布(增加密度、交錯排列)、采用積分球原理(穹頂光)、精確控制光源距離、定期校準(zhǔn)維護。在系統(tǒng)設(shè)計階段就必須將均勻性作為重要參數(shù)進行驗證和優(yōu)化。
同步頻閃凍結(jié)萬轉(zhuǎn)電機運動,捕捉0.01mm徑向偏差。蕪湖條形光源線型同軸
多模態(tài)光源快速切換,支持8種工業(yè)檢測方案。麗水環(huán)形低角度光源弧形高均勻
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。麗水環(huán)形低角度光源弧形高均勻