工业相机光源类型详解：如何选择合适的光源？

工业相机光源类型详解：如何选择合适的光源？

引用

CSDN

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https://m.blog.csdn.net/m0_63509358/article/details/144714019

在工业视觉检测领域，工业相机的成像质量不仅取决于相机和镜头的性能，光源的选择和使用同样至关重要。合适的光源能够有效提升检测系统的性能和稳定性，减少外界环境的干扰。本文将详细介绍工业相机中常见的光源类型及其特点和应用场景，帮助读者更好地理解和选择适合的光源。

光源的作用

光源是工业相机成像中不可或缺的一部分，其主要作用包括：

1. 提供充足的亮度，确保目标物体清晰成像。
2. 增强目标物体的细节和对比度，突出待检测的特征。
3. 降低背景干扰，减少不必要的反射或阴影。
4. 提供稳定光照，避免光线波动对图像造成影响。

通过选择适合的光源，工业视觉系统可以大幅提升检测精度、鲁棒性和可靠性。

工业相机常见的光源类型

工业视觉中有多种光源类型可供选择，每种光源都有其特定的用途和特点，以下是常见的几种：

环形光源

特性：

• 环形光源是最常用的光源之一，通常安装在镜头周围，以环形结构均匀发出光线。
• 光线均匀分布，从多个方向照射目标物体。

优点：

• 光线均匀，能有效减少阴影。
• 安装简单，适合多种工业检测场景。

应用场景：

• 检测平整表面上的印刷字符或图案。
• 检测零件表面的小缺陷。
• 在细节增强需求较少的场景中，提供整体均匀的光照。

延伸：高角度与低角度环形光源

• 高角度环形光：适用于减少阴影，提供均匀照明。
• 低角度环形光：用于突出表面的凸起、凹陷或边缘特征。

背光源

特性：

• 背光源从目标物体的背后照射，形成目标物与背景的对比。
• 通常用于获得目标物的清晰轮廓。

优点：

• 提供高对比度的边缘，适合尺寸测量和形状检测。
• 减少物体表面细节的干扰，只保留外部轮廓。

应用场景：

• 零件的轮廓测量（如孔径、直径）。
• 检测透明物体（如玻璃、薄膜）上的气泡或划痕。
• 颗粒大小或形状检测。

同轴光源

特性：

• 同轴光源通过半透半反镜将光线垂直投射到目标物体表面，光线返回路径与相机成像路径一致。
• 对于光滑或反光表面表现优异。

优点：

• 消除反光干扰，提供均匀光照。
• 减少目标表面的高光或阴影区域。

应用场景：

• 检测高反光金属表面（如轴承、镜片）的缺陷。
• 平滑表面上的划痕检测。
• 平整物体上的字符或印记识别。

条形光源

特性：

• 条形光源以线性方式发光，可通过多角度排列形成不同的照明效果。

优点：

• 可通过角度调整光线方向，适应不同形状的物体。
• 适合长条形目标物体的照明。

应用场景：

• 电路板上的焊点检测。
• 长条形产品（如输送带、钢轨）的表面缺陷检测。
• 大面积目标的均匀照明。

暗场光源

特性：

• 光线以非常低的角度斜向目标物体表面射入。
• 平坦表面反射光几乎无法进入相机，而表面凸起部分的散射光则会被相机捕获。

优点：

• 凸显目标物表面微小的凸起、划痕或裂纹。
• 消除平坦表面背景光，增强检测对比度。

应用场景：

• 金属零件的表面划痕检测。
• 检测玻璃或塑料表面的凹凸缺陷。
• 微小颗粒或表面纹理的检测。

漫射光源

特性：

• 光线通过漫射板扩散，使光照更加柔和、均匀。

优点：

• 消除反光和阴影，提供均匀光照。
• 避免高光点和强反射，适合曲面或反光表面。

应用场景：

• 检测透明物体或高反光表面（如手机屏幕、玻璃瓶）。
• 需要高均匀性光照的检测场景。
• 表面平滑的塑料、纸张或薄膜检测。

点光源

特性：

• 光源集中成单一点，光线发散，可用于局部照明。
• 点光源可以通过聚光镜形成高亮度小光斑。

优点：

• 适用于细小目标的局部检测。
• 可以结合移动设备或机器人实现多角度照射。

应用场景：

• 微小零件（如电子元器件）的缺陷检测。
• 局部高亮度区域的纹理或表面特征分析。

RGB 或多色光源

特性：

• 由红、绿、蓝三色光源组成，可以通过调整三色光比例实现不同颜色的光照。
• 可用于多波段检测需求。

优点：

• 适合颜色检测，增强目标与背景的颜色对比。
• 对不同材料或物质表现出不同的响应。

应用场景：

• 检测食品表面的颜色或瑕疵（如水果成熟度）。
• 检测印刷品的颜色一致性。
• 多光谱视觉应用。

碗状光源

特点

• 碗状光源通过半球形光罩进行光线漫反射，可实现从多个方向照射目标。
• 特别适用于复杂曲面或高反光物体，避免了直接光照导致的高光斑和反射干扰。

优点

• 提供类似漫射光源的效果，但由于其独特的结构，光线更均匀柔和。
• 消除复杂曲面上的反射和高光点，同时增强表面纹理细节。

适用场景

• 高光泽物体检测：如塑料制品、弧面玻璃或镜面金属。
• 曲面表面缺陷检测：如汽车零件的划痕、凸起或表面不平整。

如何选择合适的光源？

选择光源时，需要根据具体检测任务和目标物体特性综合考虑以下因素：

1. 目标物表面特性：

• 是否反光？
• 表面是否有纹理或微小缺陷？
• 是否为透明或半透明物体？

2. 检测任务需求：

• 是否需要突出边缘特征？
• 是否需要高对比度的光照？
• 是否需要均匀照明？

3. 光源安装方式：

• 环形光适合中心对称物体。
• 条形光适合长条形目标。
• 背光适合轮廓检测。

4. 外界环境干扰：

• 是否有环境光？
• 是否需要光源抗频闪？

总结

工业相机的光源选择对成像效果有着直接影响，合理使用光源能够大大提升检测精度和系统的鲁棒性。不同类型的光源有各自的优缺点和适用场景，因此在选择光源时需要结合检测目标、成像环境和任务需求进行综合判断。

总之，光源是工业视觉系统中不可忽视的关键环节，它不仅仅是“照亮目标”，更是“优化图像质量”的重要工具。在设计视觉检测系统时，科学合理地选择光源能够事半功倍，为检测任务提供可靠的保障。