机器视觉光源的基础作用与重要要求在机器视觉系统中,光源绝非简单的照明工具,而是决定图像质量、进而影响整个系统精度和可靠性的重要要素。其重要作用在于增强目标特征与背景或非目标区域的对比度,确保相机能够清晰、稳定地捕捉到所需的视觉信息。一个理想的光源方案需满足多项严格要求:首先,亮度充足且稳定,避免环境光干扰并确保图像信噪比;其次,方向性、均匀性与光谱特性可控,能根据被测物特征(如形状、纹理、颜色、反光特性)灵活调整照明策略,突出关键细节;再者,寿命长、发热低、响应快,以适应工业现场的连续强劲度作业需求。此外,光源的物理结构设计(如尺寸、安装方式)也必须与检测场景(空间限制、在线/离线)和被测物体(尺寸、移动速度)相匹配。因此,光源的选择与配置是机器视觉应用成功的第一步,也是工程师需要深入理解和精心设计的环节,直接关系到后续图像处理算法的复杂度和更终检测结果的准确性。频闪光源用于高速运动捕捉。芜湖光源同轴
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。南通环形低角度光源平面无影同轴平行光检测平面度平整度。
光源选择是一门精密科学,需多重考量: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。角度雕琢: 光线入射角度犹如雕塑家的刻刀。低角度照明能令微小凹凸投下长影,凸显三维缺陷;而垂直同轴光则擅长“抚平”高反光曲面(如金属或玻璃),消除镜面眩光对成像的干扰。稳定性基石: 光源亮度与色温的毫厘波动,在算法眼中不啻于巨变。工业级LED因寿命长、发热低、响应快且光输出稳定,已成为主流之选,其坚固耐用的特性更契合严苛工业环境。
汽车制造涉及海量零部件和复杂装配,机器视觉光源支撑着众多关键检测环节:零部件尺寸与几何量测量:高精度背光(结合远心光路)用于测量垫片、活塞环、精密齿轮等轮廓尺寸;结构光用于车身面板间隙面差测量。表面缺陷检测:金属件(缸体、曲轴、齿轮):低角度条形光或环形光突显机加工纹路、划痕、毛刺、凹坑;漆面/外饰件(车门、保险杠):穹顶光(抑制眩光)检查橘皮、颗粒、流挂、污染、光泽不均;塑料内饰件:环形光或同轴光检查注塑缺陷、缩痕、熔接线、皮革纹理。装配验证:螺钉拧紧:检查螺钉头类型、有无、是否浮起(常用环形光);线束插接:检查插头是否到位、锁扣是否扣紧(环形光或局部照明);密封胶涂敷:检查胶条连续性、位置、宽度(常需特定波长或背光)。字符与条码识别:零件上的DPM码(直接部件标记,如激光雕刻、点刻)常用低角度照明(产生阴影)或同轴光读取。轮胎检测:检查胎纹、侧壁文字、缺陷(结构光、多角度照明)。玻璃检测:检查车窗、挡风玻璃的划痕、结石、气泡(透射光、暗场照明)。光源需适应汽车厂严苛环境(油污、震动、温度变化)并满足高节拍生产要求(频闪照明)。可靠的光源是保障汽车质量和自动化生产的关键要素。点光源用于局部重点区域的照明。
条形光源:方向性照明与灵活组合条形光源(BarLight)由直线排列的LED组成,结构简单紧凑,具有极强的方向性和灵活性。其价值在于能提供可控角度的定向照明。通过调整条形光相对于被测物和相机的位置、角度和数量,工程师可以精确地“雕刻”光线,以突出特定的特征:低角度照明(<30°):光线近乎平行于表面,能戏剧性地凸显微小的高度差、划痕、凹陷、凸起、边缘或雕刻/印刷的字符(产生阴影效果),非常适合表面缺陷检测(划痕、压痕、异物)和字符识别;高角度照明(>45°):提供更均匀的表面照明;多条形光组合:如两侧对称布置、交叉布置、四边布置等,可以消除单侧阴影、增强特定方向特征或实现覆盖。条形光源通常设计有不同长度、照射角度(如0°,30°,45°,60°,90°)、漫射选项(直射或带漫射罩)和颜色。其模块化特性允许根据检测需求灵活拼接和排布,成本相对较低。应用领域大,包括检测连续材料(纸张、薄膜、织物)的缺陷、产品边缘轮廓、包装密封性、大型物体(如车身面板)的表面质量等。配置时需仔细调整角度和位置以达到比较好效果。紫外光源能激发荧光物质显影。芜湖光源同轴
偏振光源用于消除金属表面眩光。芜湖光源同轴
环形光源因其结构的对称性和应用的**性,成为机器视觉领域更常用。其基本构造是将多颗LED灯珠均匀地排列在一个环形电路板上,这个环可以紧密地安装在相机镜头周围,从而提供一种直接、均匀且无影的照明效果。环形光源的重点价值在于其能够为平面或轻微曲面的物体提供整体均匀的照明,非常适合用于一般的定位、尺寸测量、粗糙的表面缺陷检测以及简单的字符识别应用。根据光线出射角度的不同,环形光源可以进一步细分为多种类型以满足特定需求:直射型环形光光线直接照射物体,能产生较高的对比度,但对于高反光表面容易形成耀斑;漫射型环形光则在LED前增加了漫射板,使光线变得柔和均匀,能有效减少镜面反射,更适合于光滑表面的检测;低角度环形光则将LED安装成使其光线以极低的角度掠射物体表面,这种设计能够 dramatically地凸显出物体表面的微小起伏、划痕、刻印字符或纹理,因为这些微小的不平整会散射光线进入相机镜头,从而在暗背景下形成明亮的特征图像。选择环形光源时,需要仔细考虑其直径、照射角度、是否漫射以及LED的颜色。尽管环形光源非常通用,但对于具有深孔、复杂三维结构或极端反光的物体,可能需要与其他类型的光源组合使用才能达到理想的效果。芜湖光源同轴