結構光照明:主動三維輪廓重建結構光(StructuredLight)是一種主動式光學三維測量技術,通過將已知的、精密的二維光圖案(如條紋、網格、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生的形變,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)。結構光光源的重點是投影模組,常用技術有:數字光處理(DLP)投影儀:可高速、高精度地動態投射各種復雜編碼圖案(二進制、灰度、正弦條紋、彩色編碼);激光線發生器: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結合光柵(Grating):產生平行條紋。結構光的優勢在于非接觸、高精度、高速度(尤其DLP)、能獲取密集點云數據。其應用非常大:三維尺寸測量(復雜曲面、間隙面差);缺陷檢測(凹坑、凸起、變形);機器人引導(抓取、定位);逆向工程;體積測量;生物識別等。選擇結構光方案需權衡測量范圍、精度、速度、環境光魯棒性(常需濾光片)、成本以及抗物體表面光學特性(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之一。高亮度光源應對高速拍攝。金華環形低角度光源高亮無影環形

光源在半導體與電子制造業的關鍵應用半導體和電子制造業(SMT,PCB組裝,芯片封裝)是機器視覺應用只密集、要求只嚴苛的領域之一,光源在其中解決諸多關鍵檢測難題:焊點檢測(AOI-AutomatedOpticalInspection):需要多角度照明(如環形光不同角度、穹頂光)揭示焊錫的光澤、形狀、潤濕角、橋接、虛焊等特征。特定波長(如藍光)對微小缺陷敏感。元件存在/缺失、極性、錯件:通用環形光、同軸光提供清晰整體圖像。引線鍵合(WireBonding):高倍顯微下,點光源/光纖照明精細照亮微小焊點與金線,查斷線、弧度、位置偏移。晶圓(Wafer)檢測:表面缺陷(劃痕、顆粒、沾污):高均勻性明場(同軸光、穹頂光)或暗場照明(低角度光突顯微小凸起);圖案(Pattern)對準/缺陷:高分辨率同軸光或特定波長照明;薄膜厚度測量:利用干涉或光譜反射,需要特定波長光源。PCB缺陷(斷路、短路、蝕刻不良):高分辨率背光查線路通斷、線寬;表面照明查阻焊、字符、污染。BGA/CSP球柵陣列:X光更常用,但光學上可用特殊角度照明觀察邊緣球。小型化趨勢:推動微型、高亮度、高均勻性光源(如微型環形光、同軸光)發展。光源的穩定性、均勻性、波長精確性和可控性對微電子檢測至關重要。淮安高亮大功率環形光源控制器背光源勾勒高對比度產品輪廓。

光源,尤其是高功率LED光源,在工作過程中會產生熱量。有效的散熱管理是保障光源亮度穩定性、顏色一致性、可靠性和長壽命(數萬小時)的關鍵。挑戰在于:LED結溫升高會導致光效下降(光衰)、波長偏移(色溫變化)、壽命急劇縮短。散熱設計遵循從熱源到環境的路徑:LED芯片->基板(MCPCB-MetalCorePCB):使用高導熱金屬(鋁、銅)作為基板,快速導出芯片熱量;熱界面材料(TIM):如導熱硅脂/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,通常由鋁鰭片構成,通過增大表面積(自然對流)或強制風冷(風扇)將熱量散發到空氣中;外殼結構:有時整個光源外殼參與散熱(如鋁型材殼體)。設計要點包括:選用低熱阻材料;優化散熱器尺寸、鰭片密度與形狀;保證良好空氣流通(自然對流需空間,強制風冷需風扇選型與防塵);控制環境溫度;避免光源密集堆積。對于智能光源,常內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圖像質量(亮度、顏色)的穩定可靠,減少系統校準維護頻率,是工業級可靠性的基礎。
光源選擇是一門精密科學,需多重考量: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。角度雕琢: 光線入射角度猶如雕塑家的刻刀。低角度照明能令微小凹凸投下長影,凸顯三維缺陷;而垂直同軸光則擅長“撫平”高反光曲面(如金屬或玻璃),消除鏡面眩光對成像的干擾。穩定性基石: 光源亮度與色溫的毫厘波動,在算法眼中不啻于巨變。工業級LED因壽命長、發熱低、響應快且光輸出穩定,已成為主流之選,其堅固耐用的特性更契合嚴苛工業環境。正確打光是視覺檢測的關鍵。

傳統的彩色(RGB)機器視覺基于人眼三色原理,而多光譜(Multispectral)和高光譜(Hyperspectral)成像則通過獲取物體在數十至數百個連續窄波段下的圖像,揭示更豐富的光譜指紋信息。這對光源提出了特殊要求:寬光譜覆蓋:光源需要提供足夠強度且均勻的照明,覆蓋從紫外、可見光到近紅外(UV-VIS-NIR,如350-1000nm或更寬)的寬范圍。常用高亮度鹵鎢燈(穩定連續光譜)或特定組合的LED陣列(覆蓋關鍵波段)。光譜穩定性:光源的光譜輸出必須高度穩定,避免漂移影響分析結果。鹵鎢燈需恒流供電,LED需精確控溫控流。均勻性要求極高:不僅是空間均勻性,光譜均勻性(不同位置光譜成分一致)同樣關鍵,否則會導致光譜數據失真。可能需要積分球勻光或精密光學設計。照明方式適配:根據應用(反射、透射、熒光)選擇前向照明(如環形光、穹頂光)、背光或特定角度照明。高光譜光源常用于:材料分類與鑒別(塑料分選、礦物分析);化學成分檢測(農產品糖度、水分、成熟度;藥品有效成分);生物醫學應用(組織病理、細胞分析);精細農業(作物健康監測);環境監測;防偽等。光源的性能(亮度、穩定性、均勻性、光譜范圍)是獲得高質量光譜數據立方體并進行有效分析的前提。光源穩定性保證檢測一致性。南京環形低角度光源球積分
漫射板使光線更柔和均勻。金華環形低角度光源高亮無影環形
環形光源因其結構的對稱性和應用的**性,成為機器視覺領域更常用。其基本構造是將多顆LED燈珠均勻地排列在一個環形電路板上,這個環可以緊密地安裝在相機鏡頭周圍,從而提供一種直接、均勻且無影的照明效果。環形光源的重點價值在于其能夠為平面或輕微曲面的物體提供整體均勻的照明,非常適合用于一般的定位、尺寸測量、粗糙的表面缺陷檢測以及簡單的字符識別應用。根據光線出射角度的不同,環形光源可以進一步細分為多種類型以滿足特定需求:直射型環形光光線直接照射物體,能產生較高的對比度,但對于高反光表面容易形成耀斑;漫射型環形光則在LED前增加了漫射板,使光線變得柔和均勻,能有效減少鏡面反射,更適合于光滑表面的檢測;低角度環形光則將LED安裝成使其光線以極低的角度掠射物體表面,這種設計能夠 dramatically地凸顯出物體表面的微小起伏、劃痕、刻印字符或紋理,因為這些微小的不平整會散射光線進入相機鏡頭,從而在暗背景下形成明亮的特征圖像。選擇環形光源時,需要仔細考慮其直徑、照射角度、是否漫射以及LED的顏色。盡管環形光源非常通用,但對于具有深孔、復雜三維結構或極端反光的物體,可能需要與其他類型的光源組合使用才能達到理想的效果。金華環形低角度光源高亮無影環形