在工业视觉系统中,相机光源的选择直接决定成像质量和检测精度,需结合检测对象、检测需求、环境条件等多维度综合考量,具体可分为以下六大核心因素:
检测对象的自身特性
材质与表面状态:若为反光材质(如金属、玻璃、抛光件),需优先选择同轴光源、漫反射环形光源以抑制镜面反光;若为哑光 / 粗糙表面(如塑料、橡胶),可选用条形光源、环形光源等常规直射光源;若为透明 / 半透明件(如玻璃器皿、薄膜),需搭配背光源凸显轮廓,或用红外 / 紫外光源实现内部缺陷检测。
形状与尺寸:圆形工件(如轴承、螺丝)适配环形光源;长条形工件(如管材、电路板)适配条形光源组合;大面积平面工件(如面板、板材)适配面光源;微小精密件(如芯片引脚)适配点光源或显微专用光源。
颜色与色差:检测有色物体的色差或特征时,需匹配对应波长的光源,比如检测红色部件可选用绿色光源(利用互补色提升对比度),检测无色透明件可选用紫外光源激发荧光显影。
检测任务的核心需求
检测特征类型:检测边缘 / 轮廓优先选背光源;检测表面划痕 / 污渍优先选斜射光源或低角度环形光源;检测内部缺陷(如铸件气孔、PCB 线路断路)需选用穿透性强的红外光源或 X 射线光源(特殊场景);读取条码 / 二维码需选用均匀性高的漫反射光源,避免条码反光导致识别失败。
检测精度要求:高精度尺寸测量(如微米级公差检测)需选用亮度稳定性≤±1%、均匀性≥90% 的高一致性光源,且需搭配恒流驱动电源;常规外观检测对光源稳定性要求可适当降低。
检测速度:高速流水线检测(如每分钟上千件)需选用响应速度快的 LED 光源(微秒级启停),避免频闪导致成像模糊,不建议选用响应滞后的荧光灯等传统光源。
光源的光学性能参数
亮度与均匀性:亮度需匹配相机曝光时间和流水线速度,过亮易导致过曝、丢失细节,过暗则图像噪点多;均匀性直接影响检测区域的一致性,尤其是大面积检测场景,需保证光源照射面亮度偏差≤5%。
光谱与波长:可见光光源(400-760nm)适用于常规外观检测;红外光源(760nm 以上)适用于穿透检测、隐蔽特征识别;紫外光源(200-400nm)适用于荧光标记检测、表面微缺陷显影;还可根据检测需求选择单色光源(如红光、绿光)提升特定特征的对比度。
发光角度:低角度光源(0-30°)可凸显表面微小缺陷,高角度光源(60-90°)可保证大面积均匀照明,环形光源可通过调节角度适配不同检测需求。
工作环境的适配性
温湿度条件:高温环境(如冶金、锻造车间)需选用耐高温 LED 光源(工作温度 - 20℃~85℃)及散热结构;高湿 / 多粉尘环境需选用 IP65 及以上防护等级的密封式光源,防止水汽、粉尘进入导致光源损坏。
环境光干扰:室外或强环境光场景,需选用高亮度光源并搭配遮光罩,或选用与环境光波长差异大的光源(如红外 / 紫外),通过滤镜过滤环境光,保证成像稳定性。
安装空间:狭小安装工位(如设备内部、机械手末端)需选用小型化、紧凑型光源(如微型环形光源、侧发光条形光源),同时兼顾光源与相机、镜头的安装兼容性。
系统集成与成本因素
与相机 / 镜头的匹配性:光源波长需适配相机感光元件的响应范围(如 CMOS 相机对可见光 / 近红外响应灵敏);光源视场需覆盖镜头视野,避免出现照明盲区;高分辨率相机需搭配高均匀性光源,防止图像局部模糊。
供电与控制兼容性:需匹配系统的电源类型(直流 / 交流),且支持与相机同步触发(如脉冲调光、外部信号控制),实现光源与相机曝光的精准同步,避免运动物体拖影。
成本与寿命:LED 光源虽初期成本略高,但寿命可达 5 万 - 10 万小时,且能耗低,适合长期连续作业;卤素灯、荧光灯成本低但寿命短、发热大,仅适用于低频检测场景;激光光源精度高但成本高、需安全防护,jin限高精度测量场景选用。
长期稳定性与维护性