同轴光源 细小划痕都可以被“看见”

在机器视觉系统中，光源起着重要的作用，在光线不够的情况下，需要检测肉眼难以看的到的小标记、小划痕的情况，光源该选择哪种类型呢？

同轴光有利于表面小划痕粗糙度的成像，那么什么是同轴光呢？

同轴光是一个箱式的形状，它安装在镜头正下方观察轴上，可以直接照亮物体表面，通过光源在物体顶部的视窗，向下直视来拍摄图像。有一个内部的发光面，发出垂直于观察轴的光线，直接照射被测物，使相机可以捕捉到物体的镜面反射光。

以下图的同轴光源为例，

特点：可以对物体表面的微小不规则现象进行成像。

同轴光介绍

同轴光构成例

通过使用半透镜，可使LED 扩散光落射在相对于相机轴的同轴上。

一、主要应用

光泽表面及镜面的缺陷、损伤、刻印与凹陷检测

印制电路板的图案检测

玻璃尺寸测量

树脂成型品的损伤与凹陷检测等

二、成像案例

1、来对比不同种类光源拍摄的印在板上的印字图像：

直射光1

直射光下表面雕刻成像

同轴光1

同轴光下表面雕刻成像

直射光表面雕刻效果不明显。使用同轴光，由于折射率差异可以看到表面雕刻比较突出的成像。

2、塑料瓶盖上的划痕成像效果

由于光线不足划痕不明显，在一般光源下看不出划痕，在同轴光源下划痕明显

塑料盖

塑料瓶盖一般光源下成像

一般光源下划痕成像效果

塑料瓶盖同轴光成像

同轴光下划痕成像效果

点光源和同轴光源的区别

点光源也可以像同轴光源一样，从正上方照射被测物，有些镜头外壳侧面附有同轴光专用凹槽，可以将点光源从孔中插入镜头中，这样可以节省空间且易于安装，但是也有缺点，在反射率低的物体上可能会出现热点/光斑。

对镜头盖顶部成像时，视场的中心部分变得非常明亮，这种现象叫热点。

使用同轴光对镜头盖进行成像时，可以看到整个视场被均匀的照亮，图像没有产生热点。

镜头点光源

镜头搭配的点光源

镜头盖

镜头盖

镜头盖成像热点

点光源下出现热点

镜头盖同轴光成像

同轴光下均匀成像

三、同轴光源的选型要点

主要关注三点：均匀度、漏光对策、以及大小尺寸。

1、均匀度是指能从中心到周边均匀的照亮整个视场。

发光表面的亮度不均匀会导致严重后果，如果照射发出的光线亮度不均匀，会导致投射在视场的亮度不够，最终成像亮度会不均匀，这会直接影响检测精度。

2、防漏光对策

当采用同轴光照射时会透过漫射板，使水平安装的 LED 元件发出均匀光，然后使用反光镜将光线弯曲90°，照射下方物体，然而有些从侧面发出的光，没有经过反光镜就发出，影响最终成像，需要防止侧面发光表面不会直接漏光，只有通过了反光镜的光才能照亮，同光源发光面尺寸的正下方的物体。

3、尺寸大小

同轴箱式光源是箱形状的光源，它的体积通常比点光源或者其他环形光大，由于它需要在镜头与物体之间的有限空间内进行安装，因此尽可能紧凑的同轴箱式照明方式更为易于安装，且在进行细微调整(如调整与物体的距离)时也更加灵活。