环形光源:通用性设计及其应用要点环形光源(RingLight)是机器视觉中应用更大量的基础照明形式之一,其LED阵列呈环形排布,围绕镜头同轴或成一定角度安装。这种设计提供了均匀、对称的照明场,特别适用于检测具有平面或规则曲面的物体,如PCB板、精密零件、瓶盖、标签等。其重要优势在于能有效减少阴影,提供良好的整体均匀性。根据光线照射角度,环形光可分为:直射环形光(光线直射物体,对比度高,但可能产生镜面反光);漫射环形光(光线经漫射板柔和化,减少眩光,表面适应性更好);低角度环形光(光线近乎平行于被测面,突出微小高度差、划痕、凹陷或雕刻字符)。选择环形光的关键参数包括环的直径(需匹配镜头工作距离和视场大小)、照明角度、漫射程度以及LED颜色。它尤其擅长解决物体定位、表面缺陷初检、字符识别等通用性问题。然而,对于深凹槽内部、具有复杂三维结构或极度反光的物体,可能需要结合其他照明方式(如条形光、同轴光或穹顶光)才能获得理想效果。结构光可用于三维轮廓测量。湖北高亮大功率环形光源控制器
背光照明:轮廓与尺寸测量的黄金标准背光照明(Backlighting)是机器视觉中用于获取物体清晰、高对比度轮廓图像的经典方法。其原理是将高亮度、高均匀性的光源(通常是面光源或大面积漫射板)置于被测物体后方,相机从物体前方拍摄。此时,不透明的物体会在明亮的背景上呈现为剪影(Silhouette)。这种照明方式的重要价值在于它能比较大化物体边缘与其背景的对比度,几乎完全消除了物体表面纹理、颜色或反光特性的干扰。因此,背光成为高精度尺寸测量(如孔位、直径、间距)、轮廓检测、形状验证以及透明物体(如玻璃瓶、薄膜)内部杂质或气泡检测的理想选择。背光光源通常要求极高的均匀性(>90%),以避免轮廓边缘亮度梯度影响测量精度。常见的背光类型包括LED面板背光(集成漫射层,均匀性好)和远心背光(结合远心镜头,消除通透误差,实现真正平行的轮廓投影)。应用时需精确控制光源尺寸(需大于被测物并覆盖视场)、亮度以及物体与光源的距离,确保轮廓清晰锐利且无光晕效应。对于非平面物体或需要内部特征信息的场景,背光则不适用。嘉兴环形光源平行机器视觉光源是系统的眼睛。
光源在半导体与电子制造业的关键应用半导体和电子制造业(SMT,PCB组装,芯片封装)是机器视觉应用只密集、要求只严苛的领域之一,光源在其中解决诸多关键检测难题:焊点检测(AOI-AutomatedOpticalInspection):需要多角度照明(如环形光不同角度、穹顶光)揭示焊锡的光泽、形状、润湿角、桥接、虚焊等特征。特定波长(如蓝光)对微小缺陷敏感。元件存在/缺失、极性、错件:通用环形光、同轴光提供清晰整体图像。引线键合(WireBonding):高倍显微下,点光源/光纤照明精细照亮微小焊点与金线,查断线、弧度、位置偏移。晶圆(Wafer)检测:表面缺陷(划痕、颗粒、沾污):高均匀性明场(同轴光、穹顶光)或暗场照明(低角度光突显微小凸起);图案(Pattern)对准/缺陷:高分辨率同轴光或特定波长照明;薄膜厚度测量:利用干涉或光谱反射,需要特定波长光源。PCB缺陷(断路、短路、蚀刻不良):高分辨率背光查线路通断、线宽;表面照明查阻焊、字符、污染。BGA/CSP球栅阵列:X光更常用,但光学上可用特殊角度照明观察边缘球。小型化趋势:推动微型、高亮度、高均匀性光源(如微型环形光、同轴光)发展。光源的稳定性、均匀性、波长精确性和可控性对微电子检测至关重要。
结构光照明:主动三维轮廓重建结构光(StructuredLight)是一种主动式光学三维测量技术,通过将已知的、精密的二维光图案(如条纹、网格、点阵、编码图案)投影到被测物体表面,然后由相机从另一角度观察该图案因物体表面高度变化而产生的形变,然后通过三角测量原理或相位分析算法计算出物体表面的三维轮廓(点云)。结构光光源的重点是投影模组,常用技术有:数字光处理(DLP)投影仪:可高速、高精度地动态投射各种复杂编码图案(二进制、灰度、正弦条纹、彩色编码);激光线发生器:投射一条或多条锐利的激光线(常用红色或蓝色),通过激光线的扭曲变形计算高度(线激光三角测量);LED结合光栅(Grating):产生平行条纹。结构光的优势在于非接触、高精度、高速度(尤其DLP)、能获取密集点云数据。其应用非常多:三维尺寸测量(复杂曲面、间隙面差);缺陷检测(凹坑、凸起、变形);机器人引导(抓取、定位);逆向工程;体积测量;生物识别等。选择结构光方案需权衡测量范围、精度、速度、环境光鲁棒性(常需滤光片)、成本以及抗物体表面光学特性(如高反光、吸光、透明)影响的能力。它是获取物体三维空间信息主流的技术之一。环形光源提供均匀照明用于精确定位。
LED光源:主流之选及其技术优势发光二极管(LED)凭借其综合性能优势,已成为机器视觉光源领域无可争议的主流技术。其重要优势体现在多个层面:光谱纯净,可提供从紫外(UV)、可见光到红外(IR)的多种单色或组合波长,精细匹配被测物特性或滤镜需求;寿命极长(通常数万小时),突出降低维护成本和停机风险;响应速度快(微秒级),完美适应高速生产线,可实现频闪照明冻结运动物体;低功耗与低发热,减少散热负担,简化系统设计并提升能效;亮度高度可控且稳定,通过电流调节实现精确调光,避免光强波动引入噪声。现代LED视觉光源常集成精密光学元件(透镜、漫射板、偏振片)和结构设计(如环形、条形、同轴、穹顶),形成多样化的照明模式。其模块化设计支持灵活组合与扩展,并能通过智能控制器实现多通道单独编程控制,包括亮度、频闪时序等,为复杂检测需求提供强大支持。LED技术的持续进步(更高亮度、更小尺寸、更多波长选择)进一步巩固了其在机器视觉照明中的主导地位。前向光突显表面印刷字符。蚌埠条形光源线型同轴
激光光源用于精密定位测量。湖北高亮大功率环形光源控制器
线阵扫描成像中的光源同步技术线阵相机通过逐行扫描运动中的物体来构建完整图像,广泛应用于连续材料(纸张、薄膜、金属带材、印刷品)的在线高速检测。这种成像方式对光源提出了独特且严苛的要求:高瞬时亮度和严格的同步控制。挑战在于,为了在高速运动(物体移动和相机行扫)下获得清晰、无运动模糊的图像,每行像素的曝光时间必须极短(微秒级)。这就要求光源能在极短的瞬间(与相机行频同步)爆发出超高亮度(远高于连续照明模式)来“冻结”运动。因此,高频、高亮度、精确可控的频闪(Strobe)光源成为线阵扫描系统的标配。LED光源因其快速响应特性(微秒级开关)。系统需要精确的触发与同步机制:通常由编码器(测量物体的位置/速度)或外部传感器发出触发信号,光源控制器据此精确控制频闪的起始时刻、持续时长(脉宽)和强度,确保闪光脉冲恰好覆盖相机单行或多行曝光的时间窗口,并与物体的运动位置严格同步。光源的均匀性(沿扫描方向的线光源均匀性)和稳定性(避免亮度波动)也至关重要,直接影响图像质量和检测一致性。合理设计线光源的形状(细长条形)、长度(覆盖扫描宽度)、照射角度以及与物体的距离,是实现高效、可靠线阵检测的关键环节。湖北高亮大功率环形光源控制器