環(huán)形光源在機(jī)器視覺檢測中因其均勻照明、多角度覆蓋和結(jié)構(gòu)緊湊等特性，被廣泛用于各類表面缺陷檢測、尺寸測量、特征識別等場景。以下是其核心應(yīng)用及典型案例：

一、表面缺陷檢測

1.金屬/玻璃制品缺陷檢測

應(yīng)用場景：汽車零部件（如輪轂、軸承）、手機(jī)玻璃蓋板、光學(xué)鏡片等表面的劃痕、裂紋、凹陷、污漬檢測。

原理：

低角度環(huán)形光：光線以接近水平方向入射，缺陷處因高度差產(chǎn)生陰影，與光滑表面形成明暗對比。

案例：檢測手機(jī)玻璃蓋板邊緣崩邊時，環(huán)形光源從側(cè)面打光，崩邊處的不規(guī)則輪廓因陰影清晰顯現(xiàn)，而完好區(qū)域呈均勻反光。

2.塑料/橡膠制品瑕疵檢測

應(yīng)用場景：注塑件（如齒輪、外殼）的毛邊、縮水、熔接痕，橡膠密封圈的氣泡、缺料等。

原理：

漫射環(huán)形光：通過漫射板柔化光線，減少表面反光，突出微小起伏。

案例：檢測透明塑料瓶身的熔接痕時，環(huán)形光源垂直照射，熔接痕因材料密度差異導(dǎo)致的透光率變化而顯影。

二、尺寸測量與邊緣檢測

1.電子元件引腳檢測

應(yīng)用場景：PCB 板上電容、電阻、IC 芯片的引腳共面性、彎曲度、間距測量。

原理：

同軸環(huán)形光：光線沿鏡頭光軸垂直入射，消除引腳表面反光，清晰成像引腳輪廓。

案例：檢測 QFP 芯片引腳是否彎曲時，同軸光使引腳邊緣銳利分明，通過圖像處理計算引腳角度偏差。

2.機(jī)械零件輪廓測量

應(yīng)用場景：齒輪齒形、軸承內(nèi)外徑、螺絲螺紋等高精度尺寸檢測。

原理：

高角度環(huán)形光：光線從斜上方照射，增強(qiáng)物體邊緣對比度，避免底部陰影干擾。

案例：測量齒輪齒距時，環(huán)形光源突出齒頂和齒根的邊界，配合視覺算法計算齒形公差。

三、字符與條碼識別

1.產(chǎn)品標(biāo)簽字符檢測

應(yīng)用場景：藥品包裝盒生產(chǎn)日期、食品包裝袋批號、電子元件表面絲印字符的清晰度、偏移量檢測。

原理：

單色高對比度光源：選擇與字符顏色互補(bǔ)的光源（如黑色字符用紅色光源），增強(qiáng)字符與背景的灰度差異。

案例：檢測飲料瓶身噴墨打印的生產(chǎn)日期時，紅色環(huán)形光使黑色字符呈低灰度值，背景呈高灰度值，便于 OCR 識別。

2.條形碼 / 二維碼讀取

應(yīng)用場景：物流包裹條碼、電子元器件二維碼的污損、模糊或角度偏差檢測。

原理：

均勻漫射光：避免條碼表面反光導(dǎo)致局部區(qū)域過曝或欠曝，確保條紋寬度和對比度符合讀取要求。

案例：快遞分揀線上，環(huán)形光源均勻照亮條碼，即使條碼傾斜或表面有褶皺，也能通過多角度照明保證掃碼成功率。

四、透明 / 半透明物體檢測

1.玻璃 / 薄膜缺陷檢測

應(yīng)用場景：平板玻璃氣泡、夾雜物，塑料薄膜厚度不均、雜質(zhì)顆粒。

原理：

暗場照明（低角度環(huán)形光）：光線以小角度入射，透明物體表面反射光不進(jìn)入鏡頭，缺陷（如氣泡）因散射光形成高亮區(qū)域。

案例：檢測 LCD 面板內(nèi)異物時，環(huán)形光源從邊緣低角度打光，異物顆粒因散射呈白色亮點(diǎn)，背景呈暗態(tài)。

2.液體灌裝量檢測

應(yīng)用場景：瓶裝飲料、藥瓶的液位高度、氣泡檢測。

原理：

背光 + 環(huán)形光組合：背光確定液面基線，環(huán)形光側(cè)照增強(qiáng)液體與空氣界面的反光，通過邊緣檢測計算液位偏差。

案例：口服液灌裝線上，環(huán)形光源輔助識別瓶頸處的氣泡，避免因氣泡導(dǎo)致的容量誤判。

五、特殊場景應(yīng)用

1.微小零件檢測（如半導(dǎo)體）

應(yīng)用場景：晶圓表面劃痕、芯片焊點(diǎn)虛焊、MEMS 器件結(jié)構(gòu)缺陷。

原理：

顯微環(huán)形光：搭配顯微鏡使用，提供高均勻性同軸光，消除景深范圍內(nèi)的陰影，適合亞微米級缺陷觀測。

案例：檢測晶圓表面的納米級顆粒時，環(huán)形光源通過漫射和準(zhǔn)直技術(shù)，使顆粒因光散射顯影，背景噪聲降至最低。

2.曲面物體檢測（如汽車外飾件）

應(yīng)用場景：汽車保險杠、儀表盤曲面的橘皮紋、縮水痕檢測。

原理：

多角度環(huán)形光拼接：通過多個環(huán)形光源從不同角度依次打光，覆蓋曲面全周，避免單一角度的照明盲區(qū)。

案例：汽車外飾件檢測線上，環(huán)形光源陣列圍繞工件旋轉(zhuǎn)，逐幀采集圖像并合成，完整還原曲面缺陷。

六、環(huán)形光源選型關(guān)鍵因素

1.光源顏色：

單色光（紅 / 綠 / 藍(lán)）：針對特定顏色特征增強(qiáng)對比（如紅色光源突出血跡、綠色光源檢測 PCB 焊盤）。

白光：通用場景，適合彩色圖像采集。

2.照射角度：

低角度（0°~30°）：突出表面凹凸，適用于缺陷檢測。

高角度（60°~90°）：減少陰影，適用于尺寸測量。

同軸光（垂直入射）：抑制高反光表面眩光。

3.尺寸與安裝方式：

內(nèi)徑需大于鏡頭尺寸，外徑需覆蓋被測物體范圍，支持環(huán)形、半圓或分段式安裝（如檢測深孔內(nèi)壁時用半圓光源）。

總結(jié)

環(huán)形光源通過多角度均勻照明和光學(xué)特性匹配，成為機(jī)器視覺檢測中最常用的標(biāo)準(zhǔn)化光源之一。其核心價值在于：

提升圖像質(zhì)量：減少陰影、反光和不均勻性，降低算法處理難度；

適應(yīng)復(fù)雜場景：從平面到曲面、從高反光到透明物體，通過光角度和顏色靈活適配；

提高檢測效率：結(jié)構(gòu)緊湊易集成，支持高速在線檢測（如流水線實(shí)時抓拍）。

實(shí)際應(yīng)用中，需結(jié)合物體材質(zhì)、檢測目標(biāo)和相機(jī)參數(shù)，通過光源選型與打光方案優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)檢測精度與穩(wěn)定性的最大化。