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?;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(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。光源選擇直接影響成像質(zhì)量。蚌埠環(huán)形光源點(diǎn)
技術(shù)持續(xù)演進(jìn),主要趨勢(shì)體現(xiàn)在:更高亮度與效率:LED芯片技術(shù)(如倒裝芯片、COB封裝、新材料如GaN-on-Si)不斷提升光效(lm/W),在更小體積/功耗下提供更強(qiáng)照明,滿足高速、高分辨率檢測(cè)需求。更智能與集成化:光源控制器集成更強(qiáng)大的處理能力和通信協(xié)議(如IO-Link, OPC UA),實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的照明序列控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)性維護(hù)和與AI視覺系統(tǒng)的深度協(xié)同。波長(zhǎng)拓展與定制:更多特殊波長(zhǎng)LED(深紫外DUV、特定紅外波段)商業(yè)化,滿足新興應(yīng)用;定制化光譜輸出成為可能。微型化與模塊化:光源尺寸持續(xù)縮小以適應(yīng)緊湊空間(如內(nèi)窺鏡、微型傳感器、消費(fèi)電子產(chǎn)品檢測(cè)),模塊化設(shè)計(jì)便于快速組合與更換。計(jì)算照明(Computational Lighting):結(jié)合可控光源和算法,主動(dòng)優(yōu)化照明模式(如結(jié)構(gòu)光變種、自適應(yīng)照明)以比較好方式揭示特定特征,超越被動(dòng)照明。多模態(tài)融合:光源與其他傳感技術(shù)(如熱成像、3D激光掃描)集成,提供更覆蓋的信息。成本優(yōu)化:隨著技術(shù)成熟和規(guī)模化,高性能光源成本持續(xù)下降,拓寬應(yīng)用范圍??沙掷m(xù)性:更高能效、更長(zhǎng)壽命、可回收材料設(shè)計(jì)日益重視。這些發(fā)展將推動(dòng)機(jī)器視覺在更復(fù)雜場(chǎng)景(如弱光、強(qiáng)干擾、微觀世界)中實(shí)現(xiàn)更智能、更精細(xì)的感知。江蘇環(huán)形光源同軸光用于檢測(cè)光滑表面的劃痕。
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。其重要價(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)大量覆蓋。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)域大量,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。
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(SpotLight)結(jié)合光纖導(dǎo)光技術(shù)成為關(guān)鍵解決方案。點(diǎn)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。這種組合的重要優(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);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(jìn)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(cè)點(diǎn)的地方,避免熱量影響敏感的被測(cè)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小(從毫米級(jí)到亞毫米級(jí))、形狀(圓點(diǎn)、線、方框)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(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(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(光損)和光源的穩(wěn)定性。多通道光源可切換不同波長(zhǎng)。
在機(jī)器視覺系統(tǒng)的精密架構(gòu)中,光源常常被視為一個(gè)基礎(chǔ)而非重點(diǎn)的組件,然而這種看法嚴(yán)重低估了其至關(guān)重要的作用。光源的本質(zhì)功能遠(yuǎn)不止于簡(jiǎn)單地照亮物體,而是通過精心的光學(xué)設(shè)計(jì),主動(dòng)塑造并增強(qiáng)目標(biāo)物體關(guān)鍵特征與其背景之間的對(duì)比度,為后續(xù)的圖像采集和處理提供比較好的原始數(shù)據(jù)。一個(gè)良好的光源解決方案能夠?qū)⑿枰獧z測(cè)的缺陷、字符、邊緣或紋理清晰地凸顯出來,同時(shí)比較大限度地抑制不必要的背景干擾和噪聲,從而極大地簡(jiǎn)化了圖像處理算法的復(fù)雜性,并直接提升了整個(gè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度、可靠性以及重復(fù)性。可以說,圖像質(zhì)量的好壞,超過70%的因素取決于照明條件的選擇與設(shè)計(jì)。如果照明階段失敗,即使使用較先進(jìn)的相機(jī)和更復(fù)雜的算法,也難以挽回性地獲得理想的檢測(cè)結(jié)果。因此,光源是機(jī)器視覺應(yīng)用成功的真正基石和第一步,其選擇與配置必須經(jīng)過深思熟慮和嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,它決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能上限。工程師必須像選擇相機(jī)和鏡頭一樣,甚至投入更多的精力來選擇和設(shè)計(jì)照明方案,充分考慮被測(cè)物的材質(zhì)、顏色、形狀、表面反光特性、運(yùn)動(dòng)速度以及環(huán)境光條件等多種因素,進(jìn)行綜合判斷與測(cè)試。漫射板使光線更柔和均勻。臺(tái)州條形光源側(cè)背
鹵素?zé)籼峁┤庾V連續(xù)光。蚌埠環(huán)形光源點(diǎn)
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(cè)環(huán)節(jié):零部件尺寸與幾何量測(cè)量:高精度背光(結(jié)合遠(yuǎn)心光路)用于測(cè)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(cè)量。表面缺陷檢測(cè):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(zhǎng)或背光)。字符與條碼識(shí)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(cè):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(cè):檢查車窗、擋風(fēng)玻璃的劃痕、結(jié)石、氣泡(透射光、暗場(chǎng)照明)。光源需適應(yīng)汽車廠嚴(yán)苛環(huán)境(油污、震動(dòng)、溫度變化)并滿足高節(jié)拍生產(chǎn)要求(頻閃照明)。可靠的光源是保障汽車質(zhì)量和自動(dòng)化生產(chǎn)的關(guān)鍵要素。蚌埠環(huán)形光源點(diǎn)