在机器视觉技术中，光线控制（Lighting Control）扮演着至关重要的角色，尤其是在处理特定环境时，例如面对高反光、透明物体、微细瑕疵以及复杂纹理等。以下是一些专门针对这些特殊情况的照明技巧和策略，旨在提升图像采集的效率和质量：

 1. 高反光表面（例如金属、镜面）

问题：强烈的反光可能导致图像过曝或细节丢失。

应对措施：

漫射光源：通过使用穹顶灯或扩散板，将光线均匀散射，降低镜面反射。

低角度环形光：调整光源角度在10°至30°之间，以强调表面的纹理（如划痕、凹陷）。

偏振滤光片：结合偏振光源，滤除特定方向的反射光。

多光源组合：采用多角度照明，结合多张图像以消除反光区域。

应用实例：在检测金属零件的划痕时，采用低角度红色环形光与偏振片相结合，以提高对比度。

2. 透明/半透明物体（例如玻璃、塑料瓶）

问题：光线穿透物体，可能造成边缘模糊或内部结构干扰。

应对措施：

背光：从物体背面照射，以突出轮廓（如瓶口缺陷、气泡）。

暗场照明：从侧面以低角度入射，仅散射光进入镜头，强调表面微小划痕。

同轴光：通过分光镜垂直照射，减少透射干扰，适用于检测玻璃表面的污点。

应用实例：检测玻璃瓶的裂纹时，使用高亮度背光与暗场照明相结合，使裂纹边缘产生散射光。

3. 微小缺陷检测（例如电子元件、精密零件）

问题：微小缺陷（如焊点虚焊、微裂纹）可能被环境光掩盖。

应对措施：

高分辨率同轴光：垂直均匀照明，减少阴影，捕捉细微差异。

多光谱光源：切换不同波长的光源（如紫外光、红外光），增强特定缺陷的反射或吸收特性。

频闪照明：在高速拍摄时冻结运动，避免拖影。

应用实例：检测PCB焊点质量时，使用白色同轴光与高分辨率相机配合，放大观察焊锡表面的光泽差异。

4. 深色/黑色物体表面（例如橡胶、碳纤维）

问题：低反射率使得特征难以被提取。

应对措施：

高角度环形光：增强表面漫反射，突出凹凸纹理。

色彩对比光源：利用互补色光源，例如在检测黑色物体上的白色瑕疵时，使用红色光源来增强对比度。

结构光技术：通过投射光栅或编码图案，分析表面的高度变化。

应用实例：在检测黑色轮胎表面的裂纹时，采用白色高角度环形光，以形成明显的阴影。

第五点：动态或高速场景

面临的问题：运动模糊或光照不稳定。

应对策略：

频闪同步：使光源与相机快门同步，仅在曝光瞬间进行照明。

高亮度LED脉冲光：短时间内提供高亮度照明，以减少运动模糊。

全局快门相机：避免因卷帘快门产生的图像变形。

应用实例：在高速分拣流水线上对零件进行定位时，使用频闪光源和全局快门相机来冻结运动目标。

第六点：复杂纹理背景干扰

面临的问题：目标特征与背景混淆。

应对策略：

颜色分离：使用单色光源（如红色光）来抑制背景纹理，并突出目标。

定向照明：通过条形光或线光源，从特定方向增强目标边缘。

光学滤波：使用窄带滤光片过滤掉环境杂光。

应用实例：在检测织物上的污渍时，采用绿色光源和窄带滤光片，以削弱织物纹理的干扰。

第七点：3D表面检测

面临的问题：需要捕捉三维形貌信息。

应对策略：

结构光投影：投射光栅或编码图案，通过形变计算深度。

多角度照明：从不同方向进行照明，生成多幅图像以重建3D模型。

激光线扫描：使用激光线照射物体表面，通过三角测量法获取高度。

应用实例：在检测注塑件的高度偏差时，使用蓝色激光线光源和高速相机进行扫描。

通用打光原则

1. 明确检测目标：首先确定需要增强的特征（如边缘、颜色、纹理、高度）。

2. 光源选择：根据需求选择波长（颜色）、角度和扩散性。

3. 实验验证：通过光源控制器实时调整亮度/角度，观察图像变化。

4. 环境隔离：避免环境光干扰（如使用遮光罩、封闭箱体）。

工具推荐

光源类型：环形光、条形光、同轴光、背光、点光源。

辅助设备：偏振片、滤光片、漫射板、光纤导光臂。软件调试：采用HALCON的“图像采集助手”或OpenCV的实时图像预览功能。

要熟练掌握打光技巧，必须经过大量的实际操作。建议您首先利用成本较低的光源设备，例如LED灯板，构建实验平台，并逐步调整优化相关参数。