心使命在于塑造圖像——通過精細的光影控制,將被測目標的細微特征轉化為相機可清晰捕捉、算法可精確分析的高對比度圖像。恰當的光源能強力增強目標與背景的對比度,主動“凸顯”關鍵細節(如劃痕、字符或邊緣),同時巧妙抑制干擾(如反光、陰影或環境雜光)。若光源選擇失當,即使配置前列相機與復雜算法,系統性能也必受掣肘。波長匹配: 材料特性決定光波選擇。金屬表面檢測常依賴短波藍光以增強紋理反差,而透明薄膜或生物樣本則可能需紅外光穿透成像。偏振光源用于消除金屬表面眩光。湖北高亮條形光源環境環形

線陣掃描成像中的光源同步技術線陣相機通過逐行掃描運動中的物體來構建完整圖像,廣泛應用于連續材料(紙張、薄膜、金屬帶材、印刷品)的在線高速檢測。這種成像方式對光源提出了獨特且嚴苛的要求:高瞬時亮度和嚴格的同步控制。挑戰在于,為了在高速運動(物體移動和相機行掃)下獲得清晰、無運動模糊的圖像,每行像素的曝光時間必須極短(微秒級)。這就要求光源能在極短的瞬間(與相機行頻同步)爆發出超高亮度(遠高于連續照明模式)來“凍結”運動。因此,高頻、高亮度、精確可控的頻閃(Strobe)光源成為線陣掃描系統的標配。LED光源因其快速響應特性(微秒級開關)。系統需要精確的觸發與同步機制:通常由編碼器(測量物體的位置/速度)或外部傳感器發出觸發信號,光源控制器據此精確控制頻閃的起始時刻、持續時長(脈寬)和強度,確保閃光脈沖恰好覆蓋相機單行或多行曝光的時間窗口,并與物體的運動位置嚴格同步。光源的均勻性(沿掃描方向的線光源均勻性)和穩定性(避免亮度波動)也至關重要,直接影響圖像質量和檢測一致性。合理設計線光源的形狀(細長條形)、長度(覆蓋掃描寬度)、照射角度以及與物體的距離,是實現高效、可靠線陣檢測的關鍵環節。陽泉條形光源側背濾光片配合光源提取特定光。

光源均勻性:概念、重要性及評估方法光源均勻性是衡量照明場光強分布一致性(均勻程度)的關鍵指標,對機器視覺檢測精度至關重要,尤其在進行定量測量(如尺寸、色度)或大面積檢測時。不均勻照明會導致圖像不同區域亮度差異:過亮區域可能飽和丟失細節,過暗區域信噪比差難以分析,這種亮度梯度會被誤判為物體本身的特征變化(如厚度不均、顏色漸變),嚴重影響檢測結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是測量區域內多個采樣點的亮度值。理想值為100%,工業應用中通常要求>80%甚至>90%。評估均勻性需要使用光強計或經校準的參考相機,在設定的工作距離下,在有效照明區域內按網格(如5x5或9x9)測量多個點的亮度值,然后計算。影響均勻性的因素眾多:LED個體的亮度/色溫差異、排列密度、光學設計(透鏡、漫射板)的質量與老化、供電穩定性、結構遮擋、距離變化等。改善均勻性的方法包括:選用高質均光板(如乳白亞克力、勻光膜)、優化LED排布(增加密度、交錯排列)、采用積分球原理(穹頂光)、精確控制光源距離、定期校準維護。在系統設計階段就必須將均勻性作為重要參數進行驗證和優化。
LED光源:主流之選及其技術優勢發光二極管(LED)憑借其綜合性能優勢,已成為機器視覺光源領域無可爭議的主流技術。其重要優勢體現在多個層面: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(通常數萬小時),突出降低維護成本和停機風險;響應速度快(微秒級),完美適應高速生產線,可實現頻閃照明凍結運動物體;低功耗與低發熱,減少散熱負擔,簡化系統設計并提升能效;亮度高度可控且穩定,通過電流調節實現精確調光,避免光強波動引入噪聲。現代LED視覺光源常集成精密光學元件(透鏡、漫射板、偏振片)和結構設計(如環形、條形、同軸、穹頂),形成多樣化的照明模式。其模塊化設計支持靈活組合與擴展,并能通過智能控制器實現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技術的持續進步(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。熒光燈成本低但亮度較低。

偏振光在機器視覺中的應用:消除反光與增強對比度偏振光技術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,典型的應用模式有兩種:1.光源+偏振片,相機鏡頭前加偏振片:光源發出的非偏振光經過起偏器(Polarizer)變為線偏振光照射物體。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。2.只相機鏡頭前加偏振片:當環境光或光源(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)等。配置時需仔細調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。高角度光突顯物體表面紋理特征。大同環形低角度光源雙向無影高角度環形
線掃描光源用于連續運動檢測。湖北高亮條形光源環境環形
選擇合適光源是一個系統性工程,需遵循科學步驟:1. 深入分析被測物:明確關鍵檢測特征、材質、表面光學特性、顏色、形狀、尺寸、運動速度。2. 理解檢測任務:是定位、測量、識別、計數還是缺陷檢測?精度要求如何?3. 評估環境約束:安裝空間限制?環境光強弱?環境溫濕度?清潔要求?有無震動?4. 確定相機與鏡頭參數: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、漫射環形光;突顯紋理/劃痕:低角度條形光;通用檢查:環形光;微小區域/深孔:點光源/光纖;高速運動:頻閃LED;特殊波長需求:IR/UV光源。湖北高亮條形光源環境環形