選擇合適光源是一個(gè)系統(tǒng)性工程,需遵循科學(xué)步驟:1. 深入分析被測(cè)物:明確關(guān)鍵檢測(cè)特征、材質(zhì)、表面光學(xué)特性、顏色、形狀、尺寸、運(yùn)動(dòng)速度。2. 理解檢測(cè)任務(wù):是定位、測(cè)量、識(shí)別、計(jì)數(shù)還是缺陷檢測(cè)?精度要求如何?3. 評(píng)估環(huán)境約束:安裝空間限制?環(huán)境光強(qiáng)弱?環(huán)境溫濕度?清潔要求?有無(wú)震動(dòng)?4. 確定相機(jī)與鏡頭參數(shù):傳感器類型(CMOS/CCD)、分辨率、感光度、是否配濾鏡?鏡頭工作距離、視場(chǎng)角。5. 基于以上信息初選光源類型:突出輪廓/尺寸:背光;抑制反光/均勻照明:穹頂光、漫射環(huán)形光;突顯紋理/劃痕:低角度條形光;通用檢查:環(huán)形光;微小區(qū)域/深孔:點(diǎn)光源/光纖;高速運(yùn)動(dòng):頻閃LED;特殊波長(zhǎng)需求:IR/UV光源。半球形均勻光源實(shí)現(xiàn)軸承360°檢測(cè),漏檢率低于0.5%。安徽光源
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(guò)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(guò)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(guò)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。南京高亮條形光源線型高亮環(huán)形偏振光捕捉玻璃微劃痕,支持0.02mm級(jí)缺陷識(shí)別。
點(diǎn)光源與光纖導(dǎo)光:精細(xì)聚焦與微距應(yīng)用在機(jī)器視覺中,當(dāng)需要極高亮度、極小光斑或深入狹窄空間進(jìn)行照明時(shí),點(diǎn)光源結(jié)合光纖導(dǎo)光技術(shù)成為關(guān)鍵解決方案。點(diǎn)光源指能產(chǎn)生高度匯聚光束的單元,而光纖則負(fù)責(zé)將光線從發(fā)生器高效、靈活地傳導(dǎo)至遠(yuǎn)端微小區(qū)域。其重點(diǎn)優(yōu)勢(shì)在于:極高的光強(qiáng)密度,可將強(qiáng)大光能匯聚于微小目標(biāo)點(diǎn);出色的靈活性與可達(dá)性,光纖細(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(jìn)行照明,不受空間限制;有效的熱隔離,光源發(fā)生器可遠(yuǎn)離檢測(cè)點(diǎn),避免熱量影響敏感被測(cè)物或光學(xué)元件;光斑形狀可控,通過(guò)在光纖輸出端加裝微型透鏡或光闌,可精確控制光斑的大小、形狀和照射角度。點(diǎn)光源光纖照明在微電子(芯片、引線鍵合、焊點(diǎn)檢測(cè))、精密機(jī)械(微型齒輪、鐘表零件)、生物醫(yī)學(xué)以及需要局部高亮照明的場(chǎng)景(如微小劃痕、特定標(biāo)記點(diǎn)檢查)中不可或缺。選擇時(shí)需平衡光強(qiáng)需求、光斑尺寸、光纖長(zhǎng)度和光源的穩(wěn)定性。
光源顏色(波長(zhǎng))選擇策略光源的顏色(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)的重要是被測(cè)物顏色及其光學(xué)特性。互補(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(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)。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(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)。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,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(450-470nm),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);白光則提供全光譜信息,適用于顏色檢測(cè)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。微距同軸光源集成顯微鏡頭,檢測(cè)0.2mm電子元件焊點(diǎn)。
機(jī)器視覺光源:精細(xì)成像的幕后導(dǎo)演在機(jī)器視覺系統(tǒng)中,光源絕非簡(jiǎn)單的“點(diǎn)亮”環(huán)節(jié),而是決定成像質(zhì)量的重要變量。它如同一位精密的燈光導(dǎo)演,通過(guò)科學(xué)的光影調(diào)度,將目標(biāo)對(duì)象的物理特征轉(zhuǎn)化為高對(duì)比度、低噪聲的數(shù)字圖像,為后續(xù)的算法識(shí)別奠定無(wú)可替代的基礎(chǔ)。光源的重要使命在于主動(dòng)塑造視覺信息——通過(guò)精確控制光的波長(zhǎng)、角度、強(qiáng)度與均勻性,使待檢特征(如微米級(jí)劃痕、亞像素邊緣或透明材質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu))在復(fù)雜背景中清晰“躍出”,同時(shí)有效抑制環(huán)境光干擾、反射眩光等成像干擾源。從電路板上微米級(jí)焊點(diǎn)的自動(dòng)復(fù)檢,到藥瓶標(biāo)簽印刷質(zhì)量的飛速甄別,再到汽車零件裝配完整性的在線判斷,光源默默奠定著每一次可靠“看見”的基礎(chǔ)。在高速三維掃描中,結(jié)構(gòu)光光源甚至能主動(dòng)投射編碼圖案,為深度感知提供關(guān)鍵信息。可以說(shuō),在機(jī)器視覺的慧眼背后,正是光源這束“智慧之光”在精細(xì)描繪世界的細(xì)節(jié),無(wú)聲驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化與智能化的車輪滾滾向前。藍(lán)光結(jié)構(gòu)光測(cè)量陶瓷裂紋,精度±0.05mm。四川高亮大功率環(huán)形光源轉(zhuǎn)角同軸
光纖導(dǎo)光系統(tǒng)適配狹小空間,實(shí)現(xiàn)5mm孔徑內(nèi)壁缺陷檢測(cè)。安徽光源
紅外(IR)與紫外(UV)光源:超越可見光的探測(cè)機(jī)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(wú)法觀測(cè)的特征,解決特殊檢測(cè)難題。紅外光源(常用波段:850nm,940nm):其穿透性可用于檢測(cè)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(duì)某些材料(如特定油墨、塑料、織物)具有不一樣的效果(如檢測(cè)包裝內(nèi)容物);利用熱輻射差異進(jìn)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(jī))。選擇IR光源需匹配相機(jī)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(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)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(cè)(裂紋、殘留物)、防偽驗(yàn)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(shí)用于表面殺菌驗(yàn)證。UV應(yīng)用需注意安全防護(hù)(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(kuò)展了機(jī)器視覺的感知邊界,為特殊應(yīng)用提供獨(dú)特解決方案。安徽光源