机器视觉——常见的光源——LED 灯、 卤素灯、 荧光灯、 白炽灯

常见的光源种类主要有: LED 灯、 卤素灯、 荧光灯、 白炽灯等。

白炽灯是一种热辐射光源, 能量的转换效率很低, 只有 2% ~ 4%的电能转换为眼睛能够感受到的光。 但白炽灯具有显色性好、 光谱连续、 使用方便等优点, 因而仍被广泛应用。 一只点亮的白炽灯的灯丝温度高达 3000℃ 。 因为在高温下一些钨原子会蒸发成气体, 并在灯泡的玻璃表面上沉积, 使灯泡变黑, 所以白炽灯都被造成 “ 大腹便便” 的外型, 这是为了使沉积下来的钨原子能在一个比较大的表面上弥散开。

荧光灯也称为日光灯。 传统型荧光灯即低压汞灯, 是利用低气压的汞蒸气在通电后释放紫外线, 从而使荧光粉发出可见光的原理发光, 因此它属于低气压弧光放电光源。

卤素灯是用钨丝制成的, 但却被包在一个更小的石英壳内。 因为壳体离灯丝很近, 如果是玻璃制成的它就会很容易融化。 壳体内由不同气体组成了卤素灯组。 在高温下, 升华的钨丝与卤素进行化学作用, 冷却后的钨会重新凝固在钨丝上, 形成平衡的循环, 避免钨丝过早断裂。 因此卤素灯泡比白炽灯使用寿命更长。

LED (发光二极管) 是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件, 它可以直接把电转化为光。 LED 的核心是一个半导体的晶片, 晶片的一端附在一个支架上, 一端是负极, 另一端连接电源的正极, 使整个晶片被环氧树脂封装起来。

由此可见 LED 光源相比于其他光源在能效和寿命上有较大优势, 光源种类和能效及寿命见表

除此之外, 作为视觉光源, LED 还有以下优点:

1) 多色选择。 涵盖远红外、 可见光、 紫外光。 可根据被测物不同的显色特性和检测要求选择不同波段 (颜色) 的 LED 光源。

2) 响应速度快。 单个 LED 响应时间可达到纳秒级。

3) 可触发和频闪。 可被触发点亮或者频闪照明, 提高光源利用率或瞬间亮度, 解决在线拍摄照明不足的问题。

4) 结构设计灵活。 可根据被测物形状特征, 设计相应的发光角度和结构, 对于空间不足的设备, 有显著优势。

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