机器视觉 | 光学检测中特殊场景的打光秘诀

检测材料缺损用亮光

在塑料浇注等生产过程中，确保材料无缺损对于产品质量至关重要。这时，亮场照明技术就派上了大用场。亮场照明技术依赖于表面纹理和平坦地形的特性。当光线照射到平坦反光的表面时，光线会规则地反射回相机，从而在图像中创建一个亮区域；而当光线遇到粗糙纹理或表面缺损部分时，光线会向四面八方散射，远离相机，进而在图像中创立一个暗区域 。

这种原理使得亮场照明能够有效地突出材料的缺损。在塑料浇注产品的检测中，通过亮场照明，完好的塑料表面呈现出明亮的区域，而材料缺损的部分则清晰地以暗区显示出来，检测人员可以一目了然地判断产品是否存在缺陷，大大提高了检测的效率和准确性。

精确定位选合适波长

在电子制造领域，倒装芯片的精确组件定位是一个关键环节。在 PCB 装配过程中，为了确保零件方向的准确性，选择合适波长的光进行检测至关重要。以蓝光波长为例，它在检测倒装芯片方位时有着独特的优势。蓝光波长（460 纳米）能够很好地区分银质和铜质表面，铜吸收蓝光呈现出暗场，银反射蓝光呈现亮场 。

配合同轴照明几何，这种照明技术还能有效消除错误反射，如不想要的耀眼点、反射和暗点，从而提升定位的精确度。在实际检测中，通过蓝光照明，芯片上的银质引脚和铜质线路在图像中清晰可辨，机器视觉系统能够准确地识别芯片的方向和位置，确保芯片在 PCB 板上的正确装配 。

检测玻璃刮痕用非漫射光

对于玻璃制品的检测，玻璃容器上的刮痕是一个常见的质量问题。在检测玻璃刮痕时，非漫射光，也就是暗场照明技术能够发挥出很好的效果。在暗场照明中，光线直接通过透明的玻璃容器，大多数穿透透明对象的光线不会被相机检测到。

当玻璃表面存在划痕时，划痕处会形成一个内部空缺，光线在这个空缺处发生折射和反射，以许多角度散射，其中部分光线会返回给相机。这些光线将原本很难检测的划痕转换为暗背景下的亮特征，使得划痕在图像中清晰可见，方便检测人员及时发现玻璃容器上的细微刮痕，保证玻璃制品的质量 。

检测透明包装用漫射光

在食品、药品等行业，常常需要对透明包装内的物品进行检测，如验证吸塑包装的内容是否正确、有无缺失等。这时，连续漫射照明技术是一个不错的选择。连续漫射照明技术不强调表面纹理和升高中的变化，它提供了非常大的固定照明角度，能够从多角度让光线照射到对象上 。

这种照明方式能够均匀照亮透明或半透明材料，有效避免高光和阴影的产生，进一步消除了反射和典型的非方向性或单个光源产生的阴影，确保了图像的质量。在检测吸塑包装时，漫射光使得包装内的物品清晰可见，即使是透明包装的反光也得到了有效抑制，检测人员可以清晰地看到包装内物品的数量、形状和状态，准确判断包装内容是否符合要求 。

创造对比用颜色光

在机器视觉应用中，利用颜色光创造对比度是一种提高检测准确性的有效方法。对于黑白相机而言，光的波长能使得跟彩色一样的特征变亮或变暗。我们可以使用彩色轮子作为参考，选择一个与目标特征相反颜色的光来使得特征变暗；或选相同颜色的光使得特征变亮 。

比如，如果你想检测的特征是红色，那么使用绿光照射，红色特征在图像中会呈现较暗的状态，与周围环境形成鲜明对比，便于检测；而如果使用红光照亮红色特征，该特征会变得更亮，同样也能突出显示。在检测铝制品上的刻印时，红光和蓝光下的刻印会呈现出不同的效果，通过选择合适的颜色光，可以让刻印更加清晰地显示出来，方便机器视觉系统进行识别和分析 。

检测快速移动物体用频闪光

在一些生产线上，需要对快速移动的物体进行检测，如高速传送带上的产品。当物体快速移动时，成像容易模糊，这时候就需要使用频闪光。频闪光的原理是在物体移动的瞬间，快速发出高强度的闪光，使得相机能够在这极短的时间内捕捉到清晰的图像 。

频闪宽度的计算公式为：频闪宽度 = 视场 ÷ 移动速度。通过合理计算和设置频闪宽度，可以保证相机在物体快速移动的过程中，拍摄到清晰、无模糊的图像。在汽车零部件生产线上，零件在传送带上快速移动，利用频闪光照明，相机能够清晰地拍摄到零件的图像，机器视觉系统可以对零件的尺寸、形状和表面缺陷进行准确检测，确保生产质量 。

消除反射和颜色变化用红外光

在机器视觉检测中，反射和颜色变化常常会干扰检测结果，而红外光在解决这些问题上有着独特的优势。在许多视觉应用中，环境光带来的亮反射会使得检测感兴趣特征变得困难或不可能。红外光能够解决这个问题，因为它的波长特性使得它在遇到物体表面时，反射情况与可见光不同，能够有效减少反射光对图像的干扰，使检测感兴趣特征更加清晰 。

红外光还能用于在彩色对象之间消除灰度差别。暗对象吸收红外波长，创造出一致性，而其他则呈现阴影。这种照明方案有利于检测颜色或阴影变化的非一致性。在检测彩色塑料颗粒时，不同颜色的颗粒在红外光下能够呈现出更一致的灰度，方便检测系统对颗粒的形状、尺寸等进行检测，同时也能更容易地发现颜色异常的颗粒 。

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