机器视觉光源的特点及选择应用

机器视觉光源是在机器视觉系统中用于增强摄像头捕捉图像的质量和清晰度。光源的作用远不止照亮物体，而是通过控制光线在物体表面的反射，突出需要检测的特征。例如，在工厂流水线上检查产品缺陷时，合适的光源能让缺陷与正常部分形成鲜明对比，从而提高检测精度。

近年来，光源技术不断进步。现代LED光源不仅提供可见光，还包括紫外线、近红外线，甚至短波红外线（SWIR，1050-1650纳米）。此外，多光谱和超光谱照明技术通过捕捉不同波长的光，为系统提供更详细的物体信息 。

好的机器视觉打光应具备以下三个关键特点：

1.高对比度

对比度是指目标特征与背景之间的灰度差异。高对比度使特征更容易被系统区分。例如，在检测螺丝时，如果光源能让螺丝头部与背景形成明显亮度差异，系统就能轻松识别。好的光源应最大化需要检测特征与背景的对比度，同时最小化无关部分的干扰。

2.足够亮度

光源亮度不足会导致图像噪声增加，降低系统准确性。亮度不够时，可能需要增大摄像头光圈，这会减少景深，影响图像质量。此外，亮度不足还会使自然光等随机光源对系统的影响更大。因此，选择更亮的光源通常是更好的选择。

3.鲁棒性

好的光源应对物体位置的变化不敏感。无论物体在摄像头视野中的位置或角度如何变化，照明效果应保持一致。方向性过强的光源可能导致镜面反射，增加高亮区域的干扰，不利于特征提取。

常见的照明技术不同的照明技术适用于不同场景，以下是六种常见技术：

1.通用照明

使用环形灯或点状灯，提供均匀照明，适合表面平整的物体。环形灯易于安装，常用于漫反射表面的检测。

2.背光照明

光源位于物体和摄像头之间，产生强烈对比，适合检测透明物体轮廓或测量尺寸。例如，可用于检查硬币直径，但无法区分正反面。

3.同轴照明

光源与摄像头轴向一致，通过半反射镜将光线投射到物体表面，适合镜面反射的平面物体，如电路板检测。

4.漫反射穹顶照明

使用半球形光源提供均匀漫反射光，减少阴影和镜面反射，适合复杂形状或高反射表面的物体，如组装电路板。

5.暗场照明

低角度照明，突出物体表面的纹理或凸起部分，适合检测表面缺陷或纹理变化。

6.结构光

投射特定几何形状的光（如线形或网格），用于三维测量或表面缺陷检测，常涉及激光或光纤。

此外，新型多光谱和超光谱照明技术通过使用多种波长的光，提供更丰富的物体信息，适用于高级检测任务。