光源的選型1.4.1光源的類型1.按形狀分類光源按形狀分為以下幾類（1）環(huán)形光源環(huán)形光源是指LED燈珠排布成環(huán)形與圓心軸成一定夾角，如圖所示，提供不同照射角度、不同顏色組合，更能突出物體的三維信息，解決對(duì)角照射陰影問題，可選配漫射板導(dǎo)光，光線均勻擴(kuò)散。常用于PCB基板檢測(cè)、IC元件檢測(cè)、顯微鏡照明、液晶校正、塑膠容器檢測(cè)、集成電路印字檢查等。（2）背光源背光源是指高密度LED燈珠排布成一個(gè)面（底面發(fā)光）或者從光源四周排布一圈（側(cè)面發(fā)光），如圖所示。能突出物體的外形輪廓特征，適用于大面積照射，背光一般放置于物體底部，需要考慮機(jī)構(gòu)是否適合安裝，在較高的檢測(cè)精度下可以加強(qiáng)出光平行性來提升檢測(cè)精度。常用于機(jī)械零件尺寸及邊緣缺陷的測(cè)量、電子元件IC的外型檢測(cè)、膠片污點(diǎn)檢測(cè)、透明物體劃痕檢測(cè)、飲料液位及雜質(zhì)檢測(cè)、手機(jī)屏漏光檢測(cè)、印刷海報(bào)缺陷檢測(cè)、塑料膜邊緣接縫檢測(cè)等。（3）條形光源條形光源是LED燈珠排布成長(zhǎng)條形，如圖所示。條形光源多用于單邊或多邊以一定角度照射物體，突出物體的邊緣特征。可根據(jù)實(shí)際情況多條自由組合，照射角度有較好自由度。適用較大結(jié)構(gòu)被測(cè)物。常用于電子元件縫隙檢測(cè)，圓柱體表面缺陷檢測(cè)，包裝盒印刷檢測(cè)，藥水袋輪廓檢測(cè)、金屬表面檢查、圖像掃描、表面裂縫檢測(cè)、LCD面板檢測(cè)等。（4）同軸光源同軸光源是經(jīng)面光源采用分光鏡設(shè)計(jì)，如圖所示。適用于粗糙程度不同、反光強(qiáng)或不平整的表面區(qū)域，檢測(cè)雕刻圖案、裂縫、劃傷、低反光與高反光區(qū)域分離、消除陰影等。需要注意的是同軸光源經(jīng)過分光設(shè)計(jì)有一定的光損失需要考慮亮度，并且不適用于大面積照射。常用于反射度極高的物體表面劃傷檢測(cè)，如玻璃和塑料膜輪廓和定位檢測(cè)、IC字符及定位檢測(cè)、晶片表面雜質(zhì)和劃痕檢測(cè)、包裝條碼識(shí)別等。（5）球積分光源球積分光源是LED燈珠安裝在底部通過半球內(nèi)壁反射涂層漫反射均勻照射物體，如圖所示。圖像整體的照度十分均勻，適用于曲面，表面凹凸，弧面表面檢測(cè)金屬、玻璃表面反光較強(qiáng)的物體表面檢測(cè)。常用于儀表盤刻度檢測(cè)、金屬罐字符噴碼檢測(cè)、芯片金線檢測(cè)、電子元件印刷檢測(cè)等。（6）條形組合光源條形組合光源為四邊配置條形光，如圖所示，每邊照明獨(dú)立可控，可根據(jù)被測(cè)物要求調(diào)整所需照明角度，適用性廣。常用于PCB基板檢測(cè)、焊錫檢查、Mark點(diǎn)定位、顯微鏡照明、包裝條碼照明、IC元件檢測(cè)等。（7）點(diǎn)光源點(diǎn)光源如圖所示，一般為大功率LED，體積小，發(fā)光強(qiáng)度高，光纖鹵素?zé)舻奶娲罚绕溥m合作為鏡頭的同軸光源，高效散熱裝置，大大提高光源的使用壽命。此外多用在配合遠(yuǎn)心鏡頭使用，一種非直接同軸光源，檢測(cè)視野較小。常用于手機(jī)內(nèi)屏隱形電路檢測(cè)，Mark點(diǎn)定位，玻璃表面劃痕檢測(cè)，液晶玻璃底基校正檢測(cè)等。（8）線形光源線光源為高亮LED排布，如圖所示，采用導(dǎo)光柱聚光，光線呈一條亮帶，通常用于線陣相機(jī)，采用側(cè)向照射或底部照射，線光源也可以不使用聚光透鏡讓光線發(fā)散，增加照射面積也可在前段添加分光鏡，轉(zhuǎn)變?yōu)橥S線光源，適用于各種流水線連續(xù)監(jiān)測(cè)場(chǎng)合。常用于液晶屏表面灰塵檢測(cè)，玻璃劃痕及內(nèi)部裂紋檢測(cè)，布匹紡織均勻檢測(cè)等。（9）RGB光源RGB光源為不同角度的三色光照明，如圖所示，照射凸顯焊錫三維信息，外加漫散射板導(dǎo)光，減少反光RIM不同角度組合。常專用于電路板焊錫檢測(cè)。2.按顏色分類光源按顏色分為以下幾類：（1）白色光源（W）：白色光源通常用色溫來界定，色溫高的顏色偏藍(lán)色(冷色，色溫>5000K)，色溫低的顏色偏紅(暖色，色溫<3300K)，界于3300與5000K之間稱之為中間色，白色光源適用性廣，亮度高，特別是拍攝彩色圖像時(shí)使用更多。（2）藍(lán)色光源（B）：藍(lán)色光源波光為430-480K之間，適用產(chǎn)品：銀色背景產(chǎn)品（如鈑金，車加工件等）、薄膜上金屬印刷品。（3）紅色光源（R）：紅色光源的波長(zhǎng)通常在600-720K之間，其波長(zhǎng)比較長(zhǎng)，可以透過一些比較暗的物體，例如底材黑色的透明軟板孔位定位、綠色線路板線路檢測(cè)，透光膜厚度檢測(cè)等，采用紅色光源更能提高對(duì)比度。（4）綠色光源（G）：綠色光源波長(zhǎng)510-530K，界于紅色與藍(lán)色之間，主要針對(duì)產(chǎn)品：紅色背景產(chǎn)品，銀色背景產(chǎn)品（如鈑金，車加工件等）。（5）紅外光（IR）：紅外光的波長(zhǎng)一般為780-1400K，紅外光屬于不可見光，其透過力強(qiáng)。一般LCD屏檢測(cè)、視頻監(jiān)控行業(yè)應(yīng)用比較普遍。（6）紫外光（UV）：紫外光的波長(zhǎng)一般為190-400，其波長(zhǎng)短，穿透力強(qiáng)，主要應(yīng)用于證件檢測(cè)、觸摸屏ITO檢測(cè)、布料表面破損、點(diǎn)膠溢膠檢測(cè)等方面，金屬表面劃痕檢測(cè)等。1.4.2光源基本參數(shù)（1）光通量：光源單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的可見光量的總和，單位為：流明（lm）。（2）輻射通量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過某一截面的輻射能，又稱輻射功率（Φ），單位為瓦特（W）。（3）光強(qiáng)：光源在單位立體角內(nèi)發(fā)出的光通量，也就是光源所發(fā)出的光通量在空間選定方向上分布的密度，單位為坎德拉（cd）。角度越大，光強(qiáng)越小。（4）照度：照度是表示照射到平面上的光的亮度指標(biāo)。單位為勒克司（lux）。是指光源射向平面狀物體的光通量中，每單位面積的光通量。用于比較照明燈具照射到平面上的明亮程度。（5）亮度：亮度是指物體明暗的程度，定義是單位面積的發(fā)光強(qiáng)度。單位：尼特（nit）。（6）光效：光源發(fā)出的光通量除以光源的功率。它是衡量光源節(jié)能的重要指標(biāo)。單位：每瓦流明（lm/W）。表示電能轉(zhuǎn)換為光能的效率。光源相關(guān)參數(shù)如圖所示。（7）波長(zhǎng)：光的色彩強(qiáng)弱變化，是可以通過數(shù)據(jù)來描述，這種數(shù)據(jù)稱為波長(zhǎng)，單位為納米（nm）?？梢姽獾牟ㄩL(zhǎng)范圍為380~780nm。圖所示為不同色彩光的波長(zhǎng)。（8）主波長(zhǎng)：任何一個(gè)顏色都可以看作用某一個(gè)光譜色按一定比例與一個(gè)參照光源（如CIE標(biāo)準(zhǔn)光源A、B、C等，等能光源E，標(biāo)準(zhǔn)照明體D65等）相混合而匹配出來的顏色，這個(gè)光譜色就是顏色的主波長(zhǎng)。（9）峰值波長(zhǎng)：光譜輻射功率最大的波長(zhǎng)。（10）黑體：是指能夠完全吸收由任何方向入射的任何波長(zhǎng)的輻射的理想熱輻射體。顯然自然界不存在真正的黑體，但許多地物是較好的黑體近似(在某些波段上)。黑體輻射情況只與其溫度有關(guān)，與組成材料無關(guān)。（11）色溫：光源發(fā)射光的顏色與黑體在某一溫度下輻射光色相同時(shí)，黑體的溫度稱為該光源的色溫，單位為開爾文（K）。色溫是描述光源發(fā)出的光線的顏色的一個(gè)值。色溫是以絕對(duì)溫度K表示的，是將一標(biāo)準(zhǔn)黑體（如鉑）加熱，溫度升高到某一程度時(shí)，顏色開始由深紅—淺紅—橙黃—白—藍(lán)白—青藍(lán)，這種顏色的變化與光源的顏色變化相同，因而將光源當(dāng)時(shí)的絕對(duì)溫度稱為色溫。（12）顯色指數(shù)：光源對(duì)物體呈現(xiàn)的程度，也就是顏色的逼真程度。通常稱為“顯色指數(shù)”，單位：Ra。顯色指數(shù)是表征在特定條件下，經(jīng)某光源照射的物體所產(chǎn)生的心理感官顏色與該物體在標(biāo)準(zhǔn)光源照射下的心理顏色相符合的程度的參數(shù)。國(guó)際照明委員會(huì)CIE把太陽的顯色指數(shù)定Ra=100。（13）色容差：色容差是光源和標(biāo)準(zhǔn)參照光源色坐標(biāo)的修正偏差。IEC的標(biāo)準(zhǔn)中，標(biāo)準(zhǔn)參照光源顏色有P2700/F2700/F3000/F3500/F4000/F5000/F6500。（14）色純度：樣品顏色接近主波長(zhǎng)光譜色的程度就表示該樣品顏色的純度。是以主波長(zhǎng)描述顏色時(shí)的輔助表示，定義為待測(cè)樣品色度坐標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)參照光源之色度坐標(biāo)直線距離與標(biāo)準(zhǔn)參照光源至該待測(cè)件主波長(zhǎng)之光譜軌跡色度坐標(biāo)距離的百分比，純度愈高，代表待測(cè)樣品的色度坐標(biāo)愈接近其該主波長(zhǎng)的光譜色。（15）色偏差：一般指被測(cè)光源的顏色與標(biāo)準(zhǔn)色之間的偏差，色偏差越小其色純度越接近標(biāo)準(zhǔn)色。1.4.3照射方式光源是影響機(jī)器視覺圖像質(zhì)量的重要因素，照明對(duì)輸入數(shù)據(jù)的影響至少占到30%。好的打光方式可以準(zhǔn)確捕捉物體特征，提高物體與背景的對(duì)比度。如何使光能在一定的程度上保持穩(wěn)定，是使用過程中急需要解決的問題。另一方面，環(huán)境光有可能影響圖像的質(zhì)量，可采用加防護(hù)屏的方法來減少環(huán)境光的影響，此外，不同的照射角度也會(huì)對(duì)圖像的識(shí)別產(chǎn)生很大影響，所以選擇合適的照射角度是特別重要的。（1）角度照射角度照射的特點(diǎn)是在一定工作距離下，光束集中、亮度高、均勻性好、照射面積相對(duì)較小。常用于液晶校正、塑膠容器檢查、工件螺孔定位、標(biāo)簽檢查、管腳檢查、集成電路印字檢查等(30、45、60、75等角度環(huán)光)。角度照射方式及效果如圖所示。（2）垂直照射垂直照射對(duì)照射面積大、光照均勻性好、適用于較大面積照明。可用于基底和線路板定位、晶片部件檢查等（0角度環(huán)光、面光源）。垂直照射方式及效果如圖所示。（3）低角度照射低角度照射對(duì)表面凹凸表現(xiàn)力強(qiáng)。適用于晶片或玻璃基片上的傷痕檢查（90度環(huán)光）。低角度照射方式及效果如圖所示。（4）背光照射背面照射的特點(diǎn)是發(fā)光面是一個(gè)漫射面，均勻性好?？捎糜阽R面反射材料，如晶片或玻璃基底上的傷痕檢測(cè)；LCD檢測(cè)；微小電子元件尺寸、形狀，靶標(biāo)測(cè)試。背光照射方式及效果如圖所示。（5）多角度照射多角度照射的特點(diǎn)為RGB三種不同顏色不同角度光照，可以實(shí)現(xiàn)焊點(diǎn)的三維信息的提取。適用于組裝機(jī)板的焊錫部份、球形或半圓形物體、其他奇怪形狀物體、接腳頭（AOI光源）檢測(cè)。多角度照射方式及效果如圖所示。（6）碗狀光照射碗狀光照射的特點(diǎn)為360度底部發(fā)光，通過碗狀內(nèi)壁發(fā)射，形成球形均勻光照。用于檢測(cè)曲面的金屬表面文字和缺陷（球積分光源，通常也稱為圓頂光）。碗狀光照射方式及效果如圖所示。（7）同軸光照明同軸光照明類似于平行光的應(yīng)用，光源前面帶漫反射板，形成二次光源，光線主要趨于平行。用于半導(dǎo)體、PCB板、以及金屬零件的表面成像檢測(cè)，微小元件的外形、尺寸測(cè)量（同軸光源，平行同軸光源）。同軸光照射方式及效果如圖所示。1.4.4常見的輔助光學(xué)器件機(jī)器視覺系統(tǒng)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的系統(tǒng)工程，不同的工廠，不同的生產(chǎn)線，不同的工作環(huán)境對(duì)光源亮度，工作距離，照射角度等的要求差別很大。有時(shí)受限于具體的應(yīng)用環(huán)境，不能直接通過光源類型或照射角度的調(diào)整而獲取良好的視覺圖像，就常常需要借助于一些特殊的輔助光學(xué)器件。（1）反射鏡：反射鏡可以簡(jiǎn)單方便的改變優(yōu)化光源的光路和角度，從而為光源的安裝提供了更大的選擇空間。（2）分光鏡：分光鏡通過特殊的鍍膜技術(shù)，不同的鍍膜參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)反射光和折射光比例的任意調(diào)節(jié)。機(jī)器視覺光源中的同軸光就是分光鏡的具體應(yīng)用。（3）棱鏡：不同頻率的光在介質(zhì)中的折射率是不同的，根據(jù)光學(xué)的這一基本原理可以把不同顏色的復(fù)合光分開，從而得到頻率較為單一的光源。（4）偏振片：光線在非金屬表面的反射是偏振光，借助于偏振片可以有效的消除物體的表面反光。同時(shí)，偏振片在透明或半透明物體的應(yīng)力檢測(cè)上也有很好的應(yīng)用。（5）漫射片：漫射片是機(jī)器視覺光源中比較常見的一種光學(xué)器件，它可以使光照變得更均勻，減少不需要的反光。（6）光纖：光纖可以將光束聚集于光纖管中，使之像水流一樣便于光線的傳輸，為光源的安裝提供了很大的靈活性。1.4.5互補(bǔ)色互補(bǔ)色也稱為對(duì)比色，互補(bǔ)色在色環(huán)上相互對(duì)應(yīng)。通過互補(bǔ)色增加對(duì)比度。兩種互補(bǔ)色等強(qiáng)度混合可以得到白色。如果希望更加鮮明地突出某些顏色，則選擇色環(huán)上相對(duì)應(yīng)的互補(bǔ)顏色，這樣可以明顯地提高圖像的對(duì)比度。合理運(yùn)用顏色可以過濾背景，其效果所示。（a）白色光源

（b）紅色光源1.4.6光源選型1.光源選型時(shí)打光方法技巧（1）光線太暗或太亮?xí)绊懸曈X系統(tǒng)。（2）光線的主要功能是產(chǎn)生光學(xué)信號(hào)。（3）減少噪聲是照明要解決的主要問題之一。（4）只有來自目標(biāo)并到達(dá)鏡頭的光線才是有效的光線。（5）進(jìn)入鏡頭但非來自目標(biāo)的光線為雜散光，它將降低圖像攝取裝置的成像質(zhì)量。（6）來自目標(biāo)的任意光線都應(yīng)填滿鏡頭的入瞳。2.光源選擇時(shí)其他注意事項(xiàng)：（1）鏡頭的工作距離。（2）現(xiàn)場(chǎng)的安裝障礙。（3）照明對(duì)象的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況。（4）照明對(duì)象特征是否存在特殊性。（5）圖像是否需要彩色。（6）安裝的便利性。3.在不同的光源選用時(shí)，也有不同的原則，下面將逐一進(jìn)行描述。（1）條光選型要領(lǐng)條光照射寬度最好大于檢測(cè)的距離，否則可能會(huì)因照射距離遠(yuǎn)造成亮度差，或者是距離近而幅射面積不夠。條光長(zhǎng)度能夠照明所需打亮的位置即可，無須太長(zhǎng)造成安裝不便，同時(shí)也增加成本，一般情況下，光源的安裝高度會(huì)影響所選用條光的長(zhǎng)度，高度越高，光源長(zhǎng)度要求越長(zhǎng)，否則圖像兩側(cè)亮度會(huì)比中間暗。如果照明目標(biāo)是高反光物體，最好加上漫射板，如果是黑色等暗色不反光產(chǎn)品，也可以拆掉漫射板以提高亮度。（2）環(huán)光選型要領(lǐng)了解光源安裝距離，過濾掉某些角度光源；例如要求光源安裝尺寸高，就可以過濾掉大角度光源，選擇用小角度光源，同樣，安裝高度越高，要求光源的直徑越大。目標(biāo)面積小，且主要特性在表面中間，可選擇小尺寸0角度或小角度光源。目標(biāo)需要表現(xiàn)的特征如果在邊緣，可選擇90度角環(huán)光，或大尺寸高角度環(huán)形光。檢測(cè)表面劃傷，可選擇90度角環(huán)光，盡量選擇波長(zhǎng)短的光源。（3）條形組合光選型要領(lǐng)條形組合光在選擇時(shí)，不一定要按照資料上的型號(hào)來選型，因?yàn)楸粶y(cè)的目標(biāo)形狀、大小各不一樣，所以可以按照目標(biāo)尺寸來選擇不同的條形光源進(jìn)行組合。組合光在選擇時(shí)，一定要考慮光源的安裝高度，再根據(jù)四邊被測(cè)特征點(diǎn)的長(zhǎng)度寬度選擇相對(duì)應(yīng)的條形光進(jìn)行組合。（4）背光源/平行背光源選型要領(lǐng)選擇背光源時(shí)，根據(jù)物體的大小選擇合適大小的背光源，以免增加成本造成浪費(fèi)。背光源四周由于外殼遮擋，其亮度會(huì)低于中間部位，因此，選擇背光源時(shí)，盡量不要使目標(biāo)正好位于背光源邊緣。背光源一般在檢測(cè)輪廓時(shí)，可以盡量使用波長(zhǎng)短的光源，波長(zhǎng)短的光源其衍射性弱，圖像邊緣不容易產(chǎn)生重影，對(duì)比度更高。背光源與目標(biāo)之間的距離可以通過調(diào)整來達(dá)到最佳的效果，并非離得越近效果越好，也非越遠(yuǎn)越好。檢測(cè)液位可以將背光源側(cè)立使用。圓軸類的產(chǎn)品，螺旋狀的產(chǎn)品盡量使用平行背光源。（5）同軸光選型要領(lǐng)選擇同軸光時(shí)主要看其發(fā)光面積，根據(jù)目標(biāo)的大小來選擇合適發(fā)光面積的同軸光。同軸光的發(fā)光面積最好比目標(biāo)尺寸大1.5~2倍，因?yàn)橥S光的光路設(shè)計(jì)是讓光路通過一片45度半反半透鏡改變，光源靠近燈板的地方會(huì)比遠(yuǎn)離燈板的亮度高，因此，盡量選擇大一點(diǎn)的發(fā)光面避免光線左右不均勻。同軸光在安裝時(shí)盡量不要離目標(biāo)太高，越高，要求選用的同軸光越大，才能保證才均勻性。（6）平行同軸光選型要領(lǐng)平行同軸光光路設(shè)計(jì)獨(dú)特，主要適用于檢測(cè)各種劃痕。平行同軸光與同軸光表現(xiàn)的特點(diǎn)不一樣，不能替代同軸光使用。平行同軸光檢測(cè)劃傷之類的產(chǎn)品，盡量不要選擇波長(zhǎng)長(zhǎng)的光源。（7）其他光源選型要領(lǐng)了解特征點(diǎn)面積大小，選擇合適尺寸的光源。了解產(chǎn)品特性，選擇不同類型的光源。了解產(chǎn)品的材質(zhì)，選擇不同顏色的光源。了解安裝空間及其他可能會(huì)產(chǎn)生障礙的情況，選擇合適的光源。4.酒瓶蓋條碼識(shí)別光源選型案例如酒瓶蓋條碼識(shí)別，主要有條碼識(shí)別、條碼打標(biāo)位置是否偏離，單個(gè)瓶蓋要求裝在包裝箱里檢測(cè)，如圖所示，現(xiàn)要求對(duì)其打光設(shè)計(jì)，滿足識(shí)別要求。（1）了解產(chǎn)品