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。环形无影灯实现无死角照明。舟山条形光源环境条形
光源设计的精密考量维度:光谱博弈: 材料的光学特性决定波长策略。短波蓝光(450nm)能强力增强金属表面纹理反差;近红外光(850nm)可穿透特定塑料或生物组织进行内部成像;紫外光(365nm)则能激发荧光物质显现隐藏标记。角度雕刻: 光线入射方向如同刻刀。低角度照明(10°-30°)使微小凹凸投下长影,凸显划痕、焊点等三维缺陷;高角度漫射光能“抚平”曲面反光,适用于球状物体检测;垂直同轴光则通过特殊分光镜技术彻底消除镜面眩光,成为玻璃、晶圆检测的关键。稳定性基石: 光源亮度与色温的毫厘波动将导致算法误判。工业级LED凭借超长寿命(>50,000小时)、低温升特性、瞬时响应(微秒级开关)及nice的亮度一致性,成为严苛工业环境的优先。智能光源甚至集成闭环亮度反馈系统,确保十年如一的稳定输出。杭州高亮大功率环形光源光栅线型同轴线扫描光源用于连续运动检测。
偏振光在机器视觉中的应用:消除反光与增强对比度偏振光技术是解决物体表面镜面反射(眩光)和增强特定特征对比度的有效光学手段。其基本原理是利用偏振片(Polarizer)控制光波的振动方向。在机器视觉照明中,典型的应用模式有两种:1.光源+偏振片,相机镜头前加偏振片:光源发出的非偏振光经过起偏器(Polarizer)变为线偏振光照射物体。物体表面反射光包含镜面反射(通常保持原偏振方向)和漫反射(偏振方向随机)。相机镜头前的检偏器(Analyzer)若旋转至与起偏器方向垂直(正交),则可有效阻挡镜面反射光(变暗或消失),同时允许部分漫反射光通过。这能抑制眩光,使被眩光覆盖的表面纹理、划痕、印刷图案等得以显现。2.只相机镜头前加偏振片:当环境光或光源(如穹顶光)包含偏振成分时(如来自金属表面反射),旋转检偏器也能帮助过滤掉特定方向的偏振干扰光,增强图像对比度。偏振照明特别适用于检测光滑表面(金属、玻璃、塑料、漆面)的划痕、凹陷、异物、油污、薄膜厚度(利用双折射效应)等。配置时需仔细调整光源偏振片与相机偏振片的相对角度(通常正交效果比较好),并考虑光线入射角的影响。虽然增加成本并损失部分光强,但在解决棘手反光问题时效果突出。
偏振光在机器视觉中的应用:消除反光与增强对比度偏振光技术是解决物体表面镜面反射(眩光)和增强特定特征对比度的有效光学手段。其基本原理是利用偏振片控制光波的振动方向。典型应用模式有两种:第一种是“光源+偏振片,相机镜头前加偏振片”:光源发出的非偏振光经起偏器变为线偏振光照射物体。物体表面反射光包含镜面反射(通常保持原偏振方向)和漫反射(偏振方向随机)。相机镜头前的检偏器若旋转至与起偏器方向垂直,则可有效阻挡镜面反射光,同时允许部分漫反射光通过,从而突出抑制眩光,使被眩光覆盖的表面纹理、划痕、印刷图案等得以显现。第二种是只相机镜头前加偏振片,用于过滤环境光中的偏振干扰。偏振照明特别适用于检测光滑表面(金属、玻璃、塑料、漆面)的划痕、凹陷、异物、油污等。配置时需仔细调整光源与相机偏振片的相对角度(通常正交效果比较好),并考虑光线入射角的影响。虽然会增加成本并损失部分光强,但在解决棘手反光问题时效果突出。前向光突显表面印刷字符。
红外(IR)与紫外(UV)光源:超越可见光的探测机器视觉不仅局限于可见光谱(~400-700nm),利用红外(IR,>700nm)和紫外(UV,<400nm)光源能揭示物体在可见光下无法观测的特征,解决特殊检测难题。红外光源(常用波段:850nm,940nm):其穿透性可用于检测透明/半透明材料(塑料薄膜、玻璃)的内部缺陷、分层、异物或液位;对某些材料(如特定油墨、塑料、织物)具有不一样的效果(如检测包装内容物);利用热辐射差异进行基础热成像(非制冷型);在安防领域用于夜视(配合IR敏感相机)。选择IR光源需匹配相机的IR响应灵敏度,并注意可见光泄露的滤除。紫外光源:重要应用是激发荧光(Fluorescence)。许多物质(如生物标记物、防伪油墨、特定污染物、胶水、清洁剂残留)在UV照射下会发出特定波长的可见荧光,使其在暗背景下显现,灵敏度极高,用于缺陷检测(裂纹、残留物)、防伪验证、生物医学分析;UV还能使某些材料(如塑料、涂层)产生可见的自身荧光或揭示老化痕迹;短波UV(UVC)有时用于表面杀菌验证。UV应用需注意安全防护(防眼睛/皮肤暴露)和光学材料(透镜、滤光片)的UV兼容性。IR/UV光源扩展了机器视觉的感知边界,为特殊应用提供独特解决方案。侧向光检测物体表面划痕。四川环形光源面阵同轴
点光源用于局部重点区域的照明。舟山条形光源环境条形
心使命在于塑造图像——通过精细的光影控制,将被测目标的细微特征转化为相机可清晰捕捉、算法可精确分析的高对比度图像。恰当的光源能强力增强目标与背景的对比度,主动“凸显”关键细节(如划痕、字符或边缘),同时巧妙抑制干扰(如反光、阴影或环境杂光)。若光源选择失当,即使配置前列相机与复杂算法,系统性能也必受掣肘。波长匹配: 材料特性决定光波选择。金属表面检测常依赖短波蓝光以增强纹理反差,而透明薄膜或生物样本则可能需红外光穿透成像。舟山条形光源环境条形