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条形光源的光学调控方式有哪些

更新时间:2025-12-06&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;&苍产蝉辫;浏览次数:8
条形光源的光学调控核心是 “将 LED 离散点光转化为‘均匀、定向、适配检测需求’的条形光",其调控方式围绕 “光线的均匀化、定向化、特殊功能适配" 三大目标,通过光学组件设计和结构组合实现。以下是系统分类、原理拆解及应用场景,结合技术细节和选型逻辑,方便实际落地:

一、基础光学调控方式(核心:解决 “均匀性" 和 “定向性")

1. 漫射 / 扩散调控(zui常用,优先保证均匀性)

  • 核心组件:漫射板(磨砂亚克力 / PC)、扩散膜(含微米级散射粒子)、积分柱(高反光内壁的空心柱体)

  • 调控原理:

    • 漫射板 / 扩散膜:LED 直射光穿过时,被膜内粒子多次折射、散射,打破定向传播路径,使离散点光转化为连续面光;

    • 积分柱:光线进入柱体后,经内壁多次反射(反射率≥95%),能量均匀分布后从出口射出,均匀度可达 90%-98%(远超漫射板的 85%-90%)。

  • 关键参数:雾度(漫射板雾度 80%-95%,雾度越高均匀性越好,但光损越大)、透过率(70%-85%,需平衡均匀性和光强)。

  • 应用场景:通用检测(如 PCB 板、液晶屏表面缺陷)、需要避免亮斑 / 阴影的场景(适配面阵相机大视野检测)。

2. 透镜调控(精准控制照射角度,提升光利用率)

  • 核心组件:单颗 LED 配小透镜(球面 / 非球面)、长条状阵列透镜(覆盖整个 LED 灯珠排)

  • 调控原理:

    • 按角度分类:15°(窄角)、30°(中角)、60°(广角)、90°(超广角),通过透镜折射将 LED 发散光(原生 120°-160°)汇聚到目标角度;

    • 长条状阵列透镜:沿光源长度方向优化光线分布,避免 “中间亮、两端暗",确保条形光的长度方向均匀性。

  • 关键参数:半峰全宽(FWHM,照射角度的核心指标)、光斑均匀度(≥85%)、光强集中度(窄角透镜光强是广角的 3-5 倍)。

  • 应用场景:

    • 窄角(15°):远距离照明(如传送带远距离检测)、需要强直射光突出微小缺陷;

    • 广角(60°-90°):近距离大视野照明(如小型电子元件检测)、需要覆盖大面积目标。

3. 反光结构调控(增强光强,减少杂散光)

  • 核心组件:灯珠背部反光杯(金属 / 高反光塑料)、光源侧部反光板(铝制 / 反光膜)

  • 调控原理:

    • 反光杯:将 LED 背部、侧面的发散光反射到正面照射方向,提升正面光强(光利用率提升 20%-30%);

    • 侧部反光板:多条形光源组合时(如 180° 包围式),反射侧部漏光,使光线集中在目标区域,减少环境杂散光干扰。

  • 关键参数:反光率(铝制反光杯≥85%,镀银反光杯≥95%)、反射角度(与透镜配合,精准控制光线传播方向)。

  • 应用场景:需要高光强的场景(如高速检测、低反射率物体检测)、多光源组合照明(如金属零件轮廓检测)。

二、进阶光学调控方式(核心:适配特殊检测需求)

1. 同轴调控(抑制高反光,凸显表面缺陷)

  • 核心组件:分光镜(半透半反镜)、冲肠辞濒濒颈尘补迟辞谤(准直透镜)

  • 调控原理:

    1. LED 光线经准直透镜转化为平行光,照射到分光镜上;

    2. 分光镜将光线反射 90°,使光线与相机镜头轴线平行(同轴),垂直照射高反光目标(如金属、玻璃);

    3. 目标表面的镜面反射光沿原路径返回,经分光镜透射进入相机,而缺陷(划痕、凹痕)产生的散射光被相机捕捉,形成清晰对比。

  • 关键技术点:分光镜的透反比(通常 50:50)、准直透镜的平行度(≤0.5° 偏差,避免光线偏移)。

  • 应用场景:高反光物体检测(如手机玻璃盖板、金属零件表面划痕)、透明材质缺陷检测(如塑料薄膜针孔)。

2. 角度可调调控(灵活切换照明方式,突出不同特征)

  • 核心组件:机械调节支架(可旋转 0°-90°)、角度定位刻度(精度 ±1°)

  • 调控原理:通过机械结构改变光源与目标的入射角度,利用 “光线入射方向对目标特征的凸显差异" 实现调控:

    • 低角度(0°-15°):光线沿目标表面滑行,突出边缘、凹凸纹理(如芯片引脚、焊缝轮廓);

    • 中角度(20°-45°):平衡表面缺陷和轮廓检测,适用于通用材质(如塑料、纸张);

    • 高角度(50°-90°):光线垂直入射,凸显表面微小缺陷(如 PCB 板焊盘氧化、薄膜污渍)。

  • 关键参数:调节角度范围、锁紧稳定性(避免长时间工作后角度偏移)。

  • 应用场景:多特征检测需求(如同一生产线检测不同类型零件)、需要频繁调整照明方式的研发场景。

3. 波长筛选调控(配合材质特性,增强对比度)

  • 核心组件:单色 LED 灯珠(红光 620-660nm、蓝光 450-480nm、红外 850-940nm、紫外 365-405nm)、窄带滤光片(可选,过滤杂色光)

  • 调控原理:利用 “目标材质与缺陷对不同波长光线的吸收 / 反射差异",通过波长选择增强灰度对比:

    • 例 1:检测红色塑料表面的白色杂质→用红色光源(红色塑料吸收红光,白色杂质反射红光,形成高对比);

    • 例 2:检测透明玻璃内部划痕→用红外光源(玻璃对红外光透过率低,划痕处散射红外光,缺陷更清晰);

    • 例 3:检测 PCB 板线路缺陷→用紫外光源(线路上的阻焊剂在紫外光下荧光,凸显线路轮廓)。

  • 关键参数:波长公差(±5nm,确保波长精准)、峰值波长(对应材质的吸收 / 反射峰值)。

  • 应用场景:材质特异性检测(如彩色物体、透明 / 半透明物体)、需要抑制背景干扰的场景。

4. 偏振调控(消除反光干扰,凸显细微特征)

  • 核心组件:线性偏振片(集成在光源出光面)、相机端偏振片(配套使用,偏振方向可调节)

  • 调控原理:

    1. 光源出光面的偏振片将自然光转化为线性偏振光(仅沿单一方向振动的光);

    2. 高反光物体(如金属、玻璃)的镜面反射光会保持偏振方向不变,而缺陷的散射光会改变偏振方向;

    3. 调节相机端偏振片的方向,使其与镜面反射光的偏振方向垂直,即可过滤镜面反射光,只保留缺陷的散射光。

  • 关键参数:偏振度(≥99%)、消光比(≥1000:1,过滤效果指标)。

  • 应用场景:强反光物体的细微缺陷检测(如金属零件的微划痕、玻璃表面的油污)。

叁、调控方式的组合应用逻辑(选型核心)

实际应用中,条形光源的光学调控往往是 “多种方式组合",例如:
  • 通用均匀照明:漫射板 + 广角透镜(兼顾均匀性和覆盖范围);

  • 高反光物体缺陷检测:同轴调控 + 偏振调控(抑制反光 + 凸显缺陷);

  • 远距离高速检测:窄角透镜 + 反光杯 + 高亮度 LED(提升光强 + 精准定向);

  • 多特征检测:角度可调支架 + 多波长 LED(灵活切换照明角度和波长)。

总结:光学调控的核心逻辑

条形光源的光学调控本质是 “根据检测目标的材质、特征、环境干扰,选择合适的光学组件和结构,让光线‘精准作用’于目标的待检测特征,同时抑制无关干扰(如反光、杂散光)"。选型时需围绕 “均匀性、光强、角度、波长、偏振态" 五大核心参数,结合检测需求反向匹配调控方式。


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