光源選型原理及使用方法上海圖星電子科技有限公司張勤健機器視覺集成---光源篇機器視覺光源選擇方法索引光源的重要性光源的需求分析（用途）光源顏色照射方式（結構與角度）打光過程中常用的輔助手段照明系統的指導方法解決問題的一般過程其他因素光源選擇的注意事項案例分析機器視覺光源選擇方法不同光源將直接影響圖像的成像質量和效果不同的應用場合，光源的重要性體現（比重）光源的重要性

10％？

30％？

60％？......選擇合適的光源，可突顯良好的圖像效果（特征點），可以簡化算法，提高檢測精度、保證檢測系統的穩定性。由上圖可見不同的光源產生了完全不同的成像效果，從而也導致不同的檢測算法（優選及簡化）。機器視覺光源選擇方法光源的需求分析

任務：檢測（識別）、測量、定位、條形碼、字符識別、三維掃描等。性能要求：如檢測內容、檢測速度、檢測精度等。其他配合：如相機、鏡頭、軟件、安裝方式等機器視覺光源選擇方法光源顏色光譜圖（波長-頻率）色溫譜（暖-冷）常用光源顏色有：白色、藍色、紅色、綠色、紅外、紫外。機器視覺光源選擇方法LED光源型號參數示意圖代碼顏色波長（nm）R紅625G綠517B藍465V紫400W白色溫：5500kIR紅外850UV紫外385機器視覺光源選擇方法光源顏色白色光源（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使用更多。藍色光源（B）

藍色光源波光為430-480之間，適用產品：銀色背景產品（如鈑金，車加工件等）、薄膜上金屬印刷品機器視覺光源選擇方法光源顏色紅色光源（R）

紅色光源的波長通常在600-720之間，其波長比較長，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、綠色線路板線路線路檢測，透光膜厚度檢測等，采用紅色光源更能提高對比度；綠色光源（G）

綠色光源波長510-530，界于紅色與藍色之間，主要針對產品：紅色背景產品，銀色背景產品（如鈑金，車加工件等）。機器視覺光源選擇方法光源顏色紅外光（IR）

紅外光的波長一般為780-1400，我司大多采用940波長的紅外光，紅外光屬于不可見光，其透過力強。一般LCD屏檢測、視頻監控行業應用比較普遍；紫外光（UV）

紫外光的波長一般為190-400，我司主要采用385波長的紫外光，其波長短，穿透力強，主要應用于證件檢測、觸摸屏ITO檢測、布料表面破損、點膠溢膠檢測等方面，金屬表面劃痕檢測等；機器視覺光源選擇方法光源顏色特點：是一種波長范圍在0.01nm到10nm之間的電磁波，波長短，透視效果良好（密度，通透量，陰影，灰階圖）。應用：工業上應用廣泛，常用于各種行業的透視檢測X-Ray射線檢測女鞋機器視覺光源選擇方法光源顏色主色：紅、黃、藍、綠右圖中，綠色背景采用紅色光源提高對比度（灰階圖像）通過互補色增加對比度互補色：也稱為對比色，互補色在色環（右圖）上相互對應。兩種互補色等強度混合可以得到白色。

如果希望更加鮮明地突出某些顏色，則選擇色環上想對應的互補顏色，這樣可以明顯地提高圖像的對比度。

機器視覺光源選擇方法合理運用顏色過濾背景光源顏色紅色光源白色光源紅色的光源過濾掉紅色的文字機器視覺光源選擇方法光源顏色提高光源的顯色性顯色性好的光源可以比較真實的還原物體的真實原色。采用自然光源可提高顏色的顯色性機器視覺光源選擇方法光源的照射方式機器視覺光源選擇方法照射方式光源是影響機器視覺圖像質量的重要因素，照明對輸入數據的影響至少占到30

%。好的打光方式可以準確捕捉物體特征，提高物體與背景的對比度。常見的打光方式有以下幾種：前面打光法后面打光法結構光打光法混合多方式照明特殊式機器視覺光源選擇方法照射方式角度照射特點：在一定工作距離下，光束集中、亮度高、均勻性好、照射面積相對較小。常用于液晶校正、塑膠容器檢查、工件螺孔定位、標簽檢查、管腳檢查、集成電路印字檢查等(30、45、60、75等角度環光*)。應用*不同的光源公司對角度的定義不同，在選購合適的光源的同時要慎重機器視覺光源選擇方法照射方式垂直照射特點：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角度環光、面光源*）。應用*不同的光源公司對角度的定義不同，在選購合適的光源的同時要慎重機器視覺光源選擇方法照射方式低角度照射特點：對表面凹凸表現力強。適用于晶片或玻璃基片上的傷痕檢查（90度環光*）應用*不同的光源公司對角度的定義不同，在選購合適的光源的同時要慎重機器視覺光源選擇方法照射方式背光照射特點：發光面是一個漫射面，均勻性好。可用于鏡面反射材料，如晶片或玻璃基底上的傷痕檢測；LCD檢測；微小電子元件尺寸、形狀，靶標測試。（背光源、平行背光源）應用機器視覺光源選擇方法照射方式多角度照射特點：RGB三種不同顏色不同角度光照，可以實現焊點的三維信息的提取。適用于組裝機板的焊錫部份、球形或半圓形物體、其它奇怪形狀物體、接腳頭（AOI光源）應用機器視覺光源選擇方法照射方式特點：360度底部發光，通過碗狀內壁發射，形成球形均勻光照。用于檢測曲面的金屬表面文字和缺陷。（球積分光源，通常也叫圓頂光）碗狀光照明應用機器視覺光源選擇方法同軸光照明特點：類似于平行光的應用，光源前面帶漫反射板，形成二次光源，光線主要趨于平行。用于半導體、PCB板、以及金屬零件的表面成像檢測，微小元件的外形、尺寸測量。（同軸光源，平行同軸光源）應用照射方式機器視覺光源選擇方法護照檢測：同軸光，條形光，環形光，組合使用，以適應各種缺陷對位裝置：環形光，同軸光，既能實現Mark點定位，又能實現檢測功能多色組合光源：應輕松應對不同顏色的工件其他光源及照射方式照射方式機器視覺光源選擇方法照射方式當目前標準光源產品不能滿足要求時，就需要進行非標準的選型與設計。我公司可為客戶提供非標準光源的定制。客戶提出想法或者要求通過實驗確定設計方案和客戶討論方案可行性產品試制協助客戶使用機器視覺光源選擇方法輔助手段

機器視覺系統是一門應用性很強的系統工程，不同的工廠，不同的生產線，不同的工作環境對光源亮度，工作距離，照射角度等的要求差別很大。有時受限于具體的應用環境，不能直接通過光源類型或照射角度的調整而獲取良好的視覺圖像，我們就常常需要借助于一些特殊的輔助光學器件。常見的輔助光學器件有：反射鏡：反射鏡可以簡單方便的改變優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。分光鏡：分光鏡通過特殊的鍍膜技術，不同的鍍膜參數可以實現反射光和折射光比例的任意調節。機器視覺光源中的同軸光就是分光鏡的具體應用。棱鏡：不同頻率的光在介質中的折射率是不同的，根據光學的這一基本原理可以把不同顏色的復合光分開，從而得到頻率較為單一的光源。機器視覺光源選擇方法輔助手段偏振片：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，偏振片在透明或半透明物體的應力檢測上也有很好的應用。漫射片：漫射片是機器視覺光源中比較常見的一種光學器件，它可以使光照變得更均勻，減少不需要的反光。光纖：光纖可以將光束聚集于光纖管中，使之想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。機器視覺光源選擇方法打光的指導方法機器視覺光源選擇方法指導方法光源選型時打光的指導方法：光線太暗或太亮會影響視覺系統。光線的主要功能是產生光學信號。減少噪聲是照明要解決的主要問題之一。只有來自目標并到達鏡頭的光線才是有效的光線。進入鏡頭但非來自目標的光線為雜散光，它將降低圖像攝取裝置的成像質量。來自目標的任意光線都應填滿鏡頭的入瞳。機器視覺光源選擇方法其他因素市場上各種機器視覺光源越來越多，如何選擇一款適合項目需求的光源產品，是擺在很多應用工程師面前的一個難題。這個問題本身很難總結出一個千篇一律的結論，我們這里只是提出一些需要加以注意的地方供大家參考。光源設計

主要包括光源設計的是否合理，視場內光照是否均勻，擴展性（可否加裝漫射板，偏光鏡等）是否良好，安裝是否方便等。產品質量

產品質量問題是我們尤其需要關注的問題。它包括芯片的使用壽命，亮度衰減快慢，色溫范圍，發光均勻性，散熱合理性等問題。性價比

優越的性價比是一個優秀的企業采購者的極致追求。工作距離

不同的光源的最佳工作距離是不同的。在實際應用由于場地，環境的限制，工作距離尤其需要引起我們的注意。技術支持

良好的技術支持是項目得以順利進行的保障。機器視覺光源選擇方法解決問題的一般過程光源選型的一般過程如下：提出問題定義檢測目標收集制定完整的規格列表可行性研究：

a這個零件是如何被肉眼看到的；b這個零件將如何照射其上的光學特性；c將自己想成這個零件概念設計實驗室的反復試驗原型產品生產試用、反饋、改進批量生產、制造。機器視覺光源選擇方法注意事項光源選擇的注意事項1、鏡頭的工作距離；2、現場的安裝障礙；3、照明對象的現場實際情況；4、照明對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；7、成本；滿足應用，綜合考慮，理論分析，最后實驗驗證。機器視覺光源選擇方法光源選擇要領條光選型要領：1、條光照射寬度最好大于檢測的距離，否則可能會照射距離遠造成亮度差，或者是距離近而幅射面積不夠；2、條光長度能夠照明所需打亮的位置即可，無須太長造成安裝不便，同時也增加成本,一般情況下，光源的安裝高度會影響到所選用條光的長度，高度越高，光源長度要求越長，否則圖像兩側亮度傳經比中間暗；3、如果照明目標是高反光物體，最好加上漫射板，如果是黑色等暗色不反光產品，也可以拆掉漫射板以提高亮度；機器視覺光源選擇方法光源選擇要領環光選型要領：1、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；2、目標面積小，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；3、目標需要表現的特征如果在邊緣，可選擇90度角環光，或大尺寸高角度環形光；4、檢測表面劃傷，可選擇90度角環光，盡量選擇波長短的光源；機器視覺光源選擇方法光源選擇要領條形組合光選型要領：

1、條形組合光在選擇時，不一定要按照資料上的型號來選型，因為被測的目標形狀、大小各不一樣，所以可以按照目標尺寸來選擇不同的條形光源進行組合；2、組合光在選擇時，一定要考慮光源的安裝高度，再根據四邊被測特征點的長度寬度選擇相對應的條形光進行組合；機器視覺光源選擇方法光源選擇要領背光源/平行背光源造型要領1、選擇背光源時，根據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；2、背光源四周一條由于的外殼遮擋，因此其亮度會低于中間部位，因此，選擇背光源時，盡量不要使目標正好位于背光源邊緣；3、背光源一般在檢測輪廓時，可以盡量使用波長短的光源，波長短的光源其衍射性弱，圖像邊緣不容易產生重影，對比度更高；4、背光源與目標之間的距離可以通過調整來達到最佳的效果，并非離得越近效果越好，也非越遠越好；6、檢測液位可以將背光源側立使用；5、圓軸類的產品，螺旋狀的產品盡量使用平行背光源；機器視覺光源選擇方法光源選擇要領同軸光造型要領1、選擇同軸光時主要看其發光面積，根據目標的大小來選擇合適發光面積的同軸光；2、同軸光的發光面積最好比目標尺寸大1.5~2倍左右,因為同軸光的光路設計是讓光路通過一片45度半反半透鏡改變,光源靠近燈板的地方會比遠離燈板的亮度高,因此,盡量選擇大一點的發光面避免光線左右不均勻;3、同軸光在安裝時盡量不要離目標太高，越高，要求選用的同軸光越大，才能保證才均勻性；機器視覺光源選擇方法光源選擇要領平行同軸光選型要領：1、平行同軸光光路設計獨特，主要適用于檢測各種劃痕；2、平行同軸光與同軸光表現的牲點不一樣，不能替代同軸光使用；3、平行同軸光檢測劃傷之類的產品，盡量不要選擇波長長的光源；機器視覺光源選擇方法打光要點分析其他光源選型要領：1、了解特征點面積大小，選擇合適尺寸的光源；2、了解產品特性，選擇不同類型的光源；3、了解產品的材質，選擇不同顏色的光源；4、了解安裝空間及其他可能會產生障礙的情況，選擇合適的光源；機器視覺光源選擇方法案例分析機器視覺光源選擇方法案例分析檢測的內容主要有水印、微縮文字、人圖象、證件的有效時間、以及其他暗號。需要多種光源(同軸光,組合條光,條光)組合使用。護照檢測機器視覺光源選擇方法案例分析水印：365nm8000K亮度在8000MCD4500K水印：365nm機器視覺光源選擇方法案例分析940nm585nm＋365nm365nm假護照機器視覺光源選擇方法案例分析酒瓶蓋條碼檢測

檢測的內容主要有條碼識別、條碼打標位置是否偏離；使用光源：204mm、60度藍光單個瓶蓋要求裝在包裝箱里檢測機器視覺光源選擇方法案例分析選型分析：1、了解產品特性：瓶蓋上面是黑色，另有紅黑交錯背景圖案，條碼為激光刻印顯灰色，為了顯現出條碼，應該將字符打亮，背景與字符分辨明顯；我們如果選用紅色光源的話，背景中的紅色會濾掉打白，會干擾同為白色的字符，所以，我們應該利用光源的互補原理，采用藍色光源，將紅色背景盡量打黑；

白色光源效果藍色光源效果機器視覺光源選擇方法案例分析2、了解產品形狀選擇合適光源瓶蓋為圓形，直徑為25MM，一般此情況可以選擇同軸光或者環形光比較合適；3、了解產品材質特性選擇合適光源瓶蓋為金屬材料，表面有印刷圖案，比較光滑，反光度很強，選用同軸光或帶角度的環形光比較合適；4、模擬現場打光選擇能用的光源由于酒瓶必須裝在包裝紙箱里，瓶蓋離紙箱上頂部的距離有80MM，考慮需要留一定的空間，因此，瓶蓋離光源需要的距離為100MM或以上，如此高的距離，小同軸光跟小環光以及低角度光就不能滿足要求，必須選用大同軸光跟大環光機器視覺光源選擇方法案例分析5、打光試驗根據以上情況選擇大致的光源后，再進行性價比對比，選擇性價比高的光源進行實際打光測試（同軸光如果提到110MM距離的話，需要用到120左右的光，單位價值比較高，所以選擇環形光比較經濟）采用180mm、30度藍色環光在110MM高度打光周邊亮帶反光強，不利于找中心位。采用204mm、60度藍色環光在110MM高度不會將光源LED亮斑影投射到瓶蓋上。機器視覺光源選擇方法案例分析6、最終確定光源根據打光效果圖進行軟件處理，在得到可靠性及準確性

的條件下選擇正確的光源。機器視覺光源選擇方法案例分析以上述案例可以看出:1、產品的顏色影響光源的顏色；2、產品的特性可以確定光源的照射方式，從而確定光源的類型；3、產品的安裝空間及相機、鏡頭、傳感器的位置等障礙可以摒棄一些不方便安裝的光源；4、光源的安裝高度影響光源的類型及大小；機器視覺光源選擇方法案例分析手機蓋板ITO檢測檢測手機屏ITO線路是否斷路，短路，尺寸等機器視覺光源選擇方法案例分析選型分析：1、了解產品特性：ITO薄膜是一種n型半導體