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一、环形光源原理与特性

1.结构：由LED灯珠呈环形均匀分布（包括内环、外环及多环组合等），为环绕目标物提供全方位的照明。

2. 照明方向：

直射型照明：这种LED光线设计能够直接投射至物体表面，创造出高亮度和高对比度的照明效果，特别适用于凸显表面凹凸不平及轮廓边缘。

漫反射型照明：LED光源首先投射至漫反射板，随后光线均匀地散射至物体表面，营造出极其均匀且柔和的光照效果，有效降低了镜面反射和眩光的产生。

同轴漫反射型照明：融合了同轴光照明技术的部分原理，光线经由半透半反镜与漫射板的协同作用，产生近似垂直且分布均匀的漫反射照明效果，有效抑制了镜面反射现象。

3. 主要优势：

均匀性卓越：环绕照明技术显著降低阴影的产生，确保照明区域获得更为均匀的照度分布。

凸显边缘与轮廓特征：尤其是直射型环形光源，能够从多个角度照亮物体，从而清晰地勾勒出物体的边缘，形成鲜明的明暗对比，这对尺寸的精准测量、位置的准确确定以及轮廓的提取工作极为有利。

强调表面纹理与凹凸特征：侧向光源有效地提升了表面细微的凸起、划痕、凹痕以及字符的凹凸感的对比度。

安装便捷：可轻松环绕于镜头周边安装（应用最为广泛），此举不仅优化了照明布局，亦有效降低了外部杂光的干扰。

广泛适用性：丰富的品种（涵盖色彩、尺寸、视角、直射与漫射等），能够灵活适应各式尺寸的镜头及检测对象。

4. 主要局限：

针对极度平坦且具有强烈反光特性的表面，往往会形成中心亮斑或出现镜头反光现象（采用同轴漫反射技术可有效减轻此问题）。

对于深孔或内壁的底部，照明效果相对有限。

在那些需要特定方向的光线来凸显特定瑕疵（例如特定方向的划痕）的场景中，条形光或线光或许更胜一筹，其精准度可能更为理想。

二、应用场景分析

环形光源，以其普遍适用性和显著强化边缘轮廓的特性能，在众多场合中得到了极为广泛的应用。

1.精密元器件检测：

适用场景： 包括PCB板上元件的精确定位、存在性验证及极性辨识；芯片引脚的共面性检查、引脚的缺失或变形；连接器针脚的检测；SMT贴片元件的定位、偏移及直立检测；晶圆表面缺陷的探测；以及微型元件（例如0201尺寸的电阻和电容）的尺寸测量。

光源优势：

高对比度边缘特性：此特性能够清晰勾勒出引脚、焊盘以及元件的边缘，极大地便利了精确定位与尺寸测量的操作。

着重展现外观特征：突显焊点形态、锡膏印刷的边缘轮廓，以及字符标记（尤其是通过激光雕刻或丝印形成的标记）。

均匀照明：保证视野范围内亮度均匀分布，以降低测量过程中可能产生的误差。

紧凑设计：本产品可直接置于微距镜头周边，完美适应狭小空间及高倍率检测的需求。

优选配置：可采用小型白色直射环形光源，以凸显边缘效果；亦或选择白色同轴漫反射环形光源，以降低焊点与芯片表面的反光。此外，在特定需求下，红色光源可用来增强对比度。

2.产品外观缺陷检测

适用范围：包括手机及平板电脑屏幕的划痕、边缘损坏、污渍识别；玻璃盖板的边缘破损、裂纹、气泡探测；塑料外壳的划痕、凹痕、毛边及注塑线检测；金属表面的划痕、压痕、氧化层及污渍扫描；标签印刷缺陷如漏印、污点、套印误差、气泡及褶皱的检测。

光源优势：

提升表面纹理可见度：通过侧向照明，划痕、凹坑及污渍等瑕疵与背景之间能够展现出显著的亮度对比。

鲜明边缘轮廓：适用于检测边缘崩塌、毛刺以及外形尺寸的精确度。

均匀照明：确保产品表面获得均匀的光照，以防止遗漏检测。

典型选型指南：针对不同的材质特性与缺陷类型，进行恰当的选择。

高反光材质（如金属、玻璃）：推荐采用白色漫反射或同轴漫反射环形光源，以此有效降低眩光现象，从而更清晰地显现表面缺陷。

哑光/塑料材质：采用白色直射环形光源，可显著凸显材质的纹理与轮廓。

透明材质（如玻璃）：通常需借助背光或特定视角才能显现，而环形光源则能有效地探测出表面划痕及边缘的瑕疵。

3. 尺寸测量与定位

应用领域：包括对机械零件（如轴、孔、齿轮、法兰盘）的外径、内径、角度以及位置度的精确测量；对产品外形尺寸的检测；以及机器人引导抓取与放置过程中的精准定位。

光源优势：

凸显边缘优势： 此乃环形光最为显著的特点。其鲜明的明暗界限，构成了精确边缘提取与尺寸测量的坚实基础。

削弱阴影效果：采用环绕照明技术，可显著减弱物体边缘的阴影，使其变得更为柔和且对称，这对于亚像素级边缘检测算法的准确性具有积极作用。

安装便捷：紧邻镜头，视野与照明中心完美重合，极大简化了标定过程。

优选方案：白色直射环形光源广泛应用于各类场合。针对反光性能较高的部件，漫反射型光源则更为适宜。

4. 字符识别/条码读取

应用领域：涵盖产品表面激光刻蚀标识、点阵图案、丝网印刷文字以及标签中的条形码与二维码识别；适用于金属、塑料、玻璃、纸张等各式材料的OCR与OCV识别技术。

光源优势：

提升字符与条码的对比度：不论是采用凸起（激光雕刻）或是凹陷（冲压）技术形成的字符条码，抑或是平面印刷的版本，环形光源均能有效通过侧向照明手段，显著提高其与背景之间的对比度。

均匀照明：保障识别区域整体亮度均衡，从而提升读取效率和识别精确度。

曲面适应性：针对圆柱形物体（例如饮料罐、电池）上的条码，环形光源能够实现全方位的环绕照明，有效避免因曲面造成的局部照明不足问题。

典型选择：

字符的凸起与凹陷：使用白色直射的环形光源（低角度照射效果尤佳）。

平面印刷字符与条码：其表面颜色以白色直射或漫反射为佳，具体取决于所用材质的反射特性。在特定情况下，使用红色光源能够有效提升某些背景的对比度。

5. 医疗与生命科学：

应用领域：包括药片与胶囊的漏片、裂损、颜色不均及刻印识别；针对注射器针头与针管的瑕疵探测；对透明药液中杂质和气泡的检测；医疗器械组装的完整性检验；以及培养皿中细胞数量的计数（需借助低角度环形光以强化边缘识别）。

光源优势：

彰显细节魅力：精准呈现药片上的刻字、针尖的轮廓以及微小的瑕疵。

均匀照明：专为药瓶、注射器等圆柱形或规则物体设计，确保照明均匀分布。

无影技术：有效降低阴影，便于直观观察透明物体内部结构，例如药液等。

兼容性方面：本产品可完美适配显微镜，实现无缝连接。

优选配置：大多采用白色或同轴漫反射环形光源，旨在降低玻璃与塑料包装的反射干扰。对于特定应用，如内窥镜的清洗与检测，则可能需选用特定角度或颜色的环形光源。

6. 包装印刷检测：

适用领域：包括对包装盒的印刷图案、色彩以及套印精度的严格检验；对标签贴附位置、倾斜度、气泡缺陷的精准探测；对瓶盖螺纹、压痕以及是否完好无损的细致核查；对易拉罐拉环开启状态的准确判断；以及对包装袋封口完整性的全面检测。

光源优势：

提升纹理与轮廓辨识度：专注于识别印刷瑕疵、封口纹饰以及瓶盖螺纹。

强调边缘检测：此功能适用于精确定位包装盒的角点，以及检测标签边缘与盒体的贴合状态。

均匀照明，广泛覆盖：采用大型环形光或环形光组合，能够有效照亮较大的包装表面，确保光线分布均匀。

优选配置：针对材质特性，挑选适宜的直射或漫射式白色光源。此外，彩色环形光亦常被采纳，以强化特定色彩的对比度或精准辨识色差。

7. 特殊应用：

低角度照明： 此照明方式中，环形光源的布置极为低矮，几乎与物体表面保持平行。它特别适用于探测极其细微的表面起伏，例如纸币上的防伪线、超细划痕以及指纹采集等。

高级分区与多角度环形光控制：此类高级环形光具备独立调节各区域或角度LED亮灭的功能。通过巧妙组合多样化的照明模式，一套系统便能在单一平台下实现对多种特征的检测，或有效抑制复杂的反光现象。

三、选型关键点

尺寸方面，内径必须超出镜头的外径，同时外径应全面覆盖视野范围。若内径过大，将导致光效浪费；反之，若内径过小，则会产生暗角。

2. 照明角度解析：采用低角度照明（小于30度）时，纹理与轮廓的细节得以显著凸显；而高角度照明（超过60度）则能实现光线分布的均匀性，但立体效果相对减弱。在实际应用中，30度、45度、60度以及90度（垂直方向）是较为常见的照明角度选择。

3. 分类：直射型、漫反射型与同轴漫反射型（根据材质的反射特性及需强调的特定效果进行挑选）。

4. 色彩选择：白光应用最为广泛。红光因其出色的穿透力，非常适合用于透明材质或强化材质对比度。蓝光则适用于检测橙黄色背景上的特定特征，例如在铜板表面发现的绿色油污瑕疵。而红外光与紫外光则常用于特定的检测场合。

5. 亮度与均匀性考量：确保目标视野范围内具备充足且分布均匀的光照。

6. 工作距离考量：光源照明效果的呈现会随着工作距离的不同而有所差异，因此在实际安装过程中，需对安装距离进行周密考虑。

四、 总结

环形光源凭借其结构之简明、安装之便捷、边缘轮廓强调之突出以及照明均匀性之优良，堪称机器视觉检测领域的“万能之选”。它几乎囊括了从精密电子制造到大规模包装、从尺寸精准测量到缺陷识别、从字符识别到定位引导的几乎所有基础视觉检测需求。深刻领会其运作机制、不同型号的特性及其适用场合，是实现机器视觉解决方案设计和实施的至关紧要的一环。在实践应用中，环形光源往往作为首选的试验光源，亦常成为方案实施中不可或缺的可靠核心光源。