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,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)用非常大: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。濾光片配合光源提取特定光。合肥環(huán)形低角度光源多角度
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(guò)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(chēng)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(chē)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。陜西條形光源定制低角度光勾勒物體邊緣輪廓。
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(jué)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?chē)M(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(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?。◤暮撩准?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。
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(jué)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?chē)M(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(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?。◤暮撩准?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。激光光源用于精密定位測(cè)量。
機(jī)器視覺(jué)光源的基礎(chǔ)作用與重要要求在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中,光源絕非簡(jiǎn)單的照明工具,而是決定圖像質(zhì)量、進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)精度和可靠性的重要要素。其重要作用在于增強(qiáng)目標(biāo)特征與背景或非目標(biāo)區(qū)域的對(duì)比度,確保相機(jī)能夠清晰、穩(wěn)定地捕捉到所需的視覺(jué)信息。一個(gè)理想的光源方案需滿足多項(xiàng)嚴(yán)格要求:首先,亮度充足且穩(wěn)定,避免環(huán)境光干擾并確保圖像信噪比;其次,方向性、均勻性與光譜特性可控,能根據(jù)被測(cè)物特征(如形狀、紋理、顏色、反光特性)靈活調(diào)整照明策略,突出關(guān)鍵細(xì)節(jié);再者,壽命長(zhǎng)、發(fā)熱低、響應(yīng)快,以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù)強(qiáng)勁度作業(yè)需求。此外,光源的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如尺寸、安裝方式)也必須與檢測(cè)場(chǎng)景(空間限制、在線/離線)和被測(cè)物體(尺寸、移動(dòng)速度)相匹配。因此,光源的選擇與配置是機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用成功的第一步,也是工程師需要深入理解和精心設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),直接關(guān)系到后續(xù)圖像處理算法的復(fù)雜度和更終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。外環(huán)光源與鏡頭同軸安裝。蚌埠光源大型條型
穹頂光能有效消除反光便于檢測(cè)。合肥環(huán)形低角度光源多角度
光源均勻性:概念、重要性及評(píng)估方法光源均勻性是衡量照明場(chǎng)光強(qiáng)分布一致性(均勻程度)的關(guān)鍵指標(biāo),對(duì)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)精度至關(guān)重要,尤其在進(jìn)行定量測(cè)量(如尺寸、色度)或大面積檢測(cè)時(shí)。不均勻照明會(huì)導(dǎo)致圖像不同區(qū)域亮度差異:過(guò)亮區(qū)域可能飽和丟失細(xì)節(jié),過(guò)暗區(qū)域信噪比差難以分析,這種亮度梯度會(huì)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(cè)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(cè)量區(qū)域內(nèi)多個(gè)采樣點(diǎn)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(píng)估均勻性需要使用光強(qiáng)計(jì)或經(jīng)校準(zhǔn)的參考相機(jī),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(cè)量多個(gè)點(diǎn)的亮度值,然后計(jì)算。影響均勻性的因素眾多:LED個(gè)體的亮度/色溫差異、排列密度、光學(xué)設(shè)計(jì)(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(cuò)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(hù)。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段就必須將均勻性作為重要參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和優(yōu)化。
合肥環(huán)形低角度光源多角度