條形光源的光學調控方式有哪些

一、基礎光學調控方式（核心：解決 “均勻性" 和 “定向性"）

1. 漫射 / 擴散調控（zui常用，優先保證均勻性）

• 核心組件：漫射板（磨砂亞克力 / PC）、擴散膜（含微米級散射粒子）、積分柱（高反光內壁的空心柱體）

• 調控原理：

• 漫射板 / 擴散膜：LED 直射光穿過時，被膜內粒子多次折射、散射，打破定向傳播路徑，使離散點光轉化為連續面光；

• 積分柱：光線進入柱體后，經內壁多次反射（反射率≥95%），能量均勻分布后從出口射出，均勻度可達 90%-98%（遠超漫射板的 85%-90%）。

• 關鍵參數：霧度（漫射板霧度 80%-95%，霧度越高均勻性越好，但光損越大）、透過率（70%-85%，需平衡均勻性和光強）。

• 應用場景：通用檢測（如 PCB 板、液晶屏表面缺陷）、需要避免亮斑 / 陰影的場景（適配面陣相機大視野檢測）。

2. 透鏡調控（精準控制照射角度，提升光利用率）

• 核心組件：單顆 LED 配小透鏡（球面 / 非球面）、長條狀陣列透鏡（覆蓋整個 LED 燈珠排）

• 調控原理：

• 按角度分類：15°（窄角）、30°（中角）、60°（廣角）、90°（超廣角），通過透鏡折射將 LED 發散光（原生 120°-160°）匯聚到目標角度；

• 長條狀陣列透鏡：沿光源長度方向優化光線分布，避免 “中間亮、兩端暗"，確保條形光的長度方向均勻性。

• 關鍵參數：半峰全寬（FWHM，照射角度的核心指標）、光斑均勻度（≥85%）、光強集中度（窄角透鏡光強是廣角的 3-5 倍）。

• 應用場景：

• 窄角（15°）：遠距離照明（如傳送帶遠距離檢測）、需要強直射光突出微小缺陷；

• 廣角（60°-90°）：近距離大視野照明（如小型電子元件檢測）、需要覆蓋大面積目標。

3. 反光結構調控（增強光強，減少雜散光）

• 核心組件：燈珠背部反光杯（金屬 / 高反光塑料）、光源側部反光板（鋁制 / 反光膜）

• 調控原理：

• 反光杯：將 LED 背部、側面的發散光反射到正面照射方向，提升正面光強（光利用率提升 20%-30%）；

• 側部反光板：多條形光源組合時（如 180° 包圍式），反射側部漏光，使光線集中在目標區域，減少環境雜散光干擾。

• 關鍵參數：反光率（鋁制反光杯≥85%，鍍銀反光杯≥95%）、反射角度（與透鏡配合，精準控制光線傳播方向）。

• 應用場景：需要高光強的場景（如高速檢測、低反射率物體檢測）、多光源組合照明（如金屬零件輪廓檢測）。

二、進階光學調控方式（核心：適配特殊檢測需求）

1. 同軸調控（抑制高反光，凸顯表面缺陷）

• 核心組件：分光鏡（半透半反鏡）、_collimator（準直透鏡）

• 調控原理：

1. LED 光線經準直透鏡轉化為平行光，照射到分光鏡上；

2. 分光鏡將光線反射 90°，使光線與相機鏡頭軸線平行（同軸），垂直照射高反光目標（如金屬、玻璃）；

3. 目標表面的鏡面反射光沿原路徑返回，經分光鏡透射進入相機，而缺陷（劃痕、凹痕）產生的散射光被相機捕捉，形成清晰對比。

• 關鍵技術點：分光鏡的透反比（通常 50:50）、準直透鏡的平行度（≤0.5° 偏差，避免光線偏移）。

• 應用場景：高反光物體檢測（如手機玻璃蓋板、金屬零件表面劃痕）、透明材質缺陷檢測（如塑料薄膜針孔）。

2. 角度可調調控（靈活切換照明方式，突出不同特征）

• 核心組件：機械調節支架（可旋轉 0°-90°）、角度定位刻度（精度 ±1°）

• 調控原理：通過機械結構改變光源與目標的入射角度，利用 “光線入射方向對目標特征的凸顯差異" 實現調控：

• 低角度（0°-15°）：光線沿目標表面滑行，突出邊緣、凹凸紋理（如芯片引腳、焊縫輪廓）；

• 中角度（20°-45°）：平衡表面缺陷和輪廓檢測，適用于通用材質（如塑料、紙張）；

• 高角度（50°-90°）：光線垂直入射，凸顯表面微小缺陷（如 PCB 板焊盤氧化、薄膜污漬）。

• 關鍵參數：調節角度范圍、鎖緊穩定性（避免長時間工作后角度偏移）。

• 應用場景：多特征檢測需求（如同一生產線檢測不同類型零件）、需要頻繁調整照明方式的研發場景。

3. 波長篩選調控（配合材質特性，增強對比度）

• 核心組件：單色 LED 燈珠（紅光 620-660nm、藍光 450-480nm、紅外 850-940nm、紫外 365-405nm）、窄帶濾光片（可選，過濾雜色光）

• 調控原理：利用 “目標材質與缺陷對不同波長光線的吸收 / 反射差異"，通過波長選擇增強灰度對比：

• 例 1：檢測紅色塑料表面的白色雜質→用紅色光源（紅色塑料吸收紅光，白色雜質反射紅光，形成高對比）；

• 例 2：檢測透明玻璃內部劃痕→用紅外光源（玻璃對紅外光透過率低，劃痕處散射紅外光，缺陷更清晰）；

• 例 3：檢測 PCB 板線路缺陷→用紫外光源（線路上的阻焊劑在紫外光下熒光，凸顯線路輪廓）。

• 關鍵參數：波長公差（±5nm，確保波長精準）、峰值波長（對應材質的吸收 / 反射峰值）。

• 應用場景：材質特異性檢測（如彩色物體、透明 / 半透明物體）、需要抑制背景干擾的場景。

4. 偏振調控（消除反光干擾，凸顯細微特征）

• 核心組件：線性偏振片（集成在光源出光面）、相機端偏振片（配套使用，偏振方向可調節）

• 調控原理：

1. 光源出光面的偏振片將自然光轉化為線性偏振光（僅沿單一方向振動的光）；

2. 高反光物體（如金屬、玻璃）的鏡面反射光會保持偏振方向不變，而缺陷的散射光會改變偏振方向；

3. 調節相機端偏振片的方向，使其與鏡面反射光的偏振方向垂直，即可過濾鏡面反射光，只保留缺陷的散射光。

• 關鍵參數：偏振度（≥99%）、消光比（≥1000:1，過濾效果指標）。

• 應用場景：強反光物體的細微缺陷檢測（如金屬零件的微劃痕、玻璃表面的油污）。

三、調控方式的組合應用邏輯（選型核心）

• 通用均勻照明：漫射板 + 廣角透鏡（兼顧均勻性和覆蓋范圍）；

• 高反光物體缺陷檢測：同軸調控 + 偏振調控（抑制反光 + 凸顯缺陷）；

• 遠距離高速檢測：窄角透鏡 + 反光杯 + 高亮度 LED（提升光強 + 精準定向）；

• 多特征檢測：角度可調支架 + 多波長 LED（靈活切換照明角度和波長）。

總結：光學調控的核心邏輯