视觉检测中常见的几种打光方式

在机器视觉检测中，光源的选择与打光方式往往决定了项目的成败。同样是检测一个零件，用错光，它就是一团黑影；用对光，它便清晰可见。今天我们就来深入扒一扒机器视觉检测中五种常见打光方式的原理、适用场景，以及每种照明方式常用的光源类型，帮你快速找到“对的光”。

 1. 高角度照明

原理简述：  

光线以高角度（通常与物体表面呈45°以上，甚至接近垂直）照射被测物体。大部分光线经物体表面直接反射进入镜头，使平坦区域显得明亮，而凹凸或倾斜部分则因为光线反射偏离镜头而显得较暗。这种方式也叫明场照明。

常用光源：  

 环形光源（0度环光）：提供均匀的高角度照明，特别适合字符识别、基板检测、外观有无检测等。 

 条形光源：可组合成任意角度，常用于大尺寸平面或需要定向照明的场合。 

 点光源：配合远心镜头使用，可产生高亮、集中的光斑，适用于小视野高精度检测。

典型应用：  

l  印刷字符识别 

l  电路板焊盘检测 

l  平整表面的划痕或异物检测（如果瑕疵能引起漫反射，也会变暗）

 2. 低角度照明

原理简述：  

光线以近乎平行于被测表面的低角度（通常小于15°）掠过物体。光滑表面产生镜面反射，光线无法进入相机，呈现暗场背景；而划痕、凸起或凹陷等缺陷会改变光线方向，产生漫反射，使光线进入相机，呈现出明亮的线条。这就是暗场照明。

常用光源：  

 低角度环形光源：光线从四周低角度射向物体，均匀突出各个方向的缺陷。 

 线光源：与线阵相机配合，适合检测连续运动的带状材料（如薄膜、金属带）上的划痕。 

 点光源加柱面镜：可形成一条细长的光带，定向照亮特定区域的微细划痕。

典型应用： 

l  金属、玻璃、塑料表面的划伤、压痕检测 

l  透明薄膜或玻璃中的杂质、气泡检测 

l  压印字符（如金属工件上的激光雕刻凹凸字符）的清晰成像

 3. 背光照明

原理简述：  

将光源放置于被测物体的正后方，相机拍摄物体的轮廓剪影。光线直接射入相机，物体遮挡部分形成黑色影像，背景明亮，产生极高对比度的图像。这种方式完全忽略表面特征，只提取外形信息。

常用光源： 

 背光源（面光源）：由高密度LED阵列组成，发光均匀，是背光检测的主力。 

 平行背光源：配合远心镜头使用，可消除边缘的衍射效应，实现超高精度测量。 

 侧背光：将光源置于物体侧面，利用反射或透射，适用于透明物体的边缘检测。

典型应用： 

l  精密尺寸测量（如齿轮、螺丝、电子元件的长宽、孔径等） 

l  外形检测（如零件缺失、毛刺、通孔堵塞） 

l  透明物体的杂质或气泡检测（利用透射原理）

 4. 多角度照明（漫射照明）

原理简述：  

光线通过球体内壁的漫反射涂层多次反射后，从各个角度均匀地照射在被测物体上。这相当于从无数个方向对物体进行照明，消除了单一方向光源造成的强烈反光和阴影，尤其适合拍摄曲面、高反光或复杂结构的物体。

常用光源： 

 穹顶光源（圆顶光源）：呈半球形，内壁涂有高反射漫射涂层，光线均匀柔和。 

 碗状光源：类似穹顶，但底部开口更小，适合深腔物体的照明。 

 环形光源加漫射板：在普通环形光源前加装半透明漫射板，也能实现一定程度的漫射效果，但均匀性略逊于穹顶光源。

典型应用： 

l  球形物体（如球轴承、玻璃球）的表面检测 

l  高反光金属件（如手机外壳、精密模具）的外观检查 

l  电路板上多种元件的全貌成像（消除元件间的阴影）

 5. 同轴照明

原理简述：  

通过内置的分光镜（半透半反镜）使光源路径与成像路径同轴。光线从侧面射向分光镜，反射后垂直照射物体，物体的反射光再次穿过分光镜进入相机。这样，光线以零角度垂直照射物体，镜面表面会呈现均匀明亮的背景，而任何凹凸、划痕或污染物都会因散射而变暗，形成高对比度图像。

常用光源： 

 同轴光源：专为同轴照明设计，内置分光镜和LED阵列，结构紧凑，均匀性好。 

 带同轴照明的远心镜头：镜头内部集成同轴照明模块，适合高精度测量。 

 点光源加半透半反镜：可自行搭建，但均匀性和稳定性不如专用同轴光源。

典型应用： 

 晶圆、硅片、液晶玻璃的表面瑕疵检测 

 高反光金属上的二维码、字符识别 

 镜面、抛光面的划痕和脏污检测

总结：如何选择对的“光”？

在实际项目中，选择打光方式可遵循“三步走”原则：

1. 明确检测目标：是看尺寸（选背光），还是看表面瑕疵（选低角度或同轴），或者是识别字符（选高角度或漫射）？ 

2. 分析材质特性：高反光材质优先考虑同轴或穹顶光源；粗糙表面用高角度即可；透明物体则背光或低角度更佳。 

3. 实验验证角度：理论角度是起点，实际架设时微调几度，往往能获得意想不到的对比度提升。

光，是机器视觉的“灵魂”。掌握这五种打光方式，再配合恰当的光源类型，你也能轻松让“一坨黑影”变成“清晰可见”的完美图像。希望本文能为你提供实用的参考，如果你有具体的检测难题，欢迎随时交流探讨！