技術(shù)持續(xù)演進(jìn),主要趨勢(shì)體現(xiàn)在:更高亮度與效率:LED芯片技術(shù)(如倒裝芯片、COB封裝、新材料如GaN-on-Si)不斷提升光效(lm/W),在更小體積/功耗下提供更強(qiáng)照明,滿(mǎn)足高速、高分辨率檢測(cè)需求。更智能與集成化:光源控制器集成更強(qiáng)大的處理能力和通信協(xié)議(如IO-Link, OPC UA),實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的照明序列控制、狀態(tài)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)性維護(hù)和與AI視覺(jué)系統(tǒng)的深度協(xié)同。波長(zhǎng)拓展與定制:更多特殊波長(zhǎng)LED(深紫外DUV、特定紅外波段)商業(yè)化,滿(mǎn)足新興應(yīng)用;定制化光譜輸出成為可能。微型化與模塊化:光源尺寸持續(xù)縮小以適應(yīng)緊湊空間(如內(nèi)窺鏡、微型傳感器、消費(fèi)電子產(chǎn)品檢測(cè)),模塊化設(shè)計(jì)便于快速組合與更換。計(jì)算照明(Computational Lighting):結(jié)合可控光源和算法,主動(dòng)優(yōu)化照明模式(如結(jié)構(gòu)光變種、自適應(yīng)照明)以比較好方式揭示特定特征,超越被動(dòng)照明。多模態(tài)融合:光源與其他傳感技術(shù)(如熱成像、3D激光掃描)集成,提供更覆蓋的信息。成本優(yōu)化:隨著技術(shù)成熟和規(guī)?;咝阅芄庠闯杀境掷m(xù)下降,拓寬應(yīng)用范圍??沙掷m(xù)性:更高能效、更長(zhǎng)壽命、可回收材料設(shè)計(jì)日益重視。這些發(fā)展將推動(dòng)機(jī)器視覺(jué)在更復(fù)雜場(chǎng)景(如弱光、強(qiáng)干擾、微觀(guān)世界)中實(shí)現(xiàn)更智能、更精細(xì)的感知。結(jié)構(gòu)光掃描重建葉片三維數(shù)據(jù),精度±0.02mm。嘉興高亮條形光源面
點(diǎn)光源與光纖導(dǎo)光:精細(xì)聚焦與微距應(yīng)用在機(jī)器視覺(jué)中,當(dāng)需要極高亮度、極小光斑或深入狹窄空間進(jìn)行照明時(shí),點(diǎn)光源(SpotLight)結(jié)合光纖導(dǎo)光技術(shù)成為關(guān)鍵解決方案。點(diǎn)光源通常指能產(chǎn)生高度匯聚光束的光源單元,而光纖(如玻璃光纖束或液體光導(dǎo)管)則負(fù)責(zé)將光線(xiàn)從光源發(fā)生器高效、靈活地傳導(dǎo)至遠(yuǎn)端需要照明的微小區(qū)域。這種組合的優(yōu)勢(shì)在于:極高的光強(qiáng)密度:可將強(qiáng)大光能匯聚于微小目標(biāo)點(diǎn);靈活性與可達(dá)性:光纖非常細(xì)小柔韌,可輕易伸入設(shè)備內(nèi)部、深孔、縫隙或復(fù)雜結(jié)構(gòu)周?chē)M(jìn)行照明,不受空間限制;熱隔離:光源發(fā)生器(常為高功率鹵素?zé)艋騆ED)可放置在遠(yuǎn)離檢測(cè)點(diǎn)的地方,避免熱量影響敏感的被測(cè)物或光學(xué)元件;光斑形狀可控:通過(guò)在光纖輸出端加裝微型透鏡或光闌,可精確控制光斑的大?。◤暮撩准?jí)到亞毫米級(jí))、形狀(圓點(diǎn)、線(xiàn)、方框)和照射角度。點(diǎn)光源光纖照明在微電子(芯片、引線(xiàn)鍵合、焊點(diǎn)檢測(cè))、精密機(jī)械(鐘表零件、微型齒輪)、生物醫(yī)學(xué)(內(nèi)窺鏡輔助)、科研顯微以及需要局部高亮照明的場(chǎng)景(如微小劃痕、特定標(biāo)記點(diǎn)檢查)中不可或缺。選擇時(shí)需平衡光強(qiáng)需求、光斑尺寸、光纖長(zhǎng)度(光損)和光源的穩(wěn)定性。河南條形光源超遠(yuǎn)距離穹頂光能有效消除反光干擾。
偏振光在機(jī)器視覺(jué)中的應(yīng)用:消除反光與增強(qiáng)對(duì)比度偏振光技術(shù)是解決物體表面鏡面反射(眩光)和增強(qiáng)特定特征對(duì)比度的有效光學(xué)手段。其基本原理是利用偏振片(Polarizer)控制光波的振動(dòng)方向。在機(jī)器視覺(jué)照明中,典型的應(yīng)用模式有兩種:1.光源+偏振片,相機(jī)鏡頭前加偏振片:光源發(fā)出的非偏振光經(jīng)過(guò)起偏器(Polarizer)變?yōu)榫€(xiàn)偏振光照射物體。物體表面反射光包含鏡面反射(通常保持原偏振方向)和漫反射(偏振方向隨機(jī))。相機(jī)鏡頭前的檢偏器(Analyzer)若旋轉(zhuǎn)至與起偏器方向垂直(正交),則可有效阻擋鏡面反射光(變暗或消失),同時(shí)允許部分漫反射光通過(guò)。這能抑制眩光,使被眩光覆蓋的表面紋理、劃痕、印刷圖案等得以顯現(xiàn)。2.只相機(jī)鏡頭前加偏振片:當(dāng)環(huán)境光或光源(如穹頂光)包含偏振成分時(shí)(如來(lái)自金屬表面反射),旋轉(zhuǎn)檢偏器也能幫助過(guò)濾掉特定方向的偏振干擾光,增強(qiáng)圖像對(duì)比度。偏振照明特別適用于檢測(cè)光滑表面(金屬、玻璃、塑料、漆面)的劃痕、凹陷、異物、油污、薄膜厚度(利用雙折射效應(yīng))等。配置時(shí)需仔細(xì)調(diào)整光源偏振片與相機(jī)偏振片的相對(duì)角度(通常正交效果比較好),并考慮光線(xiàn)入射角的影響。雖然增加成本并損失部分光強(qiáng),但在解決棘手反光問(wèn)題時(shí)效果突出。
智能光源與通信控制:照明的數(shù)字化演進(jìn)現(xiàn)代機(jī)器視覺(jué)光源正經(jīng)歷深刻的智能化變革,超越簡(jiǎn)單的亮/滅控制。智能光源點(diǎn)在于集成了微處理器、驅(qū)動(dòng)電路和通信接口,實(shí)現(xiàn)了光源的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化與可編程化。其高級(jí)功能包括:多通道個(gè)體控制:?jiǎn)蝹€(gè)控制器可管理多個(gè)光源模塊(環(huán)形光、條形光、背光等),個(gè)體調(diào)節(jié)每通道的亮度(0-100%PWM/模擬調(diào)節(jié));精密頻閃(Strobe)控制:精確設(shè)定頻閃脈寬(微秒級(jí))、頻率、延時(shí)和觸發(fā)模式(硬件觸發(fā)、軟件觸發(fā)),與相機(jī)曝光完美同步;復(fù)雜照明序列編程:在單次檢測(cè)周期內(nèi)執(zhí)行多步照明方案(如快速切換不同光源或亮度),從多個(gè)角度/條件捕捉圖像,豐富特征信息;通信接口集成:支持RS232、RS485、以太網(wǎng)(EtherNet/IP,Profinet)、USB甚至IO-Link等工業(yè)總線(xiàn)協(xié)議,實(shí)現(xiàn)與PLC、PC或視覺(jué)控制器的高速、可靠通信;狀態(tài)反饋與診斷:可實(shí)時(shí)監(jiān)控光源狀態(tài)(開(kāi)/關(guān)、亮度、溫度、錯(cuò)誤代碼),實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)性維護(hù);存儲(chǔ)與配方管理:保存多種照明配置(配方),便于快速切換適應(yīng)不同產(chǎn)品檢測(cè)。智能控制極大提升了照明方案的靈活性、精確性和可重復(fù)性,簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成與維護(hù),是構(gòu)建復(fù)雜、自適應(yīng)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的關(guān)鍵賦能技術(shù)。防爆光源通過(guò)ATEX認(rèn)證,適用于石化危險(xiǎn)區(qū)域檢測(cè)。
線(xiàn)陣掃描成像中的光源同步技術(shù)線(xiàn)陣相機(jī)通過(guò)逐行掃描運(yùn)動(dòng)中的物體來(lái)構(gòu)建完整圖像,廣泛應(yīng)用于連續(xù)材料(紙張、薄膜、金屬帶材、印刷品)的在線(xiàn)高速檢測(cè)。這種成像方式對(duì)光源提出了獨(dú)特且嚴(yán)苛的要求:高瞬時(shí)亮度和嚴(yán)格的同步控制。重要挑戰(zhàn)在于,為了在高速運(yùn)動(dòng)(物體移動(dòng)和相機(jī)行掃)下獲得清晰、無(wú)運(yùn)動(dòng)模糊的圖像,每行像素的曝光時(shí)間必須極短(微秒級(jí))。這就要求光源能在極短的瞬間(與相機(jī)行頻同步)爆發(fā)出超高亮度(遠(yuǎn)高于連續(xù)照明模式)來(lái)“凍結(jié)”運(yùn)動(dòng)。因此,高頻、高亮度、精確可控的頻閃(Strobe)光源成為線(xiàn)陣掃描系統(tǒng)的標(biāo)配。LED光源因其快速響應(yīng)特性(微秒級(jí)開(kāi)關(guān))成為優(yōu)先。系統(tǒng)需要精確的觸發(fā)與同步機(jī)制:通常由編碼器(測(cè)量物位置置/速度)或外部傳感器發(fā)出觸發(fā)信號(hào),光源控制器據(jù)此精確控制頻閃的起始時(shí)刻、持續(xù)時(shí)長(zhǎng)(脈寬)和強(qiáng)度,確保閃光脈沖恰好覆蓋相機(jī)單行或多行曝光的時(shí)間窗口,并與物體的運(yùn)動(dòng)位置嚴(yán)格同步。光源的均勻性(沿掃描方向的線(xiàn)光源均勻性)和穩(wěn)定性(避免亮度波動(dòng))也至關(guān)重要,直接影響圖像質(zhì)量和檢測(cè)一致性。合理設(shè)計(jì)線(xiàn)光源的形狀(細(xì)長(zhǎng)條形)、長(zhǎng)度(覆蓋掃描寬度)、照射角度以及與物體的距離,是實(shí)現(xiàn)高效、可靠線(xiàn)陣檢測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)光可用于三維輪廓測(cè)量。吉林環(huán)形光源高亮無(wú)影環(huán)形
均勻性好的光源減少誤判。嘉興高亮條形光源面
機(jī)器視覺(jué)光源的基礎(chǔ)作用與重要要求在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中,光源絕非簡(jiǎn)單的照明工具,而是決定圖像質(zhì)量、進(jìn)而影響整個(gè)系統(tǒng)精度和可靠性的重要要素。其重要作用在于增強(qiáng)目標(biāo)特征與背景或非目標(biāo)區(qū)域的對(duì)比度,確保相機(jī)能夠清晰、穩(wěn)定地捕捉到所需的視覺(jué)信息。一個(gè)理想的光源方案需滿(mǎn)足多項(xiàng)嚴(yán)格要求:首先,亮度充足且穩(wěn)定,避免環(huán)境光干擾并確保圖像信噪比;其次,方向性、均勻性與光譜特性可控,能根據(jù)被測(cè)物特征(如形狀、紋理、顏色、反光特性)靈活調(diào)整照明策略,突出關(guān)鍵細(xì)節(jié);再者,壽命長(zhǎng)、發(fā)熱低、響應(yīng)快,以適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù)強(qiáng)勁度作業(yè)需求。此外,光源的物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如尺寸、安裝方式)也必須與檢測(cè)場(chǎng)景(空間限制、在線(xiàn)/離線(xiàn))和被測(cè)物體(尺寸、移動(dòng)速度)相匹配。因此,光源的選擇與配置是機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用成功的第一步,也是工程師需要深入理解和精心設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié),直接關(guān)系到后續(xù)圖像處理算法的復(fù)雜度和更終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。嘉興高亮條形光源面