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地位。雙色溫光源自動調(diào)節(jié)色溫,保障戶外AGV全天候?qū)Ш健4笸庠醇t外
點光源與光纖導光: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,點光源結(jié)合光纖導光技術(shù)成為關(guān)鍵解決方案。點光源指能產(chǎn)生高度匯聚光束的單元,而光纖則負責將光線從發(fā)生器高效、靈活地傳導至遠端微小區(qū)域。其重點優(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;出色的靈活性與可達性,光纖細小柔韌,可輕易伸入設(shè)備內(nèi)部、深孔、縫隙或復雜結(jié)構(gòu)周圍進行照明,不受空間限制;有效的熱隔離,光源發(fā)生器可遠離檢測點,避免熱量影響敏感被測物或光學元件;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、形狀和照射角度。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(微型齒輪、鐘表零件)、生物醫(yī)學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、光纖長度和光源的穩(wěn)定性。蕪湖環(huán)形光源無影低角度環(huán)形水冷系統(tǒng)維持光源穩(wěn)定性,連續(xù)工作溫升控制3℃以內(nèi)。
光源設(shè)計的精密考量維度:光譜博弈: 材料的光學特性決定波長策略。短波藍光(450nm)能強力增強金屬表面紋理反差;近紅外光(850nm)可穿透特定塑料或生物組織進行內(nèi)部成像;紫外光(365nm)則能激發(fā)熒光物質(zhì)顯現(xiàn)隱藏標記。角度雕刻: 光線入射方向如同刻刀。低角度照明(10°-30°)使微小凹凸投下長影,凸顯劃痕、焊點等三維缺陷;高角度漫射光能“撫平”曲面反光,適用于球狀物體檢測;垂直同軸光則通過特殊分光鏡技術(shù)徹底消除鏡面眩光,成為玻璃、晶圓檢測的關(guān)鍵。穩(wěn)定性基石: 光源亮度與色溫的毫厘波動將導致算法誤判。工業(yè)級LED憑借超長壽命(>50,000小時)、低溫升特性、瞬時響應(yīng)(微秒級開關(guān))及nice的亮度一致性,成為嚴苛工業(yè)環(huán)境的優(yōu)先。智能光源甚至集成閉環(huán)亮度反饋系統(tǒng),確保十年如一的穩(wěn)定輸出。
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。近紅外光實現(xiàn)靜脈識別,誤識率低于0.001%。
頻閃照明技術(shù):凍結(jié)高速運動與提升信噪比頻閃是機器視覺中用于凍結(jié)高速運動物體和在連續(xù)運動中獲取清晰圖像的照明技術(shù)。其原理是讓光源在極短的時間內(nèi)(微秒至毫秒級)爆發(fā)出遠高于其額定連續(xù)功率的瞬時超高亮度脈沖。這個脈沖的開啟時間(脈寬)與相機的曝光時間嚴格同步。關(guān)鍵優(yōu)勢在于:消除運動模糊:極短的閃光時間(遠小于物體在像面上移動一個像素所需時間)有效“凍結(jié)”了高速運動的物體,獲得清晰圖像;提高有效信噪比(SNR):在極短曝光時間內(nèi)提供超高瞬時亮度,使相機傳感器收集到足夠光子,克服了短曝光時間導致的光子不足問題;降低功耗與熱負荷:光源大部分時間處于關(guān)閉或低功率狀態(tài),只在需要時瞬間高功率工作,平均功耗和發(fā)熱低于連續(xù)高亮照明;抑制環(huán)境光干擾:在黑暗或低環(huán)境光條件下,頻閃是主要光源,環(huán)境光貢獻極??;在明亮環(huán)境下,可通過提高頻閃亮度與環(huán)境光競爭。實現(xiàn)頻閃需要快速響應(yīng)光源(LED是理想選擇)和精確的同步控制器??刂破鹘邮諄碜跃幋a器或傳感器的觸發(fā)信號,精確控制頻閃的起始時刻、持續(xù)時間(脈寬)和強度,確保閃光覆蓋相機整個曝光窗口。頻閃廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)線上的高速檢測(如瓶罐、包裝、電子元件組裝)和運動物體跟蹤。側(cè)向照明解決圓柱體陰陽面,表面檢測合格率提升25%。鎮(zhèn)江高亮條形光源點
結(jié)構(gòu)光掃描重建葉片三維數(shù)據(jù),精度±0.02mm。大同光源紅外
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手段。其基本原理是利用偏振片(Polarizer)控制光波的振動方向。在機器視覺照明中,典型的應(yīng)用模式有兩種:1.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)過起偏器(Polarizer)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(Analyzer)若旋轉(zhuǎn)至與起偏器方向垂直(正交),則可有效阻擋鏡面反射光(變暗或消失),同時允許部分漫反射光通過。這能抑制眩光,使被眩光覆蓋的表面紋理、劃痕、印刷圖案等得以顯現(xiàn)。2.只相機鏡頭前加偏振片:當環(huán)境光或光源(如穹頂光)包含偏振成分時(如來自金屬表面反射),旋轉(zhuǎn)檢偏器也能幫助過濾掉特定方向的偏振干擾光,增強圖像對比度。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、薄膜厚度(利用雙折射效應(yīng))等。配置時需仔細調(diào)整光源偏振片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。大同光源紅外