紅外(IR)與紫外(UV)光源:超越可見(jiàn)光的探測(cè)機(jī)器視覺(jué)不僅局限于可見(jiàn)光譜(~400-700nm),利用紅外(IR,>700nm)和紫外(UV,<400nm)光源能揭示物體在可見(jiàn)光下無(wú)法觀測(cè)的特征,解決特殊檢測(cè)難題。紅外光源(常用波段:850nm,940nm):其穿透性可用于檢測(cè)透明/半透明材料(塑料薄膜、玻璃)的內(nèi)部缺陷、分層、異物或液位;對(duì)某些材料(如特定油墨、塑料、織物)具有不一樣的效果(如檢測(cè)包裝內(nèi)容物);利用熱輻射差異進(jìn)行基礎(chǔ)熱成像(非制冷型);在安防領(lǐng)域用于夜視(配合IR敏感相機(jī))。選擇IR光源需匹配相機(jī)的IR響應(yīng)靈敏度,并注意可見(jiàn)光泄露的濾除。紫外光源:重要應(yīng)用是激發(fā)熒光(Fluorescence)。許多物質(zhì)(如生物標(biāo)記物、防偽油墨、特定污染物、膠水、清潔劑殘留)在UV照射下會(huì)發(fā)出特定波長(zhǎng)的可見(jiàn)熒光,使其在暗背景下顯現(xiàn),靈敏度極高,用于缺陷檢測(cè)(裂紋、殘留物)、防偽驗(yàn)證、生物醫(yī)學(xué)分析;UV還能使某些材料(如塑料、涂層)產(chǎn)生可見(jiàn)的自身熒光或揭示老化痕跡;短波UV(UVC)有時(shí)用于表面殺菌驗(yàn)證。UV應(yīng)用需注意安全防護(hù)(防眼睛/皮膚暴露)和光學(xué)材料(透鏡、濾光片)的UV兼容性。IR/UV光源擴(kuò)展了機(jī)器視覺(jué)的感知邊界,為特殊應(yīng)用提供獨(dú)特解決方案。LED光源壽命長(zhǎng)且響應(yīng)快。黑龍江高亮條形光源點(diǎn)
LED光源:主流之選及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)發(fā)光二極管(LED)憑借其綜合性能優(yōu)勢(shì),已成為機(jī)器視覺(jué)光源領(lǐng)域無(wú)可爭(zhēng)議的主流技術(shù)。其重要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在多個(gè)層面:光譜純凈,可提供從紫外(UV)、可見(jiàn)光到紅外(IR)的多種單色或組合波長(zhǎng),精細(xì)匹配被測(cè)物特性或?yàn)V鏡需求;壽命極長(zhǎng)(通常數(shù)萬(wàn)小時(shí)),突出降低維護(hù)成本和停機(jī)風(fēng)險(xiǎn);響應(yīng)速度快(微秒級(jí)),完美適應(yīng)高速生產(chǎn)線,可實(shí)現(xiàn)頻閃照明凍結(jié)運(yùn)動(dòng)物體;低功耗與低發(fā)熱,減少散熱負(fù)擔(dān),簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并提升能效;亮度高度可控且穩(wěn)定,通過(guò)電流調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)精確調(diào)光,避免光強(qiáng)波動(dòng)引入噪聲?,F(xiàn)代LED視覺(jué)光源常集成精密光學(xué)元件(透鏡、漫射板、偏振片)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如環(huán)形、條形、同軸、穹頂),形成多樣化的照明模式。其模塊化設(shè)計(jì)支持靈活組合與擴(kuò)展,并能通過(guò)智能控制器實(shí)現(xiàn)多通道單獨(dú)編程控制,包括亮度、頻閃時(shí)序等,為復(fù)雜檢測(cè)需求提供強(qiáng)大支持。LED技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步(更高亮度、更小尺寸、更多波長(zhǎng)選擇)進(jìn)一步鞏固了其在機(jī)器視覺(jué)照明中的主導(dǎo)地位。天津高亮條形光源面漸變照明凸顯曲面0.1mm高度差,誤判率降低18%。
條形光源:方向性照明與靈活組合條形光源(BarLight)由直線排列的LED組成,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,具有極強(qiáng)的方向性和靈活性。其重要價(jià)值在于能提供可控角度的定向照明。通過(guò)調(diào)整條形光相對(duì)于被測(cè)物和相機(jī)的位置、角度和數(shù)量,工程師可以精確地“雕刻”光線,以突出特定的特征:低角度照明(<30°):光線近乎平行于表面,能戲劇性地凸顯微小的高度差、劃痕、凹陷、凸起、邊緣或雕刻/印刷的字符(產(chǎn)生陰影效果),非常適合表面缺陷檢測(cè)(劃痕、壓痕、異物)和字符識(shí)別;高角度照明(>45°):提供更均勻的表面照明;多條形光組合:如兩側(cè)對(duì)稱(chēng)布置、交叉布置、四邊布置等,可以消除單側(cè)陰影、增強(qiáng)特定方向特征或?qū)崿F(xiàn)大量覆蓋。條形光源通常設(shè)計(jì)有不同長(zhǎng)度、照射角度(如0°,30°,45°,60°,90°)、漫射選項(xiàng)(直射或帶漫射罩)和顏色。其模塊化特性允許根據(jù)檢測(cè)需求靈活拼接和排布,成本相對(duì)較低。應(yīng)用領(lǐng)域大量,包括檢測(cè)連續(xù)材料(紙張、薄膜、織物)的缺陷、產(chǎn)品邊緣輪廓、包裝密封性、大型物體(如車(chē)身面板)的表面質(zhì)量等。配置時(shí)需仔細(xì)調(diào)整角度和位置以達(dá)到比較好效果。
光源設(shè)計(jì)的精密考量維度:光譜博弈: 材料的光學(xué)特性決定波長(zhǎng)策略。短波藍(lán)光(450nm)能強(qiáng)力增強(qiáng)金屬表面紋理反差;近紅外光(850nm)可穿透特定塑料或生物組織進(jìn)行內(nèi)部成像;紫外光(365nm)則能激發(fā)熒光物質(zhì)顯現(xiàn)隱藏標(biāo)記。角度雕刻: 光線入射方向如同刻刀。低角度照明(10°-30°)使微小凹凸投下長(zhǎng)影,凸顯劃痕、焊點(diǎn)等三維缺陷;高角度漫射光能“撫平”曲面反光,適用于球狀物體檢測(cè);垂直同軸光則通過(guò)特殊分光鏡技術(shù)徹底消除鏡面眩光,成為玻璃、晶圓檢測(cè)的關(guān)鍵。穩(wěn)定性基石: 光源亮度與色溫的毫厘波動(dòng)將導(dǎo)致算法誤判。工業(yè)級(jí)LED憑借超長(zhǎng)壽命(>50,000小時(shí))、低溫升特性、瞬時(shí)響應(yīng)(微秒級(jí)開(kāi)關(guān))及nice的亮度一致性,成為嚴(yán)苛工業(yè)環(huán)境的優(yōu)先。智能光源甚至集成閉環(huán)亮度反饋系統(tǒng),確保十年如一的穩(wěn)定輸出。環(huán)形白光LED光源提供無(wú)影照明,適用于精密零件表面劃痕檢測(cè),支持0.1mm級(jí)缺陷識(shí)別。
光源在半導(dǎo)體與電子制造業(yè)的關(guān)鍵應(yīng)用半導(dǎo)體和電子制造業(yè)(SMT,PCB組裝,芯片封裝)是機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用只密集、要求只嚴(yán)苛的領(lǐng)域之一,光源在其中解決諸多關(guān)鍵檢測(cè)難題:焊點(diǎn)檢測(cè)(AOI-AutomatedOpticalInspection):需要多角度照明(如環(huán)形光不同角度、穹頂光)揭示焊錫的光澤、形狀、潤(rùn)濕角、橋接、虛焊等特征。特定波長(zhǎng)(如藍(lán)光)對(duì)微小缺陷敏感。元件存在/缺失、極性、錯(cuò)件:通用環(huán)形光、同軸光提供清晰整體圖像。引線鍵合(WireBonding):高倍顯微下,點(diǎn)光源/光纖照明精細(xì)照亮微小焊點(diǎn)與金線,查斷線、弧度、位置偏移。晶圓(Wafer)檢測(cè):表面缺陷(劃痕、顆粒、沾污):高均勻性明場(chǎng)(同軸光、穹頂光)或暗場(chǎng)照明(低角度光突顯微小凸起);圖案(Pattern)對(duì)準(zhǔn)/缺陷:高分辨率同軸光或特定波長(zhǎng)照明;薄膜厚度測(cè)量:利用干涉或光譜反射,需要特定波長(zhǎng)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(xué)上可用特殊角度照明觀察邊緣球。小型化趨勢(shì):推動(dòng)微型、高亮度、高均勻性光源(如微型環(huán)形光、同軸光)發(fā)展。光源的穩(wěn)定性、均勻性、波長(zhǎng)精確性和可控性對(duì)微電子檢測(cè)至關(guān)重要。四向可調(diào)組合光源支持多角度照明,用于復(fù)雜工件3D輪廓建模。天津高亮條形光源面
側(cè)向照明解決圓柱體陰陽(yáng)面,表面檢測(cè)合格率提升25%。黑龍江高亮條形光源點(diǎn)
環(huán)境光(日光、車(chē)間頂燈、其他設(shè)備光)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的主要干擾源,可能導(dǎo)致圖像亮度不穩(wěn)定、對(duì)比度降低、顏色失真、引入噪聲,嚴(yán)重影響檢測(cè)的一致性和可靠性。應(yīng)對(duì)策略是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié):物理屏蔽:有效的方法。使用遮光罩、圍欄、隧道將檢測(cè)區(qū)域與環(huán)境光隔離,營(yíng)造受控照明環(huán)境。成本較高且可能影響產(chǎn)線布局。光源強(qiáng)度壓制:使用遠(yuǎn)強(qiáng)于環(huán)境光的主動(dòng)光源(通常配合頻閃),使環(huán)境光的貢獻(xiàn)在圖像中占比變得微不足道。需要高亮度光源和足夠功率。光譜過(guò)濾:在相機(jī)鏡頭前加裝窄帶通濾光片(Bandpass Filter),其中心波長(zhǎng)與光源波長(zhǎng)精確匹配,帶寬很窄(如±10nm)。環(huán)境光中與該波段不匹配的光被大量阻擋,而光源發(fā)出的光則高效通過(guò),提升信噪比(SNR)。這是性價(jià)比極高的常用方案。同步檢測(cè)(鎖相放大):對(duì)光源進(jìn)行高頻調(diào)制(如強(qiáng)度正弦波變化),相機(jī)采集圖像后進(jìn)行同步解調(diào)提取信號(hào)。能有效抑制非同步的環(huán)境光噪聲,但系統(tǒng)復(fù)雜,適用于特定高要求場(chǎng)景。軟件補(bǔ)償(有限效果):如背景減法,效果不穩(wěn)定且依賴(lài)環(huán)境光恒定。實(shí)際應(yīng)用中常組合使用多種策略(如遮光罩+強(qiáng)光源+窄帶濾鏡)以達(dá)到比較好的抗環(huán)境光干擾效果,確保系統(tǒng)在變化的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。黑龍江高亮條形光源點(diǎn)