在工業視覺系統中,相機光源的選擇直接決定成像質量和檢測精度,需結合檢測對象、檢測需求、環境條件等多維度綜合考量,具體可分為以下六大核心因素:
檢測對象的自身特性
材質與表面狀態:若為反光材質(如金屬、玻璃、拋光件),需優先選擇同軸光源、漫反射環形光源以抑制鏡面反光;若為啞光 / 粗糙表面(如塑料、橡膠),可選用條形光源、環形光源等常規直射光源;若為透明 / 半透明件(如玻璃器皿、薄膜),需搭配背光源凸顯輪廓,或用紅外 / 紫外光源實現內部缺陷檢測。
形狀與尺寸:圓形工件(如軸承、螺絲)適配環形光源;長條形工件(如管材、電路板)適配條形光源組合;大面積平面工件(如面板、板材)適配面光源;微小精密件(如芯片引腳)適配點光源或顯微專用光源。
顏色與色差:檢測有色物體的色差或特征時,需匹配對應波長的光源,比如檢測紅色部件可選用綠色光源(利用互補色提升對比度),檢測無色透明件可選用紫外光源激發熒光顯影。
檢測任務的核心需求
檢測特征類型:檢測邊緣 / 輪廓優先選背光源;檢測表面劃痕 / 污漬優先選斜射光源或低角度環形光源;檢測內部缺陷(如鑄件氣孔、PCB 線路斷路)需選用穿透性強的紅外光源或 X 射線光源(特殊場景);讀取條碼 / 二維碼需選用均勻性高的漫反射光源,避免條碼反光導致識別失敗。
檢測精度要求:高精度尺寸測量(如微米級公差檢測)需選用亮度穩定性≤±1%、均勻性≥90% 的高一致性光源,且需搭配恒流驅動電源;常規外觀檢測對光源穩定性要求可適當降低。
檢測速度:高速流水線檢測(如每分鐘上千件)需選用響應速度快的 LED 光源(微秒級啟停),避免頻閃導致成像模糊,不建議選用響應滯后的熒光燈等傳統光源。
光源的光學性能參數
亮度與均勻性:亮度需匹配相機曝光時間和流水線速度,過亮易導致過曝、丟失細節,過暗則圖像噪點多;均勻性直接影響檢測區域的一致性,尤其是大面積檢測場景,需保證光源照射面亮度偏差≤5%。
光譜與波長:可見光光源(400-760nm)適用于常規外觀檢測;紅外光源(760nm 以上)適用于穿透檢測、隱蔽特征識別;紫外光源(200-400nm)適用于熒光標記檢測、表面微缺陷顯影;還可根據檢測需求選擇單色光源(如紅光、綠光)提升特定特征的對比度。
發光角度:低角度光源(0-30°)可凸顯表面微小缺陷,高角度光源(60-90°)可保證大面積均勻照明,環形光源可通過調節角度適配不同檢測需求。
工作環境的適配性
溫濕度條件:高溫環境(如冶金、鍛造車間)需選用耐高溫 LED 光源(工作溫度 - 20℃~85℃)及散熱結構;高濕 / 多粉塵環境需選用 IP65 及以上防護等級的密封式光源,防止水汽、粉塵進入導致光源損壞。
環境光干擾:室外或強環境光場景,需選用高亮度光源并搭配遮光罩,或選用與環境光波長差異大的光源(如紅外 / 紫外),通過濾鏡過濾環境光,保證成像穩定性。
安裝空間:狹小安裝工位(如設備內部、機械手末端)需選用小型化、緊湊型光源(如微型環形光源、側發光條形光源),同時兼顧光源與相機、鏡頭的安裝兼容性。
系統集成與成本因素
與相機 / 鏡頭的匹配性:光源波長需適配相機感光元件的響應范圍(如 CMOS 相機對可見光 / 近紅外響應靈敏);光源視場需覆蓋鏡頭視野,避免出現照明盲區;高分辨率相機需搭配高均勻性光源,防止圖像局部模糊。
供電與控制兼容性:需匹配系統的電源類型(直流 / 交流),且支持與相機同步觸發(如脈沖調光、外部信號控制),實現光源與相機曝光的精準同步,避免運動物體拖影。
成本與壽命:LED 光源雖初期成本略高,但壽命可達 5 萬 - 10 萬小時,且能耗低,適合長期連續作業;鹵素燈、熒光燈成本低但壽命短、發熱大,僅適用于低頻檢測場景;激光光源精度高但成本高、需安全防護,jin限高精度測量場景選用。
長期穩定性與維護性