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应用与解决方案 Applications & Solutions

紫外照明
在机器视觉应用中应用紫外照明

对于检查塑料、油漆和标签的开发者而言，紫外（UV）照明能显示出
可见光无法显示出的缺陷。

文/ Matt Pinter，Smart Vision Lights公司

许多机器视觉系统使用 获图像。在紫外 - 荧光成像中，用紫
Stokes’ shift
390~700nm 的可见光 LED 照明组件 外光照射物体表面，在添加有荧光增
为产品提供照明。虽然这些照明组件 白剂的涂料、塑料、印刷油墨和染料
被系统设计人员广泛应用，但是市场 等产品中，这些荧光材料将吸收紫外 Absorption Emission
对于塑料、油漆、印刷油墨和染料等 辐射，然后发射出波长更长的荧光。
产品的检测需求日益增加，而这些产 吸收峰位波长和发射峰位波长之间的
品检测更适合采用紫外（UV）照明。 差，称为斯托克斯位移（Stokes shift）
过去，这些产品的检测受到了紫外光 （见图 1）。
450 500 550 600 650 700
源成本过高的限制。然而，随着低成 Wavelength (nm)
本紫外 LED 照明的出现，这些应用 紫外-荧光成像
图1：荧光材料吸收紫外光后发射出波长更长的荧
正变得越来越便宜。 哪种紫外光源和相机可以在特定 光。吸收峰位波长和发射峰位波长之间的差，称为
斯托克斯位移。
紫外线（UV）是波长 10~400nm 的应用中使用，通常需要反复试验。
的电磁辐射，分三个不同的波段。 话虽如此，但是在紫外 - 荧光成像应 外光较为敏感。因此，当用于紫外
300~400nm 称为近紫外波段，这个 用中，尽可能多地向物体施加紫外照 荧光应用时，可能会在紫外光源和可
波段又分为 UV-A（315~400nm）和 明非常重要，因为物体吸收紫外光后 见荧光之间发生干扰。为了克服这
UV-B（280~315nm）两个子波段。 的发射光比吸收光具有更长的波长， 个问题，可以使用紫外阻挡滤光片来
UV-C 波段位于 300nm 以下，覆盖 因此发射光的能量更低。使用仅允许 防止紫外光干扰需要被相机图像传感
100~280nm 波长。机器视觉常用的紫 部分光谱通过的彩色带通滤波器也非 器所捕获的波长。在典型的荧光成
外波长位于 UV-A 波段，最常用的有 常必要。 像应用中，通常发射青色光，470nm
365nm 和 395nm。 需要这种带通滤波器的原因是， 或 505nm 带通滤光片将让青色光通
紫外光可用于机器视觉应用中， 今天许多 CCD 和 CMOS 相机都对紫 过、同时阻挡所有其他波长，因此能
用于检测用可见光无法检测到的特
征。由于紫外光能被许多材料吸收，
所以可以捕获产品表面的图像，并
且由于紫外光具有比可见光更短的波
长，因此能被产品的表面特征散射。
紫外照明能以两种不同的方式应
用到机器视觉系统中。在反射紫外成
像应用中，用紫外光照射物体，并使
图2：Smart Vision Lights公司开发了一种色彩盒测试仪，其允许设计人员使用365nm和395nm光照明产品，
用对紫外光敏感的单色或彩色相机捕 并了解哪个波长最有效。

32 Sep/Oct 2017 视觉系统设计 Vision Systems Design China