LED光源:主流之選及其技術優勢發光二極管(LED)憑借其綜合性能優勢,已成為機器視覺光源領域無可爭議的主流技術。其重要優勢體現在多個層面: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(通常數萬小時),突出降低維護成本和停機風險;響應速度快(微秒級),完美適應高速生產線,可實現頻閃照明凍結運動物體;低功耗與低發熱,減少散熱負擔,簡化系統設計并提升能效;亮度高度可控且穩定,通過電流調節實現精確調光,避免光強波動引入噪聲。現代LED視覺光源常集成精密光學元件(透鏡、漫射板、偏振片)和結構設計(如環形、條形、同軸、穹頂),形成多樣化的照明模式。其模塊化設計支持靈活組合與擴展,并能通過智能控制器實現多通道單獨編程控制,包括亮度、頻閃時序等,為復雜檢測需求提供強大支持。LED技術的持續進步(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地位。條形光源擅長大幅面邊緣提取。河南高亮大功率環形光源紫外

結構光照明:主動三維輪廓重建結構光(StructuredLight)是一種主動式光學三維測量技術,通過將已知的、精密的二維光圖案(如條紋、網格、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)。結構光光源的重點是投影模組,常用技術有:數字光處理(DLP)投影儀:可高速、高精度地動態投射各種復雜編碼圖案(二進制、灰度、正弦條紋、彩色編碼);激光線發生器: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結合光柵(Grating):產生平行條紋。結構光的優勢在于非接觸、高精度、高速度(尤其DLP)、能獲取密集點云數據。其應用非常大:三維尺寸測量(復雜曲面、間隙面差);缺陷檢測(凹坑、凸起、變形);機器人引導(抓取、定位);逆向工程;體積測量;生物識別等。選擇結構光方案需權衡測量范圍、精度、速度、環境光魯棒性(常需濾光片)、成本以及抗物體表面光學特性(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之一。河南環形光源大型條型線掃描光源用于連續運動檢測。

智能光源與通信控制:照明的數字化演進現代機器視覺光源正經歷深刻的智能化變革,超越簡單的亮/滅控制。智能光源點在于集成了微處理器、驅動電路和通信接口,實現了光源的數字化、網絡化與可編程化。其高級功能包括:多通道個體控制:單個控制器可管理多個光源模塊(環形光、條形光、背光等),個體調節每通道的亮度(0-100%PWM/模擬調節);精密頻閃(Strobe)控制:精確設定頻閃脈寬(微秒級)、頻率、延時和觸發模式(硬件觸發、軟件觸發),與相機曝光完美同步;復雜照明序列編程:在單次檢測周期內執行多步照明方案(如快速切換不同光源或亮度),從多個角度/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(EtherNet/IP,Profinet)、USB甚至IO-Link等工業總線協議,實現與PLC、PC或視覺控制器的高速、可靠通信;狀態反饋與診斷:可實時監控光源狀態(開/關、亮度、溫度、錯誤代碼),實現預測性維護;存儲與配方管理:保存多種照明配置(配方),便于快速切換適應不同產品檢測。智能控制極大提升了照明方案的靈活性、精確性和可重復性,簡化了系統集成與維護,是構建復雜、自適應機器視覺系統的關鍵賦能技術。
光源在半導體與電子制造業的關鍵應用半導體和電子制造業(SMT,PCB組裝,芯片封裝)是機器視覺應用只密集、要求只嚴苛的領域之一,光源在其中解決諸多關鍵檢測難題:焊點檢測(AOI-AutomatedOpticalInspection):需要多角度照明(如環形光不同角度、穹頂光)揭示焊錫的光澤、形狀、潤濕角、橋接、虛焊等特征。特定波長(如藍光)對微小缺陷敏感。元件存在/缺失、極性、錯件:通用環形光、同軸光提供清晰整體圖像。引線鍵合(WireBonding):高倍顯微下,點光源/光纖照明精細照亮微小焊點與金線,查斷線、弧度、位置偏移。晶圓(Wafer)檢測:表面缺陷(劃痕、顆粒、沾污):高均勻性明場(同軸光、穹頂光)或暗場照明(低角度光突顯微小凸起);圖案(Pattern)對準/缺陷:高分辨率同軸光或特定波長照明;薄膜厚度測量:利用干涉或光譜反射,需要特定波長光源。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,但光學上可用特殊角度照明觀察邊緣球。小型化趨勢:推動微型、高亮度、高均勻性光源(如微型環形光、同軸光)發展。光源的穩定性、均勻性、波長精確性和可控性對微電子檢測至關重要。條形光源擅長檢測大幅面物體邊緣。

紅外(IR)與紫外(UV)光源:超越可見光的探測機器視覺不僅局限于可見光譜(~400-700nm),利用紅外(IR,>700nm)和紫外(UV,<400nm)光源能揭示物體在可見光下無法觀測的特征,解決特殊檢測難題。紅外光源(常用波段:850nm,940nm):其穿透性可用于檢測透明/半透明材料(塑料薄膜、玻璃)的內部缺陷、分層、異物或液位;對某些材料(如特定油墨、塑料、織物)具有不一樣的效果(如檢測包裝內容物);利用熱輻射差異進行基礎熱成像(非制冷型);在安防領域用于夜視(配合IR敏感相機)。選擇IR光源需匹配相機的IR響應靈敏度,并注意可見光泄露的濾除。紫外光源:重要應用是激發熒光(Fluorescence)。許多物質(如生物標記物、防偽油墨、特定污染物、膠水、清潔劑殘留)在UV照射下會發出特定波長的可見熒光,使其在暗背景下顯現,靈敏度極高,用于缺陷檢測(裂紋、殘留物)、防偽驗證、生物醫學分析;UV還能使某些材料(如塑料、涂層)產生可見的自身熒光或揭示老化痕跡;短波UV(UVC)有時用于表面殺菌驗證。UV應用需注意安全防護(防眼睛/皮膚暴露)和光學材料(透鏡、濾光片)的UV兼容性。IR/UV光源擴展了機器視覺的感知邊界,為特殊應用提供獨特解決方案。均勻性好的光源減少誤判。包頭光源四面條形
高角度光突顯物體表面紋理特征。河南高亮大功率環形光源紫外
背光照明:輪廓與尺寸測量的黃金標準背光照明(Backlighting)是機器視覺中用于獲取物體清晰、高對比度輪廓圖像的經典方法。其原理是將高亮度、高均勻性的光源(通常是面光源或大面積漫射板)置于被測物體后方,相機從物體前方拍攝。此時,不透明的物體會在明亮的背景上呈現為剪影(Silhouette)。這種照明方式的重要價值在于它能比較大化物體邊緣與其背景的對比度,幾乎完全消除了物體表面紋理、顏色或反光特性的干擾。因此,背光成為高精度尺寸測量(如孔位、直徑、間距)、輪廓檢測、形狀驗證以及透明物體(如玻璃瓶、薄膜)內部雜質或氣泡檢測的理想選擇。背光光源通常要求極高的均勻性(>90%),以避免輪廓邊緣亮度梯度影響測量精度。常見的背光類型包括LED面板背光(集成漫射層,均勻性好)和遠心背光(結合遠心鏡頭,消除通透誤差,實現真正平行的輪廓投影)。應用時需精確控制光源尺寸(需大于被測物并覆蓋視場)、亮度以及物體與光源的距離,確保輪廓清晰銳利且無光暈效應。對于非平面物體或需要內部特征信息的場景,背光則不適用。河南高亮大功率環形光源紫外