結(jié)構(gòu)光照明:主動三維輪廓重建結(jié)構(gòu)光(StructuredLight)是一種主動式光學(xué)三維測量技術(shù),通過將已知的、精密的二維光圖案(如條紋、網(wǎng)格、點陣、編碼圖案)投影到被測物體表面,然后由相機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,然后通過三角測量原理或相位分析算法計算出物體表面的三維輪廓(點云)。結(jié)構(gòu)光光源的重點是投影模組,常用技術(shù)有:數(shù)字光處理(DLP)投影儀:可高速、高精度地動態(tài)投射各種復(fù)雜編碼圖案(二進制、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(常用紅色或藍色),通過激光線的扭曲變形計算高度(線激光三角測量);LED結(jié)合光柵(Grating):產(chǎn)生平行條紋。結(jié)構(gòu)光的優(yōu)勢在于非接觸、高精度、高速度(尤其DLP)、能獲取密集點云數(shù)據(jù)。其應(yīng)用非常多:三維尺寸測量(復(fù)雜曲面、間隙面差);缺陷檢測(凹坑、凸起、變形);機器人引導(dǎo)(抓取、定位);逆向工程;體積測量;生物識別等。選擇結(jié)構(gòu)光方案需權(quán)衡測量范圍、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。低角度綠光增強皮革表面紋理,分辨率較普通光源提升2倍。呼和浩特高亮條形光源燈箱
在某些實踐中,工程師們掌握著豐富的光源“調(diào)色板”:環(huán)形光源: 提供均勻柔和照明,是元件定位、外觀檢測的通用利器。背光源: 創(chuàng)造高對比度輪廓,專精于尺寸量測、透光材料雜質(zhì)篩查。同軸光源: 通過特殊光學(xué)設(shè)計實現(xiàn)“垂直”照明,是光滑平面字符識別、劃痕檢測的比較好法門。穹頂光源: 多角度漫射光包裹復(fù)雜曲面,徹底消除反光死角,為球狀或多面體零件檢測提供無影環(huán)境。條形光源組合: 靈活布局應(yīng)對大視野或特殊方向特征增強需求。石家莊光源方型無影近紅外光實現(xiàn)靜脈識別,誤識率低于0.001%。
偏振光在機器視覺中的應(yīng)用:消除反光與增強對比度偏振光技術(shù)是解決物體表面鏡面反射(眩光)和增強特定特征對比度的有效光學(xué)手段。其基本原理是利用偏振片控制光波的振動方向。典型應(yīng)用模式有兩種:第一種是“光源+偏振片,相機鏡頭前加偏振片”:光源發(fā)出的非偏振光經(jīng)起偏器變?yōu)榫€偏振光照射物體。物體表面反射光包含鏡面反射(通常保持原偏振方向)和漫反射(偏振方向隨機)。相機鏡頭前的檢偏器若旋轉(zhuǎn)至與起偏器方向垂直,則可有效阻擋鏡面反射光,同時允許部分漫反射光通過,從而突出抑制眩光,使被眩光覆蓋的表面紋理、劃痕、印刷圖案等得以顯現(xiàn)。第二種是只相機鏡頭前加偏振片,用于過濾環(huán)境光中的偏振干擾。偏振照明特別適用于檢測光滑表面(金屬、玻璃、塑料、漆面)的劃痕、凹陷、異物、油污等。配置時需仔細調(diào)整光源與相機偏振片的相對角度(通常正交效果比較好),并考慮光線入射角的影響。雖然會增加成本并損失部分光強,但在解決棘手反光問題時效果突出。
LED光源:主流之選及其技術(shù)優(yōu)勢發(fā)光二極管(LED)憑借其綜合性能優(yōu)勢,已成為機器視覺光源領(lǐng)域無可爭議的主流技術(shù)。其重要優(yōu)勢體現(xiàn)在多個層面: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,精細匹配被測物特性或濾鏡需求;壽命極長(通常數(shù)萬小時),突出降低維護成本和停機風(fēng)險;響應(yīng)速度快(微秒級),完美適應(yīng)高速生產(chǎn)線,可實現(xiàn)頻閃照明凍結(jié)運動物體;低功耗與低發(fā)熱,減少散熱負擔,簡化系統(tǒng)設(shè)計并提升能效;亮度高度可控且穩(wěn)定,通過電流調(diào)節(jié)實現(xiàn)精確調(diào)光,避免光強波動引入噪聲?,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(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)計支持靈活組合與擴展,并能通過智能控制器實現(xiàn)多通道單獨編程控制,包括亮度、頻閃時序等,為復(fù)雜檢測需求提供強大支持。LED技術(shù)的持續(xù)進步(更高亮度、更小尺寸、更多波長選擇)進一步鞏固了其在機器視覺照明中的主導(dǎo)地位。多模態(tài)光源快速切換,支持8種工業(yè)檢測方案。
點光源與光纖導(dǎo)光:精細聚焦與微距應(yīng)用在機器視覺中,當需要極高亮度、極小光斑或深入狹窄空間進行照明時,點光源(SpotLight)結(jié)合光纖導(dǎo)光技術(shù)成為關(guān)鍵解決方案。點光源通常指能產(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)則負責將光線從光源發(fā)生器高效、靈活地傳導(dǎo)至遠端需要照明的微小區(qū)域。這種組合的重要優(yōu)勢在于:極高的光強密度:可將強大光能匯聚于微小目標點;靈活性與可達性:光纖非常細小柔韌,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(常為高功率鹵素燈或LED)可放置在遠離檢測點的地方,避免熱量影響敏感的被測物或光學(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(從毫米級到亞毫米級)、形狀(圓點、線、方框)和照射角度。點光源光纖照明在微電子(芯片、引線鍵合、焊點檢測)、精密機械(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景(如微小劃痕、特定標記點檢查)中不可或缺。選擇時需平衡光強需求、光斑尺寸、光纖長度(光損)和光源的穩(wěn)定性。高亮度紅外光源配合耐高溫鏡頭,實現(xiàn)鑄造車間500℃環(huán)境下的工件定位。連云港高亮大功率環(huán)形光源方型無影
漸變照明凸顯曲面0.1mm高度差,誤判率降低18%。呼和浩特高亮條形光源燈箱
光源,尤其是高功率LED光源,在工作過程中會產(chǎn)生熱量。有效的散熱管理是保障光源亮度穩(wěn)定性、顏色一致性、可靠性和長壽命(數(shù)萬小時)的關(guān)鍵。挑戰(zhàn)在于:LED結(jié)溫升高會導(dǎo)致光效下降(光衰)、波長偏移(色溫變化)、壽命急劇縮短。散熱設(shè)計遵循從熱源到環(huán)境的路徑:LED芯片->基板(MCPCB-MetalCorePCB):使用高導(dǎo)熱金屬(鋁、銅)作為基板,快速導(dǎo)出芯片熱量;熱界面材料(TIM):如導(dǎo)熱硅脂/墊片,填充基板與散熱器間的微間隙,降低熱阻;散熱器(Heatsink):重要部件,通常由鋁鰭片構(gòu)成,通過增大表面積(自然對流)或強制風(fēng)冷(風(fēng)扇)將熱量散發(fā)到空氣中;外殼結(jié)構(gòu):有時整個光源外殼參與散熱(如鋁型材殼體)。設(shè)計要點包括:選用低熱阻材料;優(yōu)化散熱器尺寸、鰭片密度與形狀;保證良好空氣流通(自然對流需空間,強制風(fēng)冷需風(fēng)扇選型與防塵);控制環(huán)境溫度;避免光源密集堆積。對于智能光源,常內(nèi)置溫度傳感器和過溫保護電路,當溫度超過閾值時自動降低亮度或關(guān)閉以防止損壞。良好的散熱不僅保障了光源自身的MTBF(平均無故障時間),更確保了在整個生命周期內(nèi)圖像質(zhì)量(亮度、顏色)的穩(wěn)定可靠,減少系統(tǒng)校準維護頻率,是工業(yè)級可靠性的基礎(chǔ)。呼和浩特高亮條形光源燈箱