偏振光在机器视觉中的应用：消除反光与增强对比度偏振光技术是解决物体表面镜面反射（眩光）和增强特定特征对比度的有效光学手段。其基本原理是利用偏振片控制光波的振动方向。典型应用模式有两种：第一种是“光源+偏振片，相机镜头前加偏振片”：光源发出的非偏振光经起偏器变为线偏振光照射物体。物体表面反射光包含镜面反射（通常保持原偏振方向）和漫反射（偏振方向随机）。相机镜头前的检偏器若旋转至与起偏器方向垂直，则可有效阻挡镜面反射光，同时允许部分漫反射光通过，从而突出抑制眩光，使被眩光覆盖的表面纹理、划痕、印刷图案等得以显现。第二种是只相机镜头前加偏振片，用于过滤环境光中的偏振干扰。偏振照明特别适用于检测光滑表面（金属、玻璃、塑料、漆面）的划痕、凹陷、异物、油污等。配置时需仔细调整光源与相机偏振片的相对角度（通常正交效果比较好），并考虑光线入射角的影响。虽然会增加成本并损失部分光强，但在解决棘手反光问题时效果突出。点光源聚焦于局部精细检测。宁波光源侧背
光源色（波长）选择策略光源的颜色（即发射光谱的中心波长）是机器视觉照明设计中至关重要的策略性选择，直接影响目标特征与背景的对比度。选择依据的重点是被测物颜色及其光学特性：互补色原理：照射的颜色与物体颜色互为补色时，物体吸收多光而显得暗，背景（若反射该光）则亮，从而大化对比度。例如，用红光照射绿色物体，绿色物体会吸收红光（显得暗），而白色背景反射红光（显得亮）；反之，用绿光照射红色物体亦然。同色增强：有时用与物体颜色相近的光照射，能增强该颜色的饱和度（如蓝光照射蓝色标签）。特定波长响应：某些材料对特定波长有独特吸收/反射/荧光特性（如红外穿透塑料、紫外激发荧光）。滤镜协同：结合相机前的带通滤镜，只允许特定波长的光进入相机，可有效抑制环境光干扰并增强目标光信号。常用单色光源波长包括：红光（630-660nm）：通用性好，穿透雾霾略强，对金属划痕敏感；绿光（520-530nm）：人眼敏感，相机量子效率高，常用于高分辨率检测；蓝光：对细微纹理、划痕敏感（短波长衍射效应弱），常用于精密检测；白光：提供全光谱信息，适用于颜色检测、多特征综合判断。选择时需考虑相机传感器的光谱响应曲线，确保所选波长能被相机有效捕捉。淮安环形光源侧背穹顶光能有效消除反光便于检测。
环境光（日光、车间顶灯、其他设备光）是机器视觉系统的主要干扰源，可能导致图像亮度不稳定、对比度降低、颜色失真、引入噪声，严重影响检测的一致性和可靠性。应对策略是系统设计的关键环节：物理屏蔽：有效的方法。使用遮光罩、围栏、隧道将检测区域与环境光隔离，营造受控照明环境。成本较高且可能影响产线布局。光源强度压制：使用远强于环境光的主动光源（通常配合频闪），使环境光的贡献在图像中占比变得微不足道。需要高亮度光源和足够功率。光谱过滤：在相机镜头前加装窄带通滤光片（Bandpass Filter），其中心波长与光源波长精确匹配，带宽很窄（如±10nm）。环境光中与该波段不匹配的光被大量阻挡，而光源发出的光则高效通过，提升信噪比（SNR）。这是性价比极高的常用方案。同步检测（锁相放大）：对光源进行高频调制（如强度正弦波变化），相机采集图像后进行同步解调提取信号。能有效抑制非同步的环境光噪声，但系统复杂，适用于特定高要求场景。软件补偿（有限效果）：如背景减法，效果不稳定且依赖环境光恒定。实际应用中常组合使用多种策略（如遮光罩+强光源+窄带滤镜）以达到比较好的抗环境光干扰效果，确保系统在变化的工业现场稳定运行。
点光源与光纤导光：精细聚焦与微距应用在机器视觉中，当需要极高亮度、极小光斑或深入狭窄空间进行照明时，点光源结合光纤导光技术成为关键解决方案。点光源指能产生高度汇聚光束的单元，而光纤则负责将光线从发生器高效、灵活地传导至远端微小区域。其重点优势在于：极高的光强密度，可将强大光能汇聚于微小目标点；出色的灵活性与可达性，光纤细小柔韧，可轻易伸入设备内部、深孔、缝隙或复杂结构周围进行照明，不受空间限制；有效的热隔离，光源发生器可远离检测点，避免热量影响敏感被测物或光学元件；光斑形状可控，通过在光纤输出端加装微型透镜或光阑，可精确控制光斑的大小、形状和照射角度。点光源光纤照明在微电子（芯片、引线键合、焊点检测）、精密机械（微型齿轮、钟表零件）、生物医学以及需要局部高亮照明的场景（如微小划痕、特定标记点检查）中不可或缺。选择时需平衡光强需求、光斑尺寸、光纤长度和光源的稳定性。同轴光清晰呈现光滑表面缺陷。
6. 确定关键参数：波长（颜色）、照明角度、尺寸（覆盖视场）、亮度（考虑环境光压制和曝光时间）、均匀性要求、是否需要频闪/智能控制。7. 实物测试与验证：这是重点的步骤。搭建模拟环境，使用候选光源实际照射被测物（包括合格品和缺陷品），用相机拍摄图像。评估：关键特征是否清晰凸显？对比度是否足够且稳定？背景干扰是否被抑制？图像是否满足算法处理要求？测试不同样品、不同位置、不同光源参数（亮度、角度）。8. 优化与终选择：根据测试结果调整光源类型、位置、角度、参数或组合方案。考虑成本、供货、防护等级等因素。切忌只凭经验或产品目录选择，实物测试是确保成功的关键。
同轴光用于检测光滑表面的划痕。合肥条形光源点
背光源勾勒高对比度产品轮廓。宁波光源侧背
在机器视觉系统的精密架构中，光源常常被视为一个基础而非重点的组件，然而这种看法严重低估了其至关重要的作用。光源的本质功能远不止于简单地照亮物体，而是通过精心的光学设计，主动塑造并增强目标物体关键特征与其背景之间的对比度，为后续的图像采集和处理提供比较好的原始数据。一个良好的光源解决方案能够将需要检测的缺陷、字符、边缘或纹理清晰地凸显出来，同时比较大限度地抑制不必要的背景干扰和噪声，从而极大地简化了图像处理算法的复杂性，并直接提升了整个系统的检测精度、可靠性以及重复性。可以说，图像质量的好坏，超过70%的因素取决于照明条件的选择与设计。如果照明阶段失败，即使使用较先进的相机和更复杂的算法，也难以挽回性地获得理想的检测结果。因此，光源是机器视觉应用成功的真正基石和第一步，其选择与配置必须经过深思熟虑和严格的实验验证，它决定了整个系统的性能上限。工程师必须像选择相机和镜头一样，甚至投入更多的精力来选择和设计照明方案，充分考虑被测物的材质、颜色、形状、表面反光特性、运动速度以及环境光条件等多种因素，进行综合判断与测试。宁波光源侧背
