發(fā)光二極管（LED）無閃爍、低功耗和更長的使用壽命等優(yōu)勢，令這一技術(shù)成為機(jī)器視覺系統(tǒng)應(yīng)用的首選。為了恰當(dāng)?shù)貫?/span>視覺檢測設(shè)備提供照明，需要了解被照明產(chǎn)品的類型、這些產(chǎn)品被檢測的速率，以及如何借助LED照明裝置在圖像中突出產(chǎn)品的具體特征。 
  在很多情況下，恰當(dāng)?shù)恼彰骺梢栽黾訄D像特征的對比度，便于檢查，減少了對昂貴的高精度相機(jī)和復(fù)雜圖像處理軟件的需求。這是在開發(fā)機(jī)器視覺系統(tǒng)時優(yōu)先考慮照明問題的主要原因。 
  由于在實(shí)際生產(chǎn)中每種應(yīng)用都不盡相同，因此視覺檢測設(shè)備對應(yīng)的照明器件的選擇、使用光的顏色（或頻率）、運(yùn)行模式都有所不同。 
  因?yàn)槊糠N特定產(chǎn)品的屬性大相徑庭。為了使每種特定的圖像都能獲得最大對比度，需要配備特定的照明元件，如背光源、環(huán)形光源、穹頂光源、線性光源，這些光源可能配置了運(yùn)作在紫外（UV）到紅外（IR）波段的LED。 

 
  不同頻率 
  在測量特定部件（如汽車墊圈）參數(shù)的系統(tǒng)中，通常會用到漫反射背光。當(dāng)使用漫反射背光時，LED光源的顏色或波長將影響獲得的分辨率，因?yàn)閱紊饪梢蕴峁└玫奶匦詫Ρ榷?。單色光可以減少相機(jī)透鏡中任何軸向與橫向的色差，從而能獲得更高的分辨率。 
  具有不同頻率的光源同樣適用于測量不透明容器中存儲的液體水平。在這些應(yīng)用中，700~1000nm的長波長紅外光可以穿透紙和塑料等材料。紅外光同樣可用于食品檢測。在這個應(yīng)用案例中，紅外背光被用于檢測藍(lán)莓中的金龜子。

 
   圖1：a）使用白色背光照明檢測藍(lán)莓中的金龜子，藍(lán)莓和金龜子可以同時被看到。b）使用紅外背光照明，紅外光可穿透藍(lán)莓，被金龜子吸收，因此即使是被藍(lán)莓遮住的金龜子也能被檢測出來。
   因?yàn)榧t外光波長可以穿透藍(lán)莓，被金龜子吸收，因此即使是被藍(lán)莓遮住的金龜子也能被檢測出來。采用單一波長背光可以提升圖像系統(tǒng)的潛在分辨率，此外還可通過平行照明技術(shù)降低標(biāo)準(zhǔn)背光產(chǎn)生的漫反射，進(jìn)一步提升分辨率。

 
  平行光 
  實(shí)現(xiàn)平行光照明的一種方法是使用平行背光照明器，將LED陣列發(fā)出的散射光準(zhǔn)直到與透鏡光軸相同的光軸上，這些同軸照明器從被檢測物體背后發(fā)射出平行光，抑制光的散射。 

   圖2：同軸照明器從待檢測物體的背后發(fā)射平行光，抑制光的散射。同軸照明能夠提升圖像的分辨率。 
   用背光源和同軸照明器兩種光源照射一個圖釘。當(dāng)用背光照明圖釘時，光穿透透明物體，能夠檢查出圖釘內(nèi)部的構(gòu)造和缺陷；但如果需要測量圖釘?shù)某叽?，則采用同軸光，同軸光被折射生成銳利的黑色輪廓。 

   圖3：a）當(dāng)用背光照亮圖釘時，光透過透明物體，能夠檢查到圖釘內(nèi)部的構(gòu)造和缺陷。b）照射到圖釘上的平行光被折射，產(chǎn)生銳利的黑色輪廓。 
   同軸照明器為視覺檢測設(shè)備開發(fā)者提供了一種照明小型配件的方法；相比之下，遠(yuǎn)心背光則提供了一種價格更高的替換方案。當(dāng)物體需要超高精度測量時，通常選用遠(yuǎn)心照明。 

 
   遠(yuǎn)心照明 
   在遠(yuǎn)心照明系統(tǒng)的設(shè)計中，LED的發(fā)散光被聚焦，從而降低照射物體輪廓時可能產(chǎn)生的漫反射。為了獲得盡可能高的分辨率，配備了遠(yuǎn)心透鏡的相機(jī)會捕捉到檢測過程中越過或穿過物體的光線。隨后，被捕捉到的來自物體的光線被聚焦、并且與光軸平行。 
   當(dāng)遠(yuǎn)心照明被當(dāng)作背光使用時，系統(tǒng)工程師可以為相機(jī)系統(tǒng)配備三種不同類型的遠(yuǎn)心鏡頭。遠(yuǎn)心鏡頭的種類有：物方遠(yuǎn)心鏡頭、像方遠(yuǎn)心鏡頭和雙遠(yuǎn)心鏡頭。當(dāng)使用物方遠(yuǎn)心鏡頭時，在鏡頭的遠(yuǎn)心深度內(nèi)，物體與鏡頭之間微小的距離變化不會改變物體的放大率。 
   當(dāng)需要對物體進(jìn)行精密測量時，該特性尤為重要，特別是在物體沒有被精確地放在像平面中時。同樣地，在像方遠(yuǎn)心設(shè)計中，鏡頭到CCD或CMOS成像器之間的微小距離變化，并不會影像圖像測量的精度。 
   雙遠(yuǎn)心鏡頭集成物方遠(yuǎn)心鏡頭和像方遠(yuǎn)心鏡頭的優(yōu)勢，能夠提供最高的測量精度。與其他類型的背光一樣，遠(yuǎn)心照明系統(tǒng)可以提供不同的尺寸和波長。  

   眾多選擇 
   盡管背光是最為常用的物體照明方式，但它并不是視覺檢測設(shè)備的唯一選擇。通常，條形碼、瑕疵、打印質(zhì)量和色彩測量等2D特性，均能在物體表面被觀測到。需要再次指出的是，不論是同軸照明系統(tǒng)還是離軸照明系統(tǒng)，都可以采用多種照明光源，如各種不同配置和波長的點(diǎn)光源、環(huán)形光源、穹頂光源及線性光源。 
   每種光源都有其特定的檢測照明適用范圍。在合適的波長選擇正確的照明方案，將極大地提高被測對象的對比度，確保更高效地實(shí)現(xiàn)更加精密的視覺檢測設(shè)備