在机器视觉领域,打光好往往决定成败。即使选
作者:VSport  日期:2025-12-21  浏览:  来源:VSport体育

在机器视觉领域,打光好往往决定成败。即使选用再贵的相机,算法再怎么调,图像若光线不合适,效果也难以令你满意。光在机器视觉中不仅是照亮对象,更是凸显特征:要让目标处的细节清晰可辨,亮的地方要亮、暗的地方要暗,才能让系统精准识别缺陷。下面把五类常用的工业场景照明逐一梳理,帮助你快速对号入座,选对照明方案。

环形光源:通用场景的对主力

环形光像一个甜甜圈,摄像机从中孔处穿过,光线360度环绕照射,被拍物体周围形成均匀照明,能把表面阴影压到最小,避免局部暗区导致的误判。其核心在于角度可调:

- 高角度照明(接近垂直):类似正午的阳光,适合检测平面上的显性缺陷,如塑料表面划痕、金属铭牌缺印,缺陷会呈现明显的明暗对比。

- 低角度照明(贴近表面):像清晨的斜射光,能放大隐性的凹凸,如薄膜表面的微小凸起、纸张纤维的细微断裂,细节更易被系统捕捉。

- 组合照明:把2–4个不同角度的环形光组合起来并分时控制,能实现穹顶光效果,适合曲面外壳的缺陷探测,避免反光死角。

选型要点:平整表面用高角度,微小凹凸用低角度,曲面检测多角度组合,新手易上手。

条形光源:长对象与大幅面场景的最佳搭档

当检测对象较长(如2米长的电路板、整卷薄膜)时,环形光往往覆盖不全,容易中部亮、两端暗。这时候条形光源更合适,长度可定制(可做到数米),支架角度也可自由调整。

核心优势在于“灵活控场”:

- 长方形电路板:在板两侧各放一个条形光,光线以45°斜射照射,能清晰呈现元件引脚、焊盘等缺陷,同时避免光源过大造成浪费。

- 整卷布料检测:用多条条形光拼成矩形光框,布料从中间穿过,光线均匀覆盖整幅面,能清晰呈现断线、污渍、织疵等缺陷VSport

- 角度适配:条形光源支架可360°旋转,检测金属型材等侧面焊缝时,将光源调至与焊缝平行,减少反光,凸显裂纹或虚焊。

选型口诀:长件用条形,两侧斜射补光均匀,角度可调无死角,大尺寸场景不发愁。

同轴光源:对付镜面与玻璃反光的“提词灯”

面对镜面、金属、玻璃等高反光对象时,普通光源容易被反射盖住缺陷。同轴光源通过与相机镜头同轴并垂直照射,光线经过半透半反的结构与镜头对准,能显著抑制反光干扰,突出缺陷对比。

核心逻辑是“反差显缺陷”:

- 平整镜面:垂直入射的光线大多原路返回,背景偏亮;表面划痕、污迹会把光线散射,形成黑色缺陷点,对比度高,易识别。

- 玻璃盖板边缘:边缘整齐处的亮线,缺口处出现暗缺口,检测更直观。

现在很多同轴光源加入了棱镜阵列,能让照明覆盖更均匀,适合大尺寸玻璃基板。

选型口诀:镜面/金属/玻璃件优选同轴照明,垂直照射带来强反差,反光缺陷一眼呈现。

中孔面光 vs 背光源:两样分工、一源两用

- 中孔面光:像带圆孔的发光板,摄像机从圆孔拍摄,光线能覆盖0.5–1米左右的大视野;适合整盘区域的均匀照明。例如检测汽车仪表盘上的错装、按钮分布;在电池芯等应用中也能覆盖大面积表面,强调均匀亮度,避免因局部暗区造成漏检。

- 背光源:把光源置于物体下方,使其轮廓成为剪影,强调轮廓而非表面细节。测量螺丝长度、直径时,背光能让边缘形成清晰的黑白界线,测量精度通常比普通照明高;检测瓶盖缺口时,透光区会变成亮线,与黑色瓶盖形成强烈对比,细微缺口也不易漏检。

选型口诀:大面积检测用中孔光,均匀覆盖无暗区;轮廓/尺寸检测用背光,剪影更清晰、精度更高。

碗状光源:曲面与球体的“全景均匀照明”

对待球体(如轴承滚珠)或弧形件(如手机中框)等多曲面对象,普通照明容易出现一面亮、一面暗的现象。碗状光源把光源置于碗形外壳底部,光线在碗内壁漫反射,形成无方向偏差的均匀光云,覆盖对象表面,显著降低曲面反射带来的亮度差异。

优势与应用:

- 曲面缺陷检测:滚珠表面的划痕在碗状光下更均匀地显现,减少因弧度导致的局部盲点。

- 异形部件的表面缺陷:如罐头顶部的凸缺,碗状光能平滑处理反光死角,让凹陷、变形更清晰。

部分碗状光源还可对光强进行分区调控,进一步提升局部一致性。

选型口诀:曲面/球体优选碗状光,漫反射无死角,复杂外形也能清晰呈现。

快速选型的三步法

- 第一步:明确检测目标,是看表面缺陷、尺寸轮廓,还是大平面错漏?

- 第二步:结合物体形态来选光源:平整件用环形或同轴,长件用条形,曲面用碗状,高反光件优先同轴。

- 第三步:若场景特殊(如尺寸极小或极宽),联系光源厂商进行打光测试,通常能拿到几种样品进行对比。

结论是:并非越贵越好,关键在于是否匹配场景需求。正确的光源选择,即使是基础款,也能实现高质量成像;反之,光源若选错,即便再贵也难以救场。