三大件简介

来源：深圳市凯茉锐电子科技有限公司2026-07-15

光源

光源的作用

在工业视觉领域中，使用光源主要作用有以下几点：

将检测的区域与背景区分开
增强待检测目标边缘的清晰度
消除阴影
抵消噪光

光源类型及特点

光源类型可按种类进行区分，环光，条光，面光（开孔，平行，侧面，侧面平行），同轴（高亮，平行），无影（平面无影，环形无影，穹顶无影，穹顶光，方形无影），线光（高亮，集光型，同轴，高亮同轴），点光

光源	特点	用途	对象	参数解读（示例）
环形	均匀照明，但是容易受反光影响	划伤、字符识别	适合表面平整的物体	R（环形）-30(外径)-45（灯珠角度）-W（颜色）
条形	角度可调，大面积照明，可消除表面反光	金属表面，	其角度灵活可调节，适合需要大面积照射的场景	S（条形）-45(发光长度)-12（发光宽度）-W（颜色）
圆顶	消除表面不平整干扰	金属表面/镜面/玻璃	适合反光，曲面，凹凸等表面	H（圆顶）-40（光源长度）-8（配合镜头口径）-W (颜色)
同轴	消除凹凸产生的阴影	表面划伤	适合高反光表面，激光打标字符，二维码识别等	C（同轴）-20（发光面尺寸）-W (颜色)
点光	大功率 LED，	作为镜头的同轴光源，平行点光源通常用作背光使用	高精度检测	PS/HPS/PPS（点光源/高亮点光源/平行点光源）-40（光源长度）-8（配合镜头口径）-W (颜色)
面光		做背光，开孔做正面光		P/KP/PP/GP（面/平行面/侧面导光源）-27（发光长度）-27（发光宽度）-W (颜色)

光源选型

1.根据形状差异可以分为

形状	打光方向	光源
外型轮廓	打亮背景	背光
平面区域	打亮平面	前光高角度（明场）
	打暗平面	前光低角度（暗场）
台阶边缘	打亮边缘	前光低角度（暗场）
	打暗边缘	前光高角度（明场）
曲面，斜面	打亮曲面，斜面	漫射无影光/特定角度光源
	打亮曲面，斜面	前光高角度（明场）/同轴光
透明体	打亮背景	背光
	打亮目标	平行同轴光

2.根据粗糙度可以分为光滑表面和粗糙表面

特征	打光方向	光源
光滑目标，粗糙背景	打亮目标	漫射无影光（高角度）/同轴光
粗糙目标，光滑背景	打亮目标	前光低角度（暗场）
	打亮背景	同轴光/漫射无影光
粗糙目标，粗糙背景	打亮目标	漫射无影光

明场：指光源直接照射物体表面，反射光线进入照相机形成图像的过程。在这种照明方式下，光线以高角度 (45°至 90°) 照射物体，使得大量反射光进入镜头，从而形成清晰的图像。

特点与优势：　　

高对比度：明场照明有助于形成高对比度的图像，使物体的轮廓和细节更加清晰。　　

全明场照明：全明场照明能够从多个方向照射物体，产生无方向、柔和的反射光，适合观察物体表面的整体形貌。　　

灵活性：部分明场照明则通过从某一角度照射物体，使损伤处与背景形成对比，适用于检测物体表面的微小损伤。

应用场景：　　

观察物体的整体形貌和尺寸。　　

检测物体表面的细小凸起和破损。　　

适用于非镜面物体或表面较为粗糙的物体。

暗场：是一种从低角度 (小于 45°) 照射物体的照明方式。在这种方式下，平滑面的反射光向四周散射，无法直接进入镜头，而凹陷或凸起的地方则因反射光角度更大，有更多光线进入镜头，形成更亮的成像。

特点与优势：　　

边缘凸显：暗场照明能够凸显物体的边缘和轮廓，使细节更加突出。　　

缺陷检测：对于具有纹理或高度变化的表面，暗场照明能够清晰地显示出缺陷和损伤。　　

高对比度：尽管整体图像较暗，但缺陷处与背景之间的高对比度使得缺陷更加易于识别。

应用场景：　　

观察晶体缺陷、位错和孪晶等微观结构。　　

检测物体表面的微小划痕和凹陷。　　

适用于镜面物体或表面平滑的物体。

总结：明场照明时物体表面平整的部分会显示偏亮，不平整的部分会偏暗；暗场反之光源位置示意图：

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计算光源尺寸

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参数说明：WD 表示镜头的工作距离，wd 表示光源的工作距离，FOV 表示视场大小，θ表示视场角；

L 的含义：明场照明和背光：L 表示发光面积外径（长、宽）尺寸，内径受视场角范围限制；暗场照明：L 表示发光面积内径（长、宽）尺寸，外径受设备安装空间限制；无影光：内径大于视场角范围，外径越大越好（受设备安装空间限制）；

打光技巧

按照波长由高到低即红橙黄绿青蓝紫的顺序，颜色相近即打白，颜色相远即打黑波长越短，穿透力越弱，扩散率则越高，反之具体可参考【视觉】打光小tips

相机

相机类型

线阵：编码器+触发器，逐行扫描，逐步拼接成完整图像（通常需要物体或相机运动）其拥有高的精度和大的视野采集帧率=行频（F）/行高（H）其中行频（F）=(横向的分辨率 (W) x 物体的运动速度 (V))/横向的视野（L）其中画面如下情况则需调整行频

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图像拉伸（运动方向）--降低行频例如保持横向分辨率和视野不变的情况下，适当减低物体的运动速度则可以有效防止图像的拉伸图像压缩（左右方向）--增加行频保持其他不变的情况下适当增加物体的运动速度即可适用于高度动态运动的场景

面阵：曝光+多行，适用于对速度要求不高/静态的场景（一次性捕获整个图像就跟日常见到的相机一样）面阵相机和线阵相机示意图

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相机参数

全局快门：通过整幅场景在同一时间内曝光实现的，在频闪光源下，光源不匹配图像是前后帧亮度不一致。
卷帘快门：通过 Sensor 逐行曝光的方式实现的，拍摄高速运动物体会出现拖影现象，在频闪光源下，光源不匹配图像是一帧明暗条纹。

参数	解释
白平衡	保证在不同光源下，都能将白色物体准确还原为白色的过程。
噪声	与图像信号不一致的信号。
曝光时间（快门速度）	时间越长，图像就越亮，反之；增加曝光时间可以增加信噪比，使图像清晰但不能无限增加，其补偿的是拍摄时的曝光量；不影响画质。
增益 (iso)	增加亮度，会产生噪点；其越小噪点越小，反之；增益越大，暗场的噪点就越多; 会影响画质。
伽马值（Gamma）	Gamma 值在 0.5~1 之间，导致图像亮度下降，暗处亮度提升，值在 1~4 之间，导致图像亮度提升，暗处更暗
分辨率	Sensor 短边像元数 X Sensor 长边像元数；其他条件相同时，分辨率越大，图像越清晰。
信噪比	信号与噪声的比值，信噪比越高图像的质量越高。
动态范围	表示图像中所包含的从“最暗”至“最亮”的范围。动态范围越大，所能表现的层次越丰富，所包含的色彩空间也越广，它能同时记录的暗部细节和亮部细节越丰富。
HRD	HDR 是一种照片处理程序，经 HDR 程序处理的照片，即使在大光比情况拍摄下，无论高光、暗位都能够获得比普通照片更佳的层次。
靶面尺寸	传感器总的感光面积（毫米/英寸），由 Sensor 对角线长度表示 (1 英寸等于 16 mm)，例如 1/2.7‘’
像元尺寸	单个像素的物理大小（微米）, 一般都是正方形，例如4 μm×4 μm

通过分辨率与像元尺寸计算短边长边：Sensor 长边=（Sensor 长边像素 X 像元大小）/1000 （mm）Sensor 短边=（Sensor 短边像素 X 像元大小）/1000 （mm）由其长边和短边从而可以计算出靶面尺寸，反之可以推算出其长短边数值例如：分辨率 1280 X 1024 像元大小为 4 微米则长边为 1280 X 4/1000=5.120 mm 短边 1024 X 4/1000=4.096 mm 则其对角线长(由勾股定理)约等于 6.556 mm 所以其理论数值等于 6.556/16 约等于 0.410 即 1/2.44 ''；实际等于 1/2.7'' (行业的规范化)

相机的选型

通过检测目标尺寸计算视野范围：

视野范围 FOV=(1.2~1.5) x 检测目标尺寸

2. 通过视野范围和精度计算相机分辨率：

相机分辨率 R=视野范围FOV/检测精度IxN像素个数

实际选型相机视野范围大于上述值即可

例如：检测精度 0.05 mm, 检测目标尺寸长宽为 22 mm 实际计算精度 0.02 mm, 视野范围至少 45+22+45=30-32 mm/取1.24x 22 约等于 30（FOV）, 按 0.02，30 来计算相机分辨率（R）=30/0.02=1500 因此相机的分辨率宽至少需要大于 1500 即可然后根据黑白或者彩色选择相机。相机最小分辨率=（30/0.02）* (30/0.02)=225 W 因此可以至少选择大于这个分辨率的即可例如 500 W 相机选择好后就选择镜头，保证视野范围内之后且和相机的靶面尺寸范围一致光源面积也要大于该物体的实际检测视野

镜头

镜头特点

工业领域中常用的镜头一般是普通的 FA 镜头和远心镜头；远心镜头相较于普通镜头具有：分辨率高，超宽景深，超低畸变，平行光等特性区别如下

镜头/特点	光线的传播	成像质量	可调光圈	透视效果	应用场景
FA 镜头	光线从不同的角度折射进去，有透视失真的效果	随距离变化，可能存在畸变和比例失真	是	存在，物体大小随距离变化	日常普通拍摄，机器视觉的一般成像
远心镜头	光线平行传播，无透视失真	图像质量稳定	否	不存在，物体大小几乎一致	具有高精度应用的场景，比如工业检测，精密仪器的测量