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同轴光源，得益于其独特的光路设计——光线经分光镜反射，精准地与镜头光轴对齐，投射至物体表面——在工业视觉检测领域扮演着至关重要的角色。尤其是在应对高反光、光滑表面以及细微尺寸差异等成像挑战时，它展现出了无与伦比的解决能力。接下来，我们将详细探讨其在各种场景中的具体应用。

原理与优势简述

1. 平行或近乎垂直的入射：光线几乎垂直地射向被照射的表面。

2. 减少镜面反射的干扰：光滑且平坦的表面往往容易形成镜面反射，反射的光线遵循与入射光对称的路径。由于同轴光源的光线几乎是垂直射入，其反射的光线也近乎垂直返回，从而恰好进入镜头，实现成像。因此，这便导致了：

表面特征鲜明突出：划痕、凹坑、凸起、纹理以及字符等细微的表面标记（这些标记足以引发光线的散射或吸收）与周围的明亮背景（镜面反射区）形成了强烈的视觉反差。

整体背景色调和谐且明快：该区域映入眼帘的是一抹统一的、高饱和度的亮白色调。

3. 消除漫反射的干扰：在表面粗糙的条件下，光线会向各个方向进行无规则反射。为此，我们采用了一种同轴光源结构——该结构通常由环形光源和分光镜共同构成——以有效阻挡大量非垂直方向上的漫反射光进入镜头，从而增强垂直反射的镜面光成分的显现。

应用场景分析

1. 对平面物体表面质量进行细致监测，涵盖划痕、凹坑、凸起、污渍及异物等各类缺陷的全面检测。

本场景涉及多种材料，诸如应用于手机、平板及手表等电子产品的玻璃面板，各式屏幕面板，包括LCD与OLED，以及光洁的塑料外壳。同时，亦包含经过抛光、拉丝或磨光的金属板材，薄膜材料，晶圆，光盘，陶瓷组件，带有阻焊层及字符标识的印刷电路板，以及各式纸张制品。

应用：

执行对手机玻璃盖板上的划痕、边缘崩裂、裂纹以及表面污点的检测作业。

屏幕检测全面覆盖亮点、暗点、Mura效应、异物嵌入以及表面划痕的检测范围。

金属外壳可能滋生诸多瑕疵，诸如表面划痕、凹痕、氧化沉积、污点，以及字符印刷的缺陷（诸如遗漏、模糊不清或位置偏移）。

晶圆表面有时会显现划痕、颗粒状的污渍，亦或在光刻环节中出现各种缺陷。

对PCB板的阻焊层损伤、铜暴露状况以及字符印刷质量（涵盖清晰度与完整性）进行全面评估。

光盘表面有划痕、指纹和污渍。

纸张之面或存污渍、皱褶、破洞，亦或印刷时有所瑕疵。

同轴光源的卓越表现：此光源将背景处理成均匀的高亮度白色，借此有效地揭示出所有破坏表面平整度的瑕疵。划痕通过吸收或散射光线，显现为明显的暗色线条；而凸起或污点则可能散射光线，形成光点或暗斑。如此一来，对比度得到显著提升。

2. 字符识别

场景详述：于金属铭牌、塑料标签、玻璃制品、PCB电路板、电子产品外壳、包装容器、瓶盖及芯片等各式表面，施以激光雕刻、丝网印刷及喷码技术，精心打造出字符、条码与二维码。

应用：

对产品序列号、生产日期以及批次号的读取与验证流程。

元器件识别。

物流条码/二维码扫描

防伪码验证。

同轴光源的功能在于高效地消除背景反光，打造出既均匀又明亮的背景效果。通过这一设计，深色或浅色的字符与条码与背景之间能够形成鲜明对比，确保OCR识别和扫码操作在读取率和准确性方面达到最佳状态，尤其适合用于表面反光强烈的高反光基材上的深色标记。

3. 精确尺寸测量（涵盖平面轮廓及孔洞定位）：

场景描述：在进行平面零件的尺寸测量时，涵盖了长度、宽度、孔径、孔间距离以及轮廓度等多个参数的精确测定。特别是对于那些边缘线条清晰、表面光泽亮丽的零件，测量工作显得尤为重要。

应用：

检测金属冲压尺寸。

测量塑料注塑件尺寸。

检测垫片/垫圈内外径。

精密孔位测量。

硅片玻璃尺寸测。

此类光源能够实现均匀的照明效果，使得物体边缘与背景之间的亮度对比更加突出，进而呈现出清晰、锐利的轮廓。这一特点极大地便利了图像处理算法对物体边缘的精确提取，显著增强了尺寸测量的重复性和测量精度。尤其在处理反光材质时，同轴光源的使用有效防止了边缘光晕或模糊现象的产生。

4. 微小高度差异探测（涉及台阶与段落之间的区别）：

本系统专注于实现两个相邻平面之间微小高度差的精确测定，这一测量需求在众多领域得到广泛应用，包括但不限于密封圈安装槽的加工、芯片与基板之间间距的测量、焊接完成后元件引脚高度的校准，以及金属部件拼接缝隙的精确调整。

应用：

测量密封槽深度和凸起高度。

在芯片的贴装作业中，务必保证所有引脚的高度保持均匀，这一步骤称作共面性检测。

在焊接作业圆满结束后，我们需对焊点的高度以及引脚的浮高进行细致入微的检测。

装配零件完毕后，必须进行精确的到位检测，以确保不存在任何间隙或错位现象。

同轴光源的效应不容小觑：即便高度上的细微差异，亦足以对局部区域的反射角度产生显著影响。台阶的边缘将出现鲜明的明暗交替（具体是亮部与暗部的对比，还是暗部与亮部的对比，这取决于台阶的朝向以及光源的特性），同时，由于反射角度的不同，台阶表面的亮度也可能发生变动。这样的变化使得原本微小的三维高度差异在二维图像中显得格外醒目。

5. 薄膜检测：

本场景囊括了各类膜材，包括防护用的保护膜、隔离用的离型膜、以及涵盖增亮膜与扩散膜在内的光学膜，此外还包括用于包装的包装膜。

应用：

对膜表面所显现的划痕、污点、气泡、晶体颗粒、皱褶以及鱼眼状瑕疵进行详尽的检测。

对涂布均匀性的检测，实则可通过表面状况进行间接评估。

膜卷接、穿孔检测。

这种光源对薄膜的穿透力不强，成像主要依靠表面反射。因此，它能够精确地呈现出薄膜表面的物理缺陷，诸如划痕、褶皱以及污点。同时，针对透明薄膜上的微细杂质或气泡，同轴光源亦具备出色的显示效果。这是因为这些微小的杂质会引发局部反射或折射的变化，进而被光源捕捉并显现出来。

6. 镜面检测

情境描绘：聚焦于镜面般的反射效果、光可鉴人的抛光金属球或曲面（同时需考量镜头的视野角度），并细致刻画其镀膜表面的微妙纹理。

应用：

对镜面表面的检测，包括对划痕、边缘的崩损、镀层的脱落以及污渍的清除作业。

对高精度金属球面及曲面表面缺陷进行全方位检测（覆盖有效观测区域）。

同轴光源在优势应用领域中的表现尤为出色。其巧妙地运用镜面反射的原理，将表面缺陷——那些损害镜面完美性的因素——与无瑕的镜面背景形成强烈对比。但对于结构复杂的曲面，有时则需借助小视场镜头，或与其他光源配合使用。

同轴光源：局限与注意事项

对于三维形态显著且表面复杂的物体，采用同轴光源往往难以塑造出有效的阴影，进而难以清晰展现其立体感。此外，由于不同曲面区域反射的光线进入镜头的数量不一，这往往会导致图像亮度不均，甚至可能造成重要特征的缺失。在这种情况下，环形光、穹顶光以及条形光等光源便显得更为适宜。

2. 对于表面质感极为粗犷或颜色深沉（如哑光黑色塑料）的物体，使用同轴光源往往难以实现理想的亮度和对比度。这是因为这些物体倾向于吸收或向镜头之外散射光线，使得光线无法有效反射回镜头。

3. 对于透明或半透明物体内部缺陷的检测，同轴光源主要依赖表面反射进行成像，其在探测物体内部的杂质、气泡等微小缺陷方面的能力相对较为局限。相对而言，背光源或穿透式光源则更适用于此类检测任务。

4. 安装位置要求：务必占据镜头前方区域，但此要求可能因机械结构的限制而受到一定程度的制约。此外，使用分光镜亦将不可避免地造成部分光通量的损失。

5. 对于分光镜的清洁与维护，灰尘与污垢的积聚会对其成像质量产生显著的负面影响。因此，确保其表面的清洁是至关重要的。

6. 热点问题解析：在使用低端或设计存在缺陷的同轴光源时，图像中心可能会出现过度曝光的“热点”，这对检测效果造成了不利影响。为缓解这一问题，选用高品质的光源或采用配备漫射板的设备型号，无疑是有效的解决途径。

选型技巧

光源尺寸说明：该尺寸能够充分覆盖测量区域，并略超出镜头的可视范围。

2. 选择光源颜色时，必须考虑到被测物体表面的颜色及其特性。在多数情况下，白色光源因其通用性而被广泛采纳；而对于特定颜色光源，如红光、蓝光或绿光，它们能够更显著地提升与特定颜色特征的对比度，有效减少背景色的干扰。

3. 在选择光源时，亮度调节功能与光线的均匀分布至关重要，故推荐选用既能够调节亮度又具备卓越均匀性的光源。

4. 漫射板作用：搭载漫射板的同轴光源能够发射出更为柔和且均匀分布的光线，显著减小光斑尺寸，降低对安装精度的要求。此特性尤其适合用于检测表面存在纹理或细微凹凸度的场景。

5. 调节微调入射角度：众多高端同轴光源配备了这一调整功能，虽然角度略有偏斜，但这一设计显著增强了特定方向上的对比度，特别是对于单向划痕等特征的显现。

6. 针对单一同轴光源无法完全满足检测要求的情形，我们可采取将其与环形光、条形光或背光等不同类型的光源进行巧妙融合的策略。通过在各个工位灵活运用，或借助多图融合技术，我们能够达到更为全面和细致的检测效果。

总结

同轴光源被誉为解决高反光、光滑表面物体特征成像难题的强力帮手。在检测表面瑕疵（如划痕、凹坑、污渍）、读取字符编码、精准测量平面尺寸以及显现微小的高度差异等方面，其表现尤为卓越。该光源被广泛应用于消费电子（包括玻璃、屏幕）、半导体（晶圆）、精密制造（涵盖金属、塑料部件）、包装印刷及薄膜等多个领域。深入理解其“利用镜面反射、抑制漫反射”的核心原理，并结合具体应用场景的独特属性（如材质、反光性、目标特征）进行选型和优化，是充分发挥其效能的关键。同时，我们亦需清醒地认识到其在三维物体和深色吸光材质上的应用限制，以便在合适的场景中做出合理的选择。