在機器(qi)視覺檢(jian)測(ce)中(zhong)，光源的(de)選擇與(yu)打光方(fang)(fang)(fang)式(shi)往往決(jue)定(ding)了項(xiang)目(mu)的(de)成敗(bai)。同樣(yang)是(shi)檢(jian)測(ce)一個(ge)零件，用(yong)(yong)(yong)錯光，它(ta)就是(shi)一團黑影；用(yong)(yong)(yong)對(dui)光，它(ta)便清晰可見(jian)。今天(tian)我們就來深入扒一扒機器(qi)視覺檢(jian)測(ce)中(zhong)五種(zhong)常見(jian)打光方(fang)(fang)(fang)式(shi)的(de)原(yuan)理、適用(yong)(yong)(yong)場景，以(yi)及每種(zhong)照明(ming)方(fang)(fang)(fang)式(shi)常用(yong)(yong)(yong)的(de)光源類型，幫你快速找到“對(dui)的(de)光”。

 1. 高角度照明

原理簡述：  

光線以高(gao)角(jiao)度（通常與物體(ti)表面呈45°以上，甚至接近垂直(zhi)）照(zhao)射被測(ce)物體(ti)。大部分光(guang)(guang)線(xian)經(jing)物體(ti)表面直(zhi)接反(fan)射進入鏡頭，使平坦區域顯(xian)得明亮，而凹凸或傾斜(xie)部分則因(yin)為光(guang)(guang)線(xian)反(fan)射偏(pian)離鏡頭而顯(xian)得較暗。這(zhe)種方式也叫明場照(zhao)明。

常用光源：  

 環形光源（0度(du)環光(guang)）：提供(gong)均(jun)勻的高角度(du)照明，特別適合字符識別、基板(ban)檢(jian)測、外觀有(you)無(wu)檢(jian)測等。 

 條(tiao)形光源：可組合成(cheng)任意角度(du)，常用(yong)于大(da)尺(chi)寸平面或需要定向照明的場(chang)合。 

 點(dian)光(guang)源：配(pei)合(he)遠心(xin)鏡頭(tou)使用，可產生高(gao)亮、集中的光(guang)斑，適用于小(xiao)視野高(gao)精度檢(jian)測(ce)。

典型(xing)應(ying)用：  

l  印刷字(zi)符(fu)識別 

l  電路板焊盤檢測 

l  平整表面的劃痕或(huo)異(yi)物檢測(ce)（如(ru)果瑕疵能(neng)引起漫反射，也會變暗）

 2. 低角度照明

原(yuan)理簡述(shu)：  

光(guang)線以近乎平行(xing)于(yu)被測表面(mian)的低角度(du)（通常小于(yu)15°）掠過物體。光滑表面(mian)產生鏡面(mian)反(fan)射，光線無(wu)法進(jin)入(ru)相機，呈現暗場背景；而劃痕、凸起或凹陷等缺(que)陷會改變光線方(fang)向，產生漫(man)反(fan)射，使光線進(jin)入(ru)相機，呈現出(chu)明(ming)亮的(de)線條。這就是(shi)暗場照(zhao)明(ming)。

常用光源：  

 低角度環形光源：光線從四周低角度射(she)向物體，均勻突出各個(ge)方向的缺陷。 

 線(xian)光源(yuan)：與線(xian)陣相機配合(he)，適(shi)合(he)檢測連(lian)續運(yun)動(dong)的帶(dai)狀(zhuang)材料（如薄膜、金屬帶(dai)）上(shang)的劃痕(hen)。 

 點光(guang)源(yuan)加柱面鏡：可形成一條(tiao)細長的光(guang)帶，定(ding)向(xiang)照亮特定(ding)區域的微細劃(hua)痕。

典型應用(yong)： 

l  金屬、玻璃(li)、塑料表面的劃傷(shang)、壓痕檢(jian)測(ce) 

l  透明薄(bo)膜(mo)或(huo)玻(bo)璃中的雜(za)質、氣泡檢測 

l  壓印字(zi)符(fu)（如金屬(shu)工件上的激光雕刻凹凸字(zi)符(fu)）的清晰成像

 3. 背光照明

原理簡述：  

將光源放置(zhi)于被測物(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)正后方，相(xiang)機(ji)拍(pai)攝物(wu)體(ti)(ti)的(de)(de)輪廓(kuo)剪影。光線直接(jie)射入相(xiang)機(ji)，物(wu)體(ti)(ti)遮擋部分(fen)形(xing)成(cheng)黑色影像，背景(jing)明亮(liang)，產生極高(gao)對比度的(de)(de)圖像。這種方式完全忽略(lve)表面特征，只(zhi)提取外形(xing)信(xin)息(xi)。

常(chang)用光源： 

 背(bei)光(guang)源(yuan)（面光(guang)源(yuan)）：由高密度LED陣列組成(cheng)，發光(guang)均勻，是背(bei)光(guang)檢測的主力。 

 平行背光源(yuan)：配(pei)合遠(yuan)心(xin)鏡頭使用(yong)，可消除邊緣的衍(yan)射效應(ying)，實現超高(gao)精度測量。 

 側背(bei)光：將光源(yuan)置于(yu)物(wu)體側面，利用反(fan)射或(huo)透(tou)射，適(shi)用于(yu)透(tou)明物(wu)體的邊(bian)緣檢測。

典型應用： 

l  精密尺寸測量（如齒輪、螺絲、電子(zi)元件的長寬、孔(kong)徑等） 

l  外形(xing)檢測(ce)（如零(ling)件(jian)缺失、毛刺、通孔(kong)堵塞） 

l  透明(ming)物體(ti)的雜(za)質或氣泡檢測（利(li)用透射原理）

 4. 多角度照明(ming)（漫射照明(ming)）

原理簡述(shu)：  

光線通過球體(ti)內壁(bi)的漫反(fan)射涂層多(duo)次反(fan)射后，從各個(ge)角度均勻地照射在被測物體(ti)上。這(zhe)相當(dang)于(yu)從無(wu)數個(ge)方向(xiang)對(dui)物體(ti)進行照明，消除了單一(yi)方向(xiang)光源造(zao)成的強烈反(fan)光和陰(yin)影(ying)，尤其(qi)適合拍攝曲面、高反(fan)光或復(fu)雜結構的物體(ti)。

常用光源： 

 穹頂(ding)光(guang)源(yuan)（圓頂(ding)光(guang)源(yuan)）：呈半(ban)球形，內壁(bi)涂有高反射(she)漫射(she)涂層(ceng)，光(guang)線均勻柔和(he)。 

 碗狀(zhuang)光源：類似穹頂，但底部開口(kou)更小，適合深腔物體的照明。 

 環形光(guang)源加漫(man)射(she)板：在普通環形光(guang)源前加裝半透明漫(man)射(she)板，也(ye)能實現一定(ding)程度的漫(man)射(she)效果，但均勻(yun)性(xing)略(lve)遜(xun)于穹(qiong)頂光(guang)源。

典(dian)型應用： 

l  球(qiu)(qiu)形物體（如球(qiu)(qiu)軸承、玻璃球(qiu)(qiu)）的表(biao)面檢測(ce) 

l  高(gao)反光金屬件（如手(shou)機外(wai)殼、精(jing)密模具）的外(wai)觀(guan)檢查 

l  電(dian)路板(ban)上多(duo)種元件的全貌成像（消(xiao)除(chu)元件間的陰(yin)影(ying)）

 5. 同軸照明

原理簡述：  

通過內置(zhi)的(de)分光(guang)鏡(jing)(jing)（半透半反鏡(jing)(jing)）使光(guang)源路徑與成像路徑同軸(zhou)。光(guang)線從(cong)側(ce)面(mian)(mian)射向分光(guang)鏡(jing)(jing)，反射后垂直(zhi)照射物體(ti)，物體(ti)的(de)反射光(guang)再次穿過分光(guang)鏡(jing)(jing)進入相機。這樣，光(guang)線以(yi)零角度垂直(zhi)照射物體(ti)，鏡(jing)(jing)面(mian)(mian)表(biao)面(mian)(mian)會呈現均勻明亮的(de)背景，而任何凹凸、劃痕(hen)或污染物都會因散(san)射而變(bian)暗，形成高對(dui)比度圖(tu)像。

常用(yong)光源： 

 同(tong)軸光(guang)源(yuan)：專(zhuan)為(wei)同(tong)軸照明設計，內置分光(guang)鏡和LED陣列(lie)，結構緊湊，均勻性(xing)好。 

 帶同(tong)軸照明的遠(yuan)心(xin)鏡(jing)頭(tou)：鏡(jing)頭(tou)內部集成同(tong)軸照明模(mo)塊，適合高(gao)精度測量。 

 點光源(yuan)加半透半反鏡：可自行搭建，但均勻性和穩定(ding)性不(bu)如專用同軸光源(yuan)。

典(dian)型(xing)應用： 

 晶圓、硅片、液晶玻璃的表面(mian)瑕疵檢測 

 高(gao)反光金屬上(shang)的(de)二(er)維碼(ma)、字符識別 

 鏡面(mian)、拋光面(mian)的劃痕和臟污檢測(ce)

總結：如何選(xuan)擇對的(de)“光”？

在實(shi)際項目中，選擇打光方式可遵循“三步走”原(yuan)則(ze)：

1. 明確檢測目標：是(shi)(shi)看尺寸（選背光），還(huan)是(shi)(shi)看表面瑕疵（選低(di)角(jiao)度(du)(du)或同軸），或者是(shi)(shi)識(shi)別字符（選高角(jiao)度(du)(du)或漫射）？ 

2. 分(fen)析(xi)材(cai)質特性：高(gao)反光(guang)(guang)(guang)材(cai)質優(you)先考(kao)慮同軸或穹頂(ding)光(guang)(guang)(guang)源；粗糙表面用高(gao)角(jiao)(jiao)度(du)即可；透明物體則背光(guang)(guang)(guang)或低角(jiao)(jiao)度(du)更佳。 

3. 實驗(yan)(yan)驗(yan)(yan)證角度：理論角度是起點，實際架設時微調(diao)幾度，往往能(neng)獲得意想不到的對比度提升。

光，是機器視覺(jue)的(de)(de)“靈魂(hun)”。掌握(wo)這五種打光方式(shi)，再配合(he)恰當(dang)的(de)(de)光源類型，你(ni)也能輕松(song)讓“一坨黑影”變成“清晰可見”的(de)(de)完(wan)美圖(tu)像。希望本文能為你(ni)提供(gong)實(shi)用的(de)(de)參考，如果你(ni)有具體的(de)(de)檢測(ce)難(nan)題，歡迎(ying)隨(sui)時交流探討(tao)！