传统的彩色(RGB)机器视觉基于人眼三色原理,而多光谱(Multispectral)和高光谱(Hyperspectral)成像则通过获取物体在数十至数百个连续窄波段下的图像,揭示更丰富的光谱指纹信息。这对光源提出了特殊要求:宽光谱覆盖:光源需要提供足够强度且均匀的照明,覆盖从紫外、可见光到近红外(UV-VIS-NIR,如350-1000nm或更宽)的宽范围。常用高亮度卤钨灯(稳定连续光谱)或特定组合的LED阵列(覆盖关键波段)。光谱稳定性:光源的光谱输出必须高度稳定,避免漂移影响分析结果。卤钨灯需恒流供电,LED需精确控温控流。均匀性要求极高:不仅是空间均匀性,光谱均匀性(不同位置光谱成分一致)同样关键,否则会导致光谱数据失真。可能需要积分球匀光或精密光学设计。照明方式适配:根据应用(反射、透射、荧光)选择前向照明(如环形光、穹顶光)、背光或特定角度照明。高光谱光源常用于:材料分类与鉴别(塑料分选、矿物分析);化学成分检测(农产品糖度、水分、成熟度;药品有效成分);生物医学应用(组织病理、细胞分析);精细农业(作物健康监测);环境监测;防伪等。光源的性能(亮度、稳定性、均匀性、光谱范围)是获得高质量光谱数据立方体并进行有效分析的前提。方形光源覆盖方形视场区域。台州光源平行

智能光源与通信控制:照明的数字化演进现代机器视觉光源正经历深刻的智能化变革,超越简单的亮/灭控制。智能光源点在于集成了微处理器、驱动电路和通信接口,实现了光源的数字化、网络化与可编程化。其高级功能包括:多通道个体控制:单个控制器可管理多个光源模块(环形光、条形光、背光等),个体调节每通道的亮度(0-100%PWM/模拟调节);精密频闪(Strobe)控制:精确设定频闪脉宽(微秒级)、频率、延时和触发模式(硬件触发、软件触发),与相机曝光完美同步;复杂照明序列编程:在单次检测周期内执行多步照明方案(如快速切换不同光源或亮度),从多个角度/条件捕捉图像,丰富特征信息;通信接口集成:支持RS232、RS485、以太网(EtherNet/IP,Profinet)、USB甚至IO-Link等工业总线协议,实现与PLC、PC或视觉控制器的高速、可靠通信;状态反馈与诊断:可实时监控光源状态(开/关、亮度、温度、错误代码),实现预测性维护;存储与配方管理:保存多种照明配置(配方),便于快速切换适应不同产品检测。智能控制极大提升了照明方案的灵活性、精确性和可重复性,简化了系统集成与维护,是构建复杂、自适应机器视觉系统的关键赋能技术。四川环形低角度光源平面无影结构光可用于三维轮廓测量。

红外(IR)与紫外(UV)光源:超越可见光的探测机器视觉不仅局限于可见光谱(~400-700nm),利用红外(IR,>700nm)和紫外(UV,<400nm)光源能揭示物体在可见光下无法观测的特征,解决特殊检测难题。红外光源(常用波段:850nm,940nm):其穿透性可用于检测透明/半透明材料(塑料薄膜、玻璃)的内部缺陷、分层、异物或液位;对某些材料(如特定油墨、塑料、织物)具有不一样的效果(如检测包装内容物);利用热辐射差异进行基础热成像(非制冷型);在安防领域用于夜视(配合IR敏感相机)。选择IR光源需匹配相机的IR响应灵敏度,并注意可见光泄露的滤除。紫外光源:重要应用是激发荧光(Fluorescence)。许多物质(如生物标记物、防伪油墨、特定污染物、胶水、清洁剂残留)在UV照射下会发出特定波长的可见荧光,使其在暗背景下显现,灵敏度极高,用于缺陷检测(裂纹、残留物)、防伪验证、生物医学分析;UV还能使某些材料(如塑料、涂层)产生可见的自身荧光或揭示老化痕迹;短波UV(UVC)有时用于表面杀菌验证。UV应用需注意安全防护(防眼睛/皮肤暴露)和光学材料(透镜、滤光片)的UV兼容性。IR/UV光源扩展了机器视觉的感知边界,为特殊应用提供独特解决方案。
条形光源:方向性照明与灵活组合条形光源(BarLight)由直线排列的LED组成,结构简单紧凑,具有极强的方向性和灵活性。其重要价值在于能提供可控角度的定向照明。通过调整条形光相对于被测物和相机的位置、角度和数量,工程师可以精确地“雕刻”光线,以突出特定的特征:低角度照明(<30°):光线近乎平行于表面,能戏剧性地凸显微小的高度差、划痕、凹陷、凸起、边缘或雕刻/印刷的字符(产生阴影效果),非常适合表面缺陷检测(划痕、压痕、异物)和字符识别;高角度照明(>45°):提供更均匀的表面照明;多条形光组合:如两侧对称布置、交叉布置、四边布置等,可以消除单侧阴影、增强特定方向特征或实现大量覆盖。条形光源通常设计有不同长度、照射角度(如0°,30°,45°,60°,90°)、漫射选项(直射或带漫射罩)和颜色。其模块化特性允许根据检测需求灵活拼接和排布,成本相对较低。应用领域大量,包括检测连续材料(纸张、薄膜、织物)的缺陷、产品边缘轮廓、包装密封性、大型物体(如车身面板)的表面质量等。配置时需仔细调整角度和位置以达到比较好效果。穹顶光能有效消除反光干扰。

在某些实践中,工程师们掌握着丰富的光源“调色板”:环形光源: 提供均匀柔和照明,是元件定位、外观检测的通用利器。背光源: 创造高对比度轮廓,专精于尺寸量测、透光材料杂质筛查。同轴光源: 通过特殊光学设计实现“垂直”照明,是光滑平面字符识别、划痕检测的比较好法门。穹顶光源: 多角度漫射光包裹复杂曲面,彻底消除反光死角,为球状或多面体零件检测提供无影环境。条形光源组合: 灵活布局应对大视野或特殊方向特征增强需求。荧光灯成本低但亮度较低。湖北光源多光谱
背光源可勾勒出物体的清晰轮廓。台州光源平行
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(SpotLight)结合光纤导光技术成为关键解决方案。点光源通常指能产生高度汇聚光束的光源单元,而光纤(如玻璃光纤束或液体光导管)则负责将光线从光源发生器高效、灵活地传导至远端需要照明的微小区域。这种组合的重要优势在于:极高的光强密度:可将强大光能汇聚于微小目标点;灵活性与可达性:光纤非常细小柔韧,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;热隔离:光源发生器(常为高功率卤素灯或LED)可放置在远离检测点的地方,避免热量影响敏感的被测物或光学元件;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(从毫米级到亚毫米级)、形状(圆点、线、方框)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(钟表零件、微型齿轮)、生物医学(内窥镜辅助)、科研显微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(光损)和光源的稳定性。台州光源平行