2.2.1 光源选型的基本标准

- 均匀性良好：在有效照射区域内灰度波动小，图像一致性高。

- 光谱覆盖广：能够适应不同材料与表面的检测需求。

- 照明强度充足：提升信噪比，利于后续图像处理和特征提取。

- 使用寿命与稳定性高：在长时间运行中持续稳定提供照明环境。

- 成本低且易于现场定制：便于实现不同形状与安装方式的需求。

2.2.2 光源的分类与应用

- 总体分为自然光照与人工光源两大类；以光照强度、色温及几何形状来描述光源特性。

- 在不锈钢表面缺陷检测等应用中，应结合待测目标的颜色、材质、形状，综合考虑光强、光路与光谱等因素，通常优先采用明场照明以抑制外界干扰。

- 常见光源及其典型特点（概览）：

- 卤素灯：光效中等，发热大，价格低，体积小，适合低成本小型场景。

- 荧光灯：价格低，适合大面积照明，寿命适中。

- LED灯：功耗低、发热少、寿命长、光谱范围广、可组合出多样化形状，广泛应用于各类照明场景。

- 氙灯：光强高、响应快，适合需要高亮度的场景。

- 激光：方向性强、单色性好、相干性高，通常用于特定的高对比度检测。

- 结论：LED光源因综合优势最为常用，适用于多种工况的照明需求。

2.2.3 颜色相关检测

- 光源颜色对成像结果有显著影响，主要体现在色表与显色性两个方面。

- 色表（光源观感颜色）：光源发出光的颜色，受色温影响，冷光偏蓝，暖光偏红。

- 显色性：光照射物体后，反射光对物体真实颜色的呈现能力。

- 不同颜色光源的适用场景（要点摘要）：

- 白光：色温较高偏蓝，色域广，适合拍摄彩色图像，通用性强。

- 蓝光：430–480 nm，常用于金属件、钢轨等表面检测，提升对比度。

- 红光：600–720 nm，透过暗色材料、背光透光检测时有优势，能提高对比度。

- 绿光：510–530 nm，适用于某些背景对比需要，常与红色或蓝色背景搭配使用。

- 红外光（940 nm 常用）：不可见，透光性强，多用于 LCD、安防等场景。

- 紫外光（如385 nm）：穿透力强，适用于证件、布料表面缺陷等特殊检测。

- 利用互补色提高缺陷对比度：通过在色环上选择与目标缺陷颜色互补的光源，可以显著增强缺陷相对于背景的对比度。例如在白底红字的场景中，若想抑制背景的干扰可考虑使用与红色互补的光源来增强红色文字的可区分度。

- 背景色与被测对象颜色的关系：若背景与目标颜色接近，可选近似或相反色光源以放大差异；若需要获取目标颜色信息，则可使用白光等综合光源。

2.2.4 常见的打光方式

- 高角度照射：光束集中、亮度高、覆盖面积较小，适用于标签、孔径定位等局部区域检测（常选用30°、45°、60°、75°等角度环光）VSport。

- 低角度照射：对表面微观不平整的表现力强，适合检测微裂纹、划痕等细节（如90°环光、90°条光）。

- 垂直照射：覆盖面积大、照明均匀，适合大面积基底或线路板的定位与检测（0°环光、面光源）。

- 背光照射：光源与相机同轴在被测物体后方，突出物体轮廓，常用于尺寸测量、形状判断等场景（背光源、平行背光源）。

- 多角度照射：RGB三色光在不同角度的组合照明，可实现对焊点、球形物体、异形件等的三维信息提取（AOI场景常用）。

- 半球积分照明（圆顶光）：360°底部发光，碗状内壁发射，适用于曲面金属表面文字与缺陷检测。

- 同轴光照明与平行同轴光：前端设漫反射板，通过二次光源实现近似平行光，适用于半导体、PCB、金属件表面成像与微小元件测量。

- 其他光源与组合：如护照检测、环形光+同轴光混合等，适应不同缺陷对位需求；多色组合光源有助于应对不同颜色工件。

2.2.5 辅助光学器件

- 反射镜：调整光路与角度，拓展安装空间。

- 分光镜：通过镀膜实现不同光路的分配，常用于实现同轴照明。

- 棱镜：将混合光分离为较为单一的光谱成分。

- 偏振片：消除非金属表面的反光，透明/半透明材料的应力检测也有应用。

- 漫射片：使照明更均匀、减少不必要的反光。

- 光纤：将光束导入狭小空间，提高光源布置灵活性。

2.2.6 光源选型的要领

- 条光选型要点

- 条光宽度应覆盖检测距离及目标区域，避免亮度不均或覆盖不足。

- 条光长度要匹配待照亮的位置，安装高度影响边缘亮度均匀性。

- 对高反光目标可增设漫射板；对黑暗/不反光材料则可去除漫射板以提高亮度。

- 环光选型要点

- 了解光源安装距离，排除不合适的角度光源；安装高度越高，需选择直径相对更大的环光。

- 目标面积较小且特征在中部时，优选小直径的0度/低角度光源。

- 边缘特征明显时，选用90°环光或大直径高角度环光。

- 表面出现划痕时，优选短波长光源以提升对比度。

- 条形组合光选型要点

- 不必拘泥于单一型号，可根据目标形状和大小进行多光源组合以覆盖全局特征。

- 组合时需考虑安装高度及四周特征点的长度宽度，选用匹配的组合光源。

- 背光源/平行背光源选型要点

- 按目标大小选取合适背光尺寸，避免因边缘遮挡导致亮度失真。

- 背光边缘区域亮度可能低于中间，尽量将目标放置在背光的中部区域。

- 一般在轮廓检测中偏好短波长光源，因其衍射较弱、边缘更清晰。

- 光源与目标距离通过试验调整，距离并非越近越好，也非越远越好。

- 液位检测可采用背光侧立安装；圆轴类、螺旋件可优先选择平行背光。

- 同轴光选型要点

- 关注发光面积，需与目标尺寸匹配；发光面积通常建议大约为目标尺寸的1.5–2倍以确保均匀性。

- 安装时尽量不要过高，以避免光斑不均，影响检测效果。

- 平行同轴光要点

- 主要用于划痕等检测，特性不同于普通同轴光，不能简单替代。

- 其他要点

- 结合特征点面积、产品特性、材料、安装空间等因素综合选择光源。

- 充分考虑现场环境与设备组合，以实现稳定、可重复的检测效果。

案例分析：酒瓶盖条码检测

- 检测内容：条码识别与条码标记位置是否偏离。

- 选用光源：蓝色光，204 mm 距离、60° 角度。

- 案例分析要点

1) 了解产品特性：瓶盖为黑色，背景存在红黑交错图案，条码为激光刻印的灰色，为增强条码可读性需提高字符对比；由于背景为红色，白光容易使背景混叠，应优先考虑互补色光以抑制背景。

2) 形状与尺寸：瓶盖为圆形，直径约25 mm，较合适的光源为同轴光或环形光。

3) 材质与表面：金属材质，表面光滑且反光强，优选同轴光或带角度的环形光以控制高光。

4) 现场模拟：瓶盖放置在包装箱内，距纸箱顶部约80 mm，需考虑留出空间，实际照明距离需在100 mm及以上，因此小型同轴光或小型环光难以满足，需选用更大口径的同轴光或环形光。

5) 打光试验与比较：在近似场景下比较性价比，通常优先选择成本更高但照明更均匀的大口径环形光；通过实际打光与软件处理评估，选择在可靠性和准确性之间达到最佳平衡的光源。

6) 结论要点：产品颜色会影响光源颜色选择；目标特性决定打光方式和光源类型；安装空间、相机、镜头位置等会限制光源的选择；安装高度对光源类型与尺寸有直接影响。

总结要点

- 光源的颜色、强度、均匀性和光谱特性直接影响检测结果的对比度与可读性。

- 通过组合不同光源与辅助手段，可以在同一场景下实现多维信息的获取与缺陷的精准定位。

- 实际选型应结合目标颜色、材质、几何形状、现场空间以及预算，经过试验验证以确定最优方案。