偏振光在機器視覺中的應(yīng)用:消除反光與增強對比度偏振光技術(shù)是解決物體表面鏡面反射(眩光)和增強特定特征對比度的有效光學(xué)手段。其基本原理是利用偏振片控制光波的振動方向。典型應(yīng)用模式有兩種:第一種是“光源+偏振片,相機鏡頭前加偏振片”:光源發(fā)出的非偏振光經(jīng)起偏器變?yōu)榫€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)。相機鏡頭前的檢偏器若旋轉(zhuǎn)至與起偏器方向垂直,則可有效阻擋鏡面反射光,同時允許部分漫反射光通過,從而突出抑制眩光,使被眩光覆蓋的表面紋理、劃痕、印刷圖案等得以顯現(xiàn)。第二種是只相機鏡頭前加偏振片,用于過濾環(huán)境光中的偏振干擾。偏振照明特別適用于檢測光滑表面(金屬、玻璃、塑料、漆面)的劃痕、凹陷、異物、油污等。配置時需仔細調(diào)整光源與相機偏振片的相對角度(通常正交效果比較好),并考慮光線入射角的影響。雖然會增加成本并損失部分光強,但在解決棘手反光問題時效果突出。智能抑反光系統(tǒng)檢測透明容器懸浮物,準確率98%。天津高亮條形光源AOI
機器視覺光源:精細成像的幕后導(dǎo)演在機器視覺系統(tǒng)中,光源絕非簡單的“點亮”環(huán)節(jié),而是決定成像質(zhì)量的重要變量。它如同一位精密的燈光導(dǎo)演,通過科學(xué)的光影調(diào)度,將目標對象的物理特征轉(zhuǎn)化為高對比度、低噪聲的數(shù)字圖像,為后續(xù)的算法識別奠定無可替代的基礎(chǔ)。光源的重要使命在于主動塑造視覺信息——通過精確控制光的波長、角度、強度與均勻性,使待檢特征(如微米級劃痕、亞像素邊緣或透明材質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu))在復(fù)雜背景中清晰“躍出”,同時有效抑制環(huán)境光干擾、反射眩光等成像干擾源。從電路板上微米級焊點的自動復(fù)檢,到藥瓶標簽印刷質(zhì)量的飛速甄別,再到汽車零件裝配完整性的在線判斷,光源默默奠定著每一次可靠“看見”的基礎(chǔ)。在高速三維掃描中,結(jié)構(gòu)光光源甚至能主動投射編碼圖案,為深度感知提供關(guān)鍵信息。可以說,在機器視覺的慧眼背后,正是光源這束“智慧之光”在精細描繪世界的細節(jié),無聲驅(qū)動著自動化與智能化的車輪滾滾向前。鎮(zhèn)江光源光柵同軸環(huán)形偏振光捕捉玻璃微劃痕,支持0.02mm級缺陷識別。
結(jié)構(gòu)光照明:主動三維輪廓重建結(jié)構(gòu)光(StructuredLight)是一種主動式光學(xué)三維測量技術(shù),通過將已知的、精密的二維光圖案(如條紋、網(wǎng)格、點陣、編碼圖案)投影到被測物體表面,然后由相機從另一角度觀察該圖案因物體表面高度變化而產(chǎn)生的形變,通過三角測量原理或相位分析算法計算出物體表面的三維輪廓(點云)。結(jié)構(gòu)光光源的重點是投影模組,常用技術(shù)有:數(shù)字光處理(DLP)投影儀:可高速、高精度地動態(tài)投射各種復(fù)雜編碼圖案(二進制、灰度、正弦條紋、彩色編碼);激光線發(fā)生器:投射一條或多條銳利的激光線(常用紅色或藍色),通過激光線的扭曲變形計算高度(線激光三角測量);LED結(jié)合光柵(Grating):產(chǎn)生平行條紋。結(jié)構(gòu)光的優(yōu)勢在于非接觸、高精度、高速度(尤其DLP)、能獲取密集點云數(shù)據(jù)。其應(yīng)用非常大:三維尺寸測量(復(fù)雜曲面、間隙面差);缺陷檢測(凹坑、凸起、變形);機器人引導(dǎo)(抓取、定位);逆向工程;體積測量;生物識別等。選擇結(jié)構(gòu)光方案需權(quán)衡測量范圍、精度、速度、環(huán)境光魯棒性(常需濾光片)、成本以及抗物體表面光學(xué)特性(如高反光、吸光、透明)影響的能力。它是獲取物體三維空間信息主流的技術(shù)之一。
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)簡單緊湊,具有極強的方向性和靈活性。其重要價值在于能提供可控角度的定向照明。通過調(diào)整條形光相對于被測物和相機的位置、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(劃痕、壓痕、異物)和字符識別;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)對稱布置、交叉布置、四邊布置等,可以消除單側(cè)陰影、增強特定方向特征或?qū)崿F(xiàn)大量覆蓋。條形光源通常設(shè)計有不同長度、照射角度(如0°,30°,45°,60°,90°)、漫射選項(直射或帶漫射罩)和顏色。其模塊化特性允許根據(jù)檢測需求靈活拼接和排布,成本相對較低。應(yīng)用領(lǐng)域大量,包括檢測連續(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(如車身面板)的表面質(zhì)量等。配置時需仔細調(diào)整角度和位置以達到比較好效果。紅外激光網(wǎng)格定位倉庫貨架,空間坐標誤差小于3mm。
LED光源:主流之選及其技術(shù)優(yōu)勢發(fā)光二極管(LED)憑借其綜合性能優(yōu)勢,已成為機器視覺光源領(lǐng)域無可爭議的主流技術(shù)。其重要優(yōu)勢體現(xiàn)在多個層面:光譜純凈,可提供從紫外(UV)、可見光到紅外(IR)的多種單色或組合波長,精細匹配被測物特性或濾鏡需求;壽命極長(通常數(shù)萬小時),突出降低維護成本和停機風(fēng)險;響應(yīng)速度快(微秒級),完美適應(yīng)高速生產(chǎn)線,可實現(xiàn)頻閃照明凍結(jié)運動物體;低功耗與低發(fā)熱,減少散熱負擔,簡化系統(tǒng)設(shè)計并提升能效;亮度高度可控且穩(wěn)定,通過電流調(diào)節(jié)實現(xiàn)精確調(diào)光,避免光強波動引入噪聲。現(xiàn)代LED視覺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(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)計支持靈活組合與擴展,并能通過智能控制器實現(xiàn)多通道單獨編程控制,包括亮度、頻閃時序等,為復(fù)雜檢測需求提供強大支持。LED技術(shù)的持續(xù)進步(更高亮度、更小尺寸、更多波長選擇)進一步鞏固了其在機器視覺照明中的主導(dǎo)地位。鹵素聚光燈配合散熱設(shè)計,滿足10米遠距離焊縫檢測。廣東條形光源平行面
雙色溫光源自動調(diào)節(jié)色溫,保障戶外AGV全天候?qū)Ш健L旖蚋吡翖l形光源AOI
機器視覺系統(tǒng)可以精確地定位目標物體的位置和運動軌跡,實現(xiàn)自動化生產(chǎn)中的精確控制。安全監(jiān)控:在安防領(lǐng)域,機器視覺光源能夠增強監(jiān)控畫面的清晰度,提高人臉識別、行為分析等功能的準確性。四、未來展望隨著智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展,機器視覺光源將面臨更多的挑戰(zhàn)和機遇。未來,我們期待機器視覺光源能夠在以下方面取得突破:更高性能:研發(fā)更高效、更穩(wěn)定的光源技術(shù),以適應(yīng)更高速、更精密的生產(chǎn)需求。更智能化:結(jié)合人工智能和機器學(xué)習(xí)技術(shù),實現(xiàn)光源的自動調(diào)整和優(yōu)化,以適應(yīng)不同環(huán)境和物體的照明需求。更大量應(yīng)用:拓展機器視覺光源在醫(yī)療、航空航天、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用,推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的智能化升級。總之,機器視覺光源作為智能制造領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一,正助力各行業(yè)實現(xiàn)高效、精細的生產(chǎn)和管理。未來,隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的拓展,機器視覺光源將迎來更加廣闊的發(fā)展空間。天津高亮條形光源AOI