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可見光是什麼?機器視覺可見光完整介紹|波長、RGB與工業光源應用

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可見光是什麼?

可見光(Visible Light)是人眼可以感受到的電磁波範圍。

在一般工程與光學應用中,常以約 380~780 nm 作為可見光的概略範圍,不同資料來源的邊界可能略有差異。

可見光包含不同波長,而人眼會將不同波長感受到不同顏色,例如:

  • 紫色
  • 藍色
  • 綠色
  • 黃色
  • 橙色
  • 紅色

在機器視覺中,可見光也是 LED 工業光源的重要應用波段。

可見光的波長是多少?

一般工程上常將可見光範圍約定為:

380~780 nm

其中:

  • nm = nanometer
  • 1 nm = 10⁻⁹ 公尺

可概略理解為:

顏色 約略波長
紫色 380~450 nm
藍色 450~495 nm
綠色 495~570 nm
黃色 570~590 nm
橙色 590~620 nm
紅色 620~780 nm

這些數值是概略分類,並不是絕對的顏色分界。

紅光、綠光、藍光有什麼差別?

最大的差異在於波長不同,以及產品對不同波長的反射、吸收特性不同。

因此同一個產品使用不同顏色光源時,相機可能得到不同的:

  • 灰階
  • 對比
  • 邊緣
  • 反射
  • 瑕疵特徵

例如某些表面使用紅光時對比不足,改用藍光後可能產生更明顯的影像差異。

所以機器視覺選擇光源時,不應單純認為某一種顏色永遠最好,而是要看:

哪一種波長能讓目標特徵最容易被辨識。

機器視覺為什麼需要可見光?

因為相機需要取得足夠且穩定的影像資訊。

例如產品表面存在細微刮傷,如果環境光下刮傷與背景的亮度差異非常小,相機取得的影像可能很難分析。

透過改變:

  • 光源波長
  • 光源方向
  • 光源形式
  • 光源亮度

可以讓某些原本不明顯的特徵產生更高的影像對比。

因此機器視覺光源的目的不是單純:

「把產品照亮」

而是:

「讓需要檢測的特徵被看見。」

機器視覺一定要使用白光嗎?

不一定。

白光只是機器視覺中常見的照明方式之一。

實際上可以依照產品與檢測需求選擇:

  • 白光
  • 紅光
  • 綠光
  • 藍光
  • 其他特殊波段

例如產品顏色本身就是檢測條件時,白光可能是常見的起點。

但如果主要檢查:

  • 刮傷
  • 毛邊
  • 表面紋理
  • 金屬反射
  • 輪廓

則可能需要測試其他波長與照明方式。

紅光為什麼常用於機器視覺?

紅光是工業 LED 光源中相當常見的選項。

常見應用包括:

  • 定位
  • OCR
  • Barcode
  • 輪廓檢測
  • 有無檢測
  • 外觀檢測

紅光的優點之一是 LED 光源與相關照明產品成熟、容易取得。

不過不能直接將「紅光」視為所有機器視覺應用的最佳選擇,實際仍需要搭配產品材質與檢測目標確認。

藍光適合什麼機器視覺檢測?

藍光的波長比紅光短,在某些材料與表面條件下,可能產生不同的反射效果。

因此藍光可以評估於:

  • 金屬表面
  • 表面瑕疵
  • 印刷
  • 特定顏色產品
  • 高對比檢測

尤其在產品表面反射或顏色對比不容易處理時,改變光源波長有時比單純增加相機解析度更能改善影像。

綠光可以用於機器視覺嗎?

可以。

綠光也是工業視覺中常見的照明選項。

依照產品材質與影像條件,可以應用於:

  • 印刷
  • PCB
  • 表面檢查
  • 特定顏色零件
  • Pattern Match

不過光源實際效果仍應透過樣品測試確認,而不是只依照光源顏色決定。

為什麼同一個產品使用不同顏色的光,影像會不一樣?

因為產品表面對不同波長的光,可能具有不同的:

  • 反射率
  • 吸收率
  • 散射特性

因此同一個物體使用不同光源照明後,相機取得的影像可能出現不同的:

  • 亮度
  • 灰階
  • 對比
  • 邊緣
  • 紋理

所以在機器視覺中,光源顏色可以被視為一種影像對比控制工具。

黑色物體一定要使用白光嗎?

不一定。

黑色物體在不同波長下可能具有不同的反射特性。

而實際影像也會受到:

  • 光源波長
  • 光源角度
  • 光源形式
  • 表面材質
  • 表面粗糙度
  • 鏡頭
  • 相機 Sensor
  • 曝光

等因素影響。

因此不能簡單用:

黑色產品 → 白光

直接決定。

實際 AOI 專案通常仍需要透過樣品測試確認。

環形光是什麼?

環形光(Ring Light)是機器視覺非常常見的光源。

通常安裝於鏡頭周圍,使光線從相機附近照射產品。

常見應用:

  • 外觀檢查
  • OCR
  • Barcode
  • QR Code
  • 定位
  • 有無檢測

環形光的實際效果仍會受到工作距離、產品表面、光源角度與光源尺寸影響。

背光是什麼?

背光(Backlight)是將光源放在產品後方,讓產品與背景形成明顯的明暗差異。

例如:

背光 → 產品 → 相機

產品通常會形成清楚輪廓。

因此背光非常適合:

  • 尺寸量測
  • 外輪廓
  • 孔洞
  • 邊緣
  • 有無檢測

如果目標是取得穩定輪廓,背光通常是一個重要的光源方案。

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