發(fā)光二極管（LED）無(wú)閃爍、低功耗和更長(zhǎng)的使用壽命等優(yōu)勢(shì)，令這一技術(shù)成為機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)應(yīng)用的首選。為了恰當(dāng)?shù)貫?/span>視覺(jué)檢測(cè)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(cè)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(duì)比度，便于檢查，減少了對(duì)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(jué)系統(tǒng)時(shí)優(yōu)先考慮照明問(wèn)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(jué)檢測(cè)設(shè)備對(duì)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(duì)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(cè)量特定部件（如汽車墊圈）參數(shù)的系統(tǒng)中，通常會(huì)用到漫反射背光。當(dāng)使用漫反射背光時(shí)，LED光源的顏色或波長(zhǎng)將影響獲得的分辨率，因?yàn)閱紊饪梢蕴峁└玫奶匦詫?duì)比度。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(cè)量不透明容器中存儲(chǔ)的液體水平。在這些應(yīng)用中，700~1000nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)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(cè)。在這個(gè)應(yīng)用案例中，紅外背光被用于檢測(cè)藍(lán)莓中的金龜子。
圖1：a）使用白色背光照明檢測(cè)藍(lán)莓中的金龜子，藍(lán)莓和金龜子可以同時(shí)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(cè)出來(lái)。
因?yàn)榧t外光波長(zhǎng)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(cè)出來(lái)。采用單一波長(zhǎng)背光可以提升圖像系統(tǒng)的潛在分辨率，此外還可通過(guò)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(cè)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(cè)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(gè)圖釘。當(dāng)用背光照明圖釘時(shí)，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(cè)量圖釘?shù)某叽纾瑒t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(shí)，光透過(guò)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(jué)檢測(cè)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(jià)格更高的替換方案。當(dāng)物體需要超高精度測(cè)量時(shí)，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(jì)中，LED的發(fā)散光被聚焦，從而降低照射物體輪廓時(shí)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(huì)捕捉到檢測(cè)過(guò)程中越過(guò)或穿過(guò)物體的光線。隨后，被捕捉到的來(lái)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(shí)，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(shí)，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(huì)改變物體的放大率。
當(dāng)需要對(duì)物體進(jìn)行精密測(cè)量時(shí)，該特性尤為重要，特別是在物體沒(méi)有被精確地放在像平面中時(shí)。同樣地，在像方遠(yuǎn)心設(shè)計(jì)中，鏡頭到CCD或CMOS成像器之間的微小距離變化，并不會(huì)影像圖像測(cè)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(shì)，能夠提供最高的測(cè)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(zhǎng)。
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(jué)檢測(cè)設(shè)備的唯一選擇。通常，條形碼、瑕疵、打印質(zhì)量和色彩測(cè)量等2D特性，均能在物體表面被觀測(cè)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(zhǎng)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(cè)照明適用范圍。在合適的波長(zhǎng)選擇正確的照明方案，將極大地提高被測(cè)對(duì)象的對(duì)比度，確保更高效地實(shí)現(xiàn)更加精密的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備
