光源选型最容易陷入的困境是「试」。试到第 N 盏灯还在试,往往不是灯不好,而是前面几步没定死。本文把选型拆成七步,每一步都有明确的输入和输出,走完就能收敛到型号。
光源的可选空间是三维的:结构类型 × 尺寸功率 × 光色。靠随机试,组合数是乘出来的,很难碰对。
流程的作用是把三维问题拆成七个一维判断,每一步只解决一个变量,前一步的输出是后一步的输入。走完七步,剩下的候选通常只有一到两款。
还有一层现实原因:试灯是有成本的。借样、安装、调参、判断,一轮下来少则几天。如果方向本身错了,几轮试下来项目进度就被拖垮了。
七步分别是:定特征 → 定表面 → 定结构 → 定尺寸 → 定波长 → 定供电与控制 → 定验收。前四步决定「用哪一类灯」,后三步决定「用哪一档、怎么供、怎么验」。
输入:工件与缺陷样本。输出:一句话描述特征类型。
特征只有四类,分类错了后面全错:
如果同时要抓两类特征,那就回到多光源组合与分时照明。
输入:第一步的特征类型 + 工件材质。输出:照明结构族。
金属表面是最复杂的一类,完整取舍见金属表面缺陷的光源方案。
输入:前两步的输出。输出:一到两个候选系列。
类型之间的完整对比见机器视觉光源怎么选;特殊波长的用法见红外和紫外光源怎么用。
输入:镜头工作距离下的视野。输出:具体尺寸档。
硬约束:发光面 ≥ 视野。视野用视野与倍率计算入口先算出来,再按光源发光面和镜头视野怎么配核对。
同时要核对机械约束:中心孔能不能套进镜头、安装空间够不够、线长够不够,见光源安装空间与机械接口。
输入:工件颜色与特征颜色。输出:红、白或蓝。
黑白相机下可以主动利用波长做「滤色」:用与特征同色的光让它变亮,用互补色让它变暗。这是不改算法提升对比度最省钱的手段。完整说明见机器视觉光源颜色怎么选。
输入:候选型号的功率。输出:电源、控制器与通道数。
配电与余量怎么算,见光源 24V 供电和控制器怎么配;频闪的时序要求见频闪照明与相机触发同步。
输入:前六步的方案。输出:可量化的验收标准。
至少写进三条:
调参顺序与验收方法见光源亮度、相机曝光与增益怎么联动调;长期漂移怎么监测见光源光衰、寿命与清洁维护。
七步走完仍有多个候选,或者现场条件超出了标准品的覆盖范围,那就该走定制了,见非标光源定制流程。
因为可选空间是三维的:结构类型 × 尺寸功率 × 光色,靠随机试组合数是乘出来的,很难碰对。流程的作用是把三维问题拆成七个一维判断,每一步只解决一个变量,前一步的输出是后一步的输入,走完七步剩下的候选通常只有一到两款。
定特征(高度差、颜色差、外形轮廓、材质差异四类)、定表面(漫反射、高反光平面、反光曲面、透明或半透明)、定结构(收敛到具体系列)、定尺寸(发光面要盖住视野并核对机械约束)、定波长(红 625nm、白 6500K、蓝 470nm)、定供电与控制(24V DC 为主,点光源 GP 为 5V)、定验收(目标灰度、对比度或读码率、稳定性三条量化指标)。
常用十类:环形光源 GH(通用起点,PCB、电子元件、半导体、精密零件、包装标签);环形无影 GHN(金属字符、铝箔包装、IC 丝印、易拉盖);条形光源 GL(发光区长度 50–300mm,大视野);同轴光源 GC(功率 0.8W 到 120W,高反光表面缺陷);圆顶无影 GR(外径 GR70 到 GR325,反光曲面);平行面光源 GBT(27×27mm 到 200×200mm,轮廓与尺寸测量);点光源 GP(φ6mm 发光区、5V);远心平行背光 VP(光束直径 30–265mm,工作距离 45–500mm);紫外 365/395nm(荧光防伪、UV 胶);近红外 850/940nm(高穿透)。
硬约束是发光面要大于等于镜头在当前工作距离下的视野,否则视野边缘落在发光面之外、边缘必然发暗。先用视野与倍率计算入口把视野算出来,再按光源发光面和镜头视野怎么配的方法核对。同时要核对机械约束:中心孔能不能套进镜头、安装空间够不够、线长够不够。
白光 6500K 是彩色相机或需要判色时的唯一合理底子;红光 625nm 是多数轮廓与尺寸检测的通用选择;蓝光 470nm 波长短,适合部分精细边缘与特定材料。黑白相机下可以主动利用波长做滤色:用与特征同色的光让它变亮,用互补色让它变暗,这是不改算法提升对比度最省钱的手段。
说明现场条件可能超出了标准品的覆盖范围,比如需要非标尺寸、非标角度或特殊组合,这时应该走非标定制。也可以先用量化验收标准把候选都测一遍,用数据收敛:目标灰度、对比度或读码率(在姿态变化范围内统计)、连续批次的灰度波动范围,三条都测完通常只剩一个方案。
照明问题最快的收敛方式是真工件,不是讨论。寄一件样品,附上图纸和你真正要判的特征,我们跑完把结果报给你 —— 包括哪些特征结论是「用光源解决不了」。我们不做「什么都能测」的承诺,只给可验证的结论。
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