机器视觉光源的基础作用与重要要求在机器视觉系统中，光源绝非简单的照明工具，而是决定图像质量、进而影响整个系统精度和可靠性的重要要素。其重要作用在于增强目标特征与背景或非目标区域的对比度，确保相机能够清晰、稳定地捕捉到所需的视觉信息。一个理想的光源方案需满足多项严格要求：首先，亮度充足且稳定，避免环境光干扰并确保图像信噪比；其次，方向性、均匀性与光谱特性可控，能根据被测物特征（如形状、纹理、颜色、反光特性）灵活调整照明策略，突出关键细节；再者，寿命长、发热低、响应快，以适应工业现场的连续强劲度作业需求。此外，光源的物理结构设计（如尺寸、安装方式）也必须与检测场景（空间限制、在线/离线）和被测物体（尺寸、移动速度）相匹配。因此，光源的选择与配置是机器视觉应用成功的第一步，也是工程师需要深入理解和精心设计的环节，直接关系到后续图像处理算法的复杂度和更终检测结果的准确性。机器视觉光源是系统的眼睛。上海环形低角度光源线型高亮
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。金华条形光源背光源可勾勒出物体的清晰轮廓。
制药行业对产品质量、安全性和可追溯性要求极高，机器视觉广泛应用于药品包装检测（泡罩包装缺粒、漏液、批号/有效期OCR）、标签检测（内容正确、位置、有无、破损）、液体灌装（液位、异物、封口）、药片/胶囊检测（外观缺陷、颜色、尺寸、计数）。光源在此需满足：严格合规性：符合GMP（良好生产规范）要求，如材质无毒、易清洁消毒、无脱落物风险；设计应无卫生死角，表面光滑（不锈钢或食品级塑料外壳）。高可靠性：连续生产线要求光源长寿命、低故障率，避免停机。防护等级：常用IP65/IP67，防尘防水，耐受清洁剂喷淋。照明方案针对性：透明容器异物/液位：背光是标准方案；标签检测：环形光、同轴光或低角度条形光（查气泡/褶皱/印刷缺陷）；泡罩检测：常需高亮度背光或特定角度前光穿透铝箔/塑料；药片外观：可能需要多角度照明或特定波长（如蓝光查细微裂纹或污点）。可验证性与文档：光源参数（型号、波长、亮度设置）需纳入系统验证文档（IQ/OQ/PQ），证明其符合预期用途并稳定可靠。制药行业的光源选择不仅是技术问题，更是质量体系和法规符合性的关键组成部分。
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。外环光源与镜头同轴安装。
光源均匀性：概念、重要性及评估方法光源均匀性是衡量照明场光强分布一致性（均匀程度）的关键指标，对机器视觉检测精度至关重要，尤其在进行定量测量（如尺寸、色度）或大面积检测时。不均匀照明会导致图像不同区域亮度差异：过亮区域可能饱和丢失细节，过暗区域信噪比差难以分析，这种亮度梯度会被误判为物体本身的特征变化（如厚度不均、颜色渐变），严重影响检测结果的一致性和可靠性。均匀性通常定义为：Uniformity=[1-(Max-Min)/(Max+Min)]*100%，其中Max和Min是测量区域内多个采样点的亮度值。理想值为100%，工业应用中通常要求>80%甚至>90%。评估均匀性需要使用光强计或经校准的参考相机，在设定的工作距离下，在有效照明区域内按网格（如5x5或9x9）测量多个点的亮度值，然后计算。影响均匀性的因素众多：LED个体的亮度/色温差异、排列密度、光学设计（透镜、漫射板）的质量与老化、供电稳定性、结构遮挡、距离变化等。改善均匀性的方法包括：选用高质均光板（如乳白亚克力、匀光膜）、优化LED排布（增加密度、交错排列）、采用积分球原理（穹顶光）、精确控制光源距离、定期校准维护。在系统设计阶段就必须将均匀性作为重要参数进行验证和优化。
频闪光源用于高速运动捕捉。常州环形光源面
背光源勾勒高对比度产品轮廓。上海环形低角度光源线型高亮
心使命在于塑造图像——通过精细的光影控制，将被测目标的细微特征转化为相机可清晰捕捉、算法可精确分析的高对比度图像。恰当的光源能强力增强目标与背景的对比度，主动“凸显”关键细节（如划痕、字符或边缘），同时巧妙抑制干扰（如反光、阴影或环境杂光）。若光源选择失当，即使配置前列相机与复杂算法，系统性能也必受掣肘。波长匹配： 材料特性决定光波选择。金属表面检测常依赖短波蓝光以增强纹理反差，而透明薄膜或生物样本则可能需红外光穿透成像。上海环形低角度光源线型高亮
