機器視覺照明
如何找到合適的光源
視覺系統照明在規劃階段往往受到忽視；然而照明對影像品質與效率至關重要。若光源選擇不當，就可能出現反光以及曝光不足或過曝的區域。歡迎了解哪種光源最適合您的系統，以及挑選時應注意的重點。
最後更新： 2023/05/09
閱讀時間：約 15 分鐘
機器視覺照明技術
不同的照明技術，能讓物件呈現出不同的影像樣貌，凸顯出不同表面特徵與特性；因此可運用不同的照明技術，來因應各式各樣的檢測任務。
正面照明
相機與光源位於受檢物件的同一側，光線因此會經由物件表面而反射。這種技術特別適合霧面、低反射性的表面；若是高反射性表面，則會額外搭配擴散片，或採用特別設計的漫射式光源。
透射光照明
物件位於相機與光源之間，光源則位於相機的對面。光線穿過物件時，會部分或完全遭到物件阻擋，無法進入相機；因此在影像中只看得到物件輪廓。舉例來說，檢測與量測任務便可藉此精確判定尺寸、物件輪廓、凹槽或填充量。
暗場照明
光線以淺角度投射到物件上，只有與相機呈特定角度的區域會反射光線；因此影像大部分區域保持黑暗，而邊緣、刮痕、雕刻及其他表面缺陷，則因明亮的反光而清晰可見。這種技術可大幅提高缺陷的對比度與可見度。
各種機器視覺光源類型
光源選擇是否得當，將決定檢測任務的成效：偵測裂痕與辨別顏色所需的光源並不相同。工業影像處理最常使用 LED 光源；與鹵素燈或日光燈管相比，LED 不僅價格較低，效率也更高。
燈條
光線來自長條形燈體，可均勻照亮物件，已針對絕大多數檢測任務進行最佳化，例如檢測長形工件、凸顯物件邊緣等。此外，燈條也可只照亮物件的特定部位；還能結合多組燈條，從不同側面來照亮物件。由於燈條與物件之間的角度可靈活調整，因此也能運用於暗場應用。
背光
這種照明技術從物件後方均勻打光，以凸顯特徵輪廓，或對物件進行透視檢查，但表面紋理的所有資訊都會流失。舉例來說，這種技術可辨識並凸顯孔洞、氣泡或刮痕。背光也是標籤與印刷紙品品質控制作業的重要標準做法。
水平環形照明
這種照明方式與標準環形照明不同，光線從側面而非正前方來照亮物件，因此光線會以反射方式進入相機，在物件邊緣尤其明顯；如此可確保對比分明、刮痕清晰可見。暗場照明對於透明物件（例如開窗或薄膜）尤其重要；由於光源來自側面，可避免形成陰影或反光。
光源亮度
光源亮度對穩定可靠的影像拍攝至關重要：光線不足時會造成影像出現雜訊或偏暗；光線過量則可能讓細節過曝、流失資訊。最佳亮度可確保高對比度，並均勻照亮受檢物件，是視覺系統獲得穩定、可重現量測結果的基礎。
光線不足
光線不足會導致影像偏暗、雜訊偏多，難以偵測細微的細節；輪廓與結構也會變得糢糊，甚至完全消失。影像分析因此變得不可靠，檢測錯誤也隨之增加。
光線過量
光線過量會導致過度曝光，可能讓重要細節與資訊流失；明亮區域會顯得平板，反光還會進一步影響影像品質，誤判的風險也隨之升高。
善用機器視覺照明進行品質保證作業
在影像處理流程中，您還能善用光的多種特性。隨著波長與材質不同，光會產生折射、吸收、穿透或反射等現象；選對波長（也就是光色），是獲得最佳影像成果的關鍵。
以彩色光來營造針對性的對比
光的顏色可控制對比度，因此可以決定表面的呈現樣貌：互補色會顯得較暗，相近色則會顯得較亮。白光適合搭配彩色相機，以呈現自然色彩；藍光或紅光則可搭配黑白相機，凸顯或隱藏特定細節。
不可見的波長：紅外線 (IR)
肉眼可見的光介於 400 nm 至 700 nm 之間，每種波長對應一種感知到的顏色。超出這段可見光譜的光，能顯現出肉眼無法看見的特徵：舉例來說，搭配 SWIR 相機與照明技術時，紅外線 (IR) 特別適合用來偵測水果上的壓痕。 SWIR 照明
不可見波長：紫外光 (UV)
紫外 (UV) 光的波長低於 400 nm，搭配 UV 相機與照明技術，可透過螢光或反射率變化，顯現出隱藏的細節，例如防偽特徵、殘膠或髮絲裂痕。 UV 照明 便能有效且可靠地辨識這類結構。
針對性的光線調控
運用針對性調控光線，可顯現表面結構、控制反光並強化對比。採用適當的照明策略，讓光線精準配合檢測任務，即可提升品質保證作業的製程可靠性與可重現性。
漫射照明
漫射照明能讓光線均勻分布在受檢物件上，將干擾判讀的陰影與反光降到最低；在光亮、有紋理或凹凸不平的表面上，更能顯現出方向性照明常會遺漏的細節。典型應用包括塑膠零件、印刷電路板或金屬表面的檢測；要達到這種效果，可使用擴散片、圓頂光源或特殊的平板燈。
偏光照明
偏光照明是在光源與相機兩端都加裝偏光濾鏡，能夠刻意減少或凸顯不必要的反光；玻璃、塑膠或烤漆等非金屬表面的反光可大幅減少（對金屬表面的效果通常有限）。如此更容易偵測刮痕、裂痕等表面缺陷，也能提高影像對比度，帶來可靠的判讀結果。
光源的協調搭配
照明只是視覺系統的一環，但照明技術的選擇，對影像品質會帶來決定性的影響；光源品質不佳，往往無法靠其他元件來彌補。因此在打造視覺系統時，您應深入研究照明相關課題。
如何選擇光源
首先，請界定您想顯現的物件特徵為何；此外，受檢物件本身的各種屬性也很重要。物件是由什麼材質製成？會反射還是吸收光線？這些因素，加上現場的照明條件與物件之間的距離，都會影響光源的選擇。
從這些因素出發，您就能準確判斷哪種光源適合您的專案。如需進一步協助，我們的照明諮詢師能提供個別產品建議，逐步引導您選出協調搭配的光源。
我們的光源產品
我們提供多元產品組合，讓您選出最適於您視覺系統的產品。
合適光源的相關常見問題
若您的目標是盡想可能自然地重現各種色彩，就應使用白光；彩色光（例如藍光、紅光或紅外線）通常用來搭配黑白相機，透過對比差異來讓特定特徵更清楚可見。
紅外線能顯現肉眼看不見的特徵，因此特別適合用於可見光會造成干擾的工作場合。
隨著光色不同，受測物件上的某些顏色會顯得較亮或較暗。舉例來說，藍光會凸顯藍色與白色區域，紅色與綠色區域則顯得較暗。
從多種不同角度打光（例如使用環形燈），可隱藏刮痕，並凸顯印記或顏色等其他重要特徵，且不會投下干擾判讀的陰影。
拍攝高反光物件時，應使用漫射光源或加裝擴散片，將干擾判讀的反光降到最低，並達到均勻照明的效果。