如何确定环形光源的尺寸

一、核心尺寸定义：先明确关键参数含义

二、di一步：确定内径（最关键，避免镜头遮挡）

1. 关键前提：获取镜头核心参数

• 镜头前端直径（Dₗ）：镜头最前端（靠近光源一侧）的物理直径（可查镜头规格书或实测）；

• 镜头工作距离（WD）：镜头前端到检测目标表面的距离（已在视觉系统选型时确定）；

• 相机视场角（FOV）：相机能拍摄到的目标范围（可通过 “目标尺寸" 反推，公式：FOV = 目标尺寸 × 1.2，预留 20% 冗余）。

2. 内径计算逻辑

3. 具体计算公式

• 条件①（物理不干涉）：D₁ ≥ Dₗ + 2×S（S=5~10mm，空间紧张时取 5mm，常规取 8mm）；

• 条件②（视场不遮挡）：D₁ <FOV×(WD + Hₛ)/WD（Hₛ为光源厚度，若光源厚度较小，可近似为 D₁ < 1.1×FOV，简化计算）。

4. 示例：计算内径

• di一步：计算视场 FOV=50mm×1.2=60mm（预留 20% 冗余）；

• 第二步：满足条件①：D₁ ≥25 + 2×8=41mm；

• 第三步：满足条件②：D₁ <60×(100+15)/100=69mm；

• 结论：内径需在 41mm~69mm 之间选择，优先选标准规格（如 45mm、50mm、60mm，避免定制增加成本）。

三、第二步：确定外径（适配安装空间）

1. 关键前提：测量安装空间极限尺寸

• 安装区域的zui大允许直径（Dₘₐₓ）：设备预留的光源安装位置的zui大空间（实测或查设备图纸）；

• 光源散热需求：高亮度光源（≥10000cd/m²）需预留散热空间（建议外径与安装区域的间隙≥10mm，避免散热不良）。

2. 外径计算逻辑

• 基础要求：外径 D₂ ≤ Dₘₐₓ - 2× 散热间隙（常规 5-10mm，高亮度光源取 10mm）；

• 关联内径：外径需与内径匹配（标准光源的内径与外径有固定比例，如内径 50mm 的光源，外径常见 70mm、80mm，需查品牌规格书）；

• 注意：若安装空间狭小，可选择 “超薄窄边" 设计的光源（外径比内径大 10-20mm），或定制小型化光源。

3. 示例：确定外径

• 散热间隙取 10mm，因此 D₂ ≤100 - 2×10=80mm；

• 已确定内径范围 41-69mm，结合标准规格，选择内径 50mm、外径 70mm 的光源（满足 D₂≤80mm，且散热空间充足）。

四、第三步：确定厚度（适配工作距离与安装灵活性）

1. 关键前提：明确轴向安装空间

• 轴向zui大允许厚度（Hₘₐₓ）：光源安装位置的轴向（镜头与目标的连线方向）zui大空间（实测或查设备图纸）；

• 照明距离（WD）：镜头前端到目标的距离（需确保光源厚度不导致 “光源发光面到目标的距离过近 / 过远"）。

2. 厚度选择逻辑

• 基础要求：厚度 H ≤ Hₘₐₓ - 2× 安装间隙（建议 3-5mm，避免轴向碰撞）；

• 照明效果关联：

• 发光面到目标的距离（WD'）= WD - H（若光源安装在镜头前端，发光面靠近镜头，则 WD'≈WD；若光源贴紧目标，WD'≈0，需结合角度调整）；

• 低角度光源（0-30°）：厚度可略大（15-30mm），利于灯珠布局，增强阴影效果；

• 狭小空间（如模具型腔、微型零件检测）：选择超薄光源（H≤10mm），但需注意亮度可能略低（灯珠数量减少）。

3. 示例：确定厚度

• 安装间隙取 5mm，因此 H ≤30 - 2×5=20mm；

• 低角度光源需合理布局灯珠，选择厚度 15mm 的标准款（满足 H≤20mm，且发光面到目标的距离 WD'=100-15=85mm，照明角度稳定）。

五、关键补充：特殊场景的尺寸调整

1. 微小目标检测（如芯片引脚、0.1mm 以下缺陷）

• 目标尺寸小（≤10mm）：选择小内径光源（D₁=10-30mm），确保照明集中在微小视场内，提升均匀性；

• 镜头为显微镜头（前端直径小，如 15mm）：内径可缩小至 20mm 左右，配合安全间隙 5mm，满足 D₁≥15+2×5=25mm（优先选 25mm 标准内径）。

2. 大面积目标检测（如 PCB 裸板、汽车玻璃，尺寸≥500mm）

• 视场大（FOV≥500mm）：选择大内径光源（D₁≥300mm），或采用多组环形光源拼接（避免单光源覆盖不足）；

• 安装空间充足：外径可适当增大（D₂=D₁+50-80mm），增加灯珠数量和散热面积，提升均匀性和亮度。

3. 同轴环形光源（90°）

• 同轴光源内置半透半反镜，厚度通常比普通环形光源大（20-40mm），需预留更多轴向空间；

• 内径需匹配同轴镜头的通光口径（通常 D₁≥镜头通光口径 + 10mm，避免遮挡光线反射）。