明亮的生产线上,一块高反光的金属零件让检测相机瞬间“失明”,工程师老张叹了口气,这已经是今天第三次因为光源问题导致的误检了。
正在读取的相机传感器在强烈反射光下几乎变成一片白-5,旁边的技术员小李皱起眉头:“这光比夏天的太阳还刺眼,咋能让相机‘看清’东西呢?”

在机器视觉系统中,光源既是“助手”也是“捣蛋鬼”——恰到好处的照明能凸显检测特征,而不受控的光线则会导致图像过曝、细节丢失或伪影产生。

工业相机减小光源影响的第一步从硬件选型开始,这就像是给战士配备最合适的盔甲和武器。
传感器的选择至关重要,不同类型传感器对光源的反应截然不同。全局快门传感器一次性曝光整个画面,适合捕捉快速移动的物体,而卷帘快门传感器逐行曝光,在强光或高频光源下容易产生畸变-1。
高动态范围成像技术是应对极端光照环境的利器。像Basler的ace 2相机搭载的Sony IMX676传感器,通过DOL HDR技术实现超过90dB的高动态范围-2。
特殊光学元件的应用直接对抗不良光源。偏振片和偏光镜的组合能有效抑制金属、玻璃等高反光表面的反射光-3。
光学带通滤光片仅允许特定波长的光通过传感器,就像给相机戴上了“有色眼镜”,可以显著减少环境光干扰-4。
工业相机减小光源影响不仅依靠硬件,软件算法的校正力量同样不可小觑。这就像是给相机装上了“智能大脑”,能够主动识别并补偿光照问题。
平场校正技术能解决“中间亮、四周暗”的暗角问题。简单操作是放一张白纸覆盖视野,在相机软件中执行阴影校正功能-1。
像素级增益和偏移校正可以补偿光照不均。通过为每个像素建立校正参数,系统能消除由光源、镜头和相机本身引起的非均匀性-9。
边缘检测算法的巧妙应用是克服光照不均的另一种思路。这些局部微分算子专注于识别图像中的突然强度变化,而忽略缓慢变化的亮度梯度-9。
高级HDR技术中的色调映射功能能将高位深度数据压缩至8位格式,同时保留高光和阴影区域的细节。Basler相机将此功能集成在固件中,可直接输出校正后的均衡图像-2。
工业相机减小光源影响最直接的方式是从源头入手——优化照明设计。好的照明设计能让问题变得简单,就像在阅读时打开合适的台灯。
不同材质的表面需要不同的照明策略。对于高反光金属表面,采用低角度照明或同轴光可以减少直接反射-1。
对于透明或半透明物体,背光照明能产生高对比度的轮廓图像-5。
分时频闪方案是应对复杂检测需求的有效手段。Basler的分时频闪方案结合线阵相机与多角度光源,通过一次扫描获得多种光照效果的图像-6。
这种方法特别适合检测太阳能电池板表面薄膜等具有挑战性的材料-6。
光源颜色和波长的选择也能显著减小不良影响。红光因波长较长、散射较少,在穿透透明介质方面表现优异;蓝光则能更好揭示表面微观缺陷-8。
通过使用特定波长的光源,可以增强目标特征与背景的对比度-5。
控制环境因素是在实际应用中减小光源影响的重要环节。这就像是在嘈杂的咖啡店里戴上降噪耳机,专注于自己的对话。
减少环境光干扰是基本措施。尽量在封闭或半封闭环境中进行检测,避免日光和车间照明直接照射到被测物体-5。当无法完全避免环境光时,可提高专用照明亮度,使其远超过环境光水平-9。
应对特殊挑战需要特殊技巧。检测透明薄膜下的特征时,可以使用近红外光源,因为许多材料在近红外波段具有不同的透射特性-5。对表面有复杂纹理的物体,采用圆顶光源能提供柔和均匀的照明,减少阴影和反光-5。
温度控制也是常被忽视但重要的一环。工业相机需要在稳定温度下工作才能保持最佳性能,温度波动会影响测量的准确性-4。大多数相机需要20分钟预热才能达到稳定工作温度-4。
生产线上,老张调整了光源角度,在镜头前加装了偏振镜。重新启动检测程序后,高反光金属零件的图像终于清晰呈现,每一个细节都被准确捕捉。
车间另一头的显示器上,分时频闪技术正在同时捕捉产品三个不同角度的图像,而这一切仅用了一个相机。光源的“捣蛋”终于被工业相机的综合策略“降服”。