AOI 光源怎麼選？環形、同軸、背光、穹頂與結構光的實戰取捨
燈換了三顆，刮痕還是時有時無。您開始懷疑是不是相機買太便宜，其實問題多半在光線是從哪個方向進來的。
這一頁把光源選型從瑕疵的形狀開始推。環形、同軸、背光、穹頂與結構光各自解什麼問題？反光該先動角度還是先加漫射？燈買回來又要看哪四個數字？
最後實質更新：2026 年 9 月 7 日
先看瑕疵是凸的、凹的，還是只有顏色差
光源選型是從瑕疵的幾何往回推，不是從燈具型錄往前挑。動手之前，先把瑕疵分成三類。
凸起、凹陷、刮痕、壓痕這種有高低差的，靠的是陰影。光要斜著打進來，讓高低差變成明暗差。光打得越正，陰影越少，瑕疵越看不見。
表面是平的，只有顏色或材質不同的，靠的是反射率差。這時候光要打得均勻，讓背景像一張白紙，瑕疵才會浮出來。
缺料、破孔、外形尺寸，靠的是輪廓。光從物件背後往鏡頭方向打，物件變成一個黑剪影，邊界會非常乾淨。
講到底，光源幾乎是能否檢測的關鍵門檻。有些物件像圓弧或半圓類的金屬件，檢測本身就是超高難度。通常要先有合適的光場，才有機會進到程式去編寫。
五種光源分別在解什麼問題
常見的光源和瑕疵特性與光源優缺點分析
| 光源 | 光路特性 | 可凸顯瑕疵 | 光源缺點 |
|---|---|---|---|
| 環形光 | 從鏡頭四周斜打下來，角度越低陰影越強 | 刮傷、凸起、壓痕、邊緣缺角 | 曲面件上會出現一圈亮環；角度壓太低，正常的加工紋路也會被照成瑕疵 |
| 同軸光 | 經半反射鏡折向物件，與鏡頭同軸垂直入射 | 鏡面、拋光金屬上的刻字、汙漬、細刮 | 表面稍微不平就整片反白。PCB 那個案子就是露出孔外的銅線過曝，孔內還是黑的 |
| 背光 | 從物件背後往鏡頭方向打 | 外形輪廓、缺料、破孔、尺寸量測 | 只給輪廓，表面資訊全部丟掉。餘光若不受控地進鏡頭，會在畫面上留一條弧形亮帶 |
| 穹頂光 | 先打到半球內壁，再從各個方向漫射到物件 | 曲面、球面、高反光件；要壓掉鏡面反光的場合 | 體積大，工作距離被吃掉。頂部給鏡頭的開孔，會在鏡面件上留下一個暗點 |
| 結構光 | 打出規則圖樣，讀圖樣的變形 | 平面度、翹曲、很淺的凹凸 | 圖樣板自己的加工變形會直接變成量測誤差。 |
實務上很少只用一種。同軸光配背光，一張看表面、一張看輪廓，是常見的組合。
反光壓不下來時，先改角度還是先加漫射
反光的成因是表面把光鏡面反射進了鏡頭。要解，只有兩個方向：把光源移出反射角，或把光打散讓它從四面八方來。
先試角度，因為不用花錢。把環形光降低高度，或換成低角度環形，讓反射方向避開鏡頭。桌上拿一支可調角度的手持燈掃一遍，十分鐘就知道有沒有機會。
角度改不動的時候才換漫射。圓柱面或球面上每一點的法線方向都不一樣，單一光源只照得亮一條窄帶，旁邊不是過曝就是全黑。這種幾何條件下，穹頂或漫射罩才有意義。
| 手段 | 什麼時候有效 | 要盯住的代價 |
|---|---|---|
| 降低入射角 | 表面接近平面，反射方向算得出來 | 陰影同時變強，正常的紋路可能被判成瑕疵 |
| 改用漫射或穹頂 | 曲面、球面，反光位置隨料件姿態亂跑 | 燈體積大、工作距離縮短，到達物件的亮度也下降 |
| 加一組正交偏振片 | 鏡面反光壓不掉，而且亮度還有餘裕 | 進光量大幅下降，曝光與節拍都要重算 |
| 換光源顏色 | 物件本身有顏色，想把對比拉開 | 白平衡、曝光與判定閾值全部要重做一次 |
| 加遮光罩 | 干擾來自環境光或背光的餘光 | 佔用送料空間，清潔與換線的動線要重新安排 |
順序有意義。角度不用花錢、漫射要買燈、偏振要犧牲亮度。倒著做的話，錢花了問題還在。
燈買回來要看的四個數字
光源是一個系統，不是一顆燈加一顆電源供應器。我們把它拆成亮度、均勻度、恆亮度三件事，下面把門檻和後果一起列出來。
| 項目 | 我們用的門檻 | 不到門檻會發生什麼 |
|---|---|---|
| 亮度 | 通常需要 500 流明；寧願買 750 或 1000 流明再調暗 | 光圈得開大，取像時間變長，移動中的料件容易糊掉，節拍拉不上去 |
| 均勻度 | 差異不超過 5%，可以參考 LCD 螢幕的亮度分布 | 均勻度就像一張白紙在襯托瑕疵。不均勻時，往往只有一部分區域檢得出來 |
| 閃爍率 | 誤差要在 0.1% 以內 | 只有 5 到 10 個畫素的瑕疵，一次閃爍可能從 5 個畫素變成 2 個或 1 個。原本檢得出來的就變成檢不出來 |
| 電源 | 調節器要容許輸入有 10%–20% 的變動，輸出變動率小於 0.1% | 量測邊緣忽大忽小。重複驗證 10 到 1000 次的過程裡，每次誤差都偏離基準值 |
均勻度做不出來的原因通常很單純。LED 直接照到物件表面，均勻度一定低；要靠均質化的壓克力擴散板，光才會散得開。閃爍也一樣，單顆 LED 通常不閃，會閃的是調光器和電源供應器。
規格書寫 2 萬小時，實際差很多
LED 的點亮電壓從 2.2V 到 3.5V，看製程而不同。以 0.02W 的 LED 為例，全亮電流是 20 mA。壽命表現好的用法是 2.5V、18 mA。開在 15 mA 或 12 mA 通常就足夠檢測，壽命可以長於 2 萬小時。開到 20 mA 或 22 mA，壽命可能連 1 萬小時都不到。
光的顏色要不要換
白光是主流選項。就我們的經驗，大約 95% 的瑕疵檢測用白光就能檢出。
換色有兩個場合。380–420 nm 的藍光看小物件的表面瑕疵，辨識度會提升。750–820 nm 的紅光早期被選用，主要是為了避開室內日光燈開開關關的干擾。
物件本身有顏色時，換色的效果會很明顯。同色光照同色物件會更亮，補色光照上去則會變暗。想讓紅色線材在綠色 PCB 上跳出來，換光源顏色通常比調曝光有效。
光場的比較順序
這個順序能把「光不對」「角度不對」「樣品沒代表性」和「程式寫錯」分開處理。不用一次改五件事。
- 1把瑕疵翻成影像要回答的一句話
不要寫「檢查外觀」。要寫成「孔內有沒有線」和「線的顏色對不對」這種在影像上找得到證據的句子。一句話對應一個判定，兩個判定就分開講。
- 2先用手持燈掃過一遍
拿一支可調角度的燈，人工變換方向和高度，找出瑕疵會跳出來的那個角度。這一步幾分鐘就做得完，比先買一顆燈回來試快得多。
找不到任何角度能讓瑕疵浮出來，就是一個很重要的訊號。這種時候該回頭談製程或治具，不是加大燈的瓦數。
- 3照那個角度選燈，然後拍多組影像
比較不同方向、漫射程度、曝光與鏡頭設定，記錄瑕疵對比、背景均勻度和物件本身的自然紋理。不要只挑一張看起來清楚的圖交差。
- 4把樣品移到視野邊緣再拍一次
同一顆瑕疵要在視野中央、邊緣和合理的擺放公差內都維持可辨識。換一個批次再拍一輪，確認顏色、光澤或紋理的批次差異不會把對比吃掉。
- 5上機台連續跑
光源暖機、震動、送料速度和環境光都會有影響。桌上的影像結果OK不等於產線上影像OK。
驗收時光源要留哪些紀錄
光源是耗材，會衰減，也會被人動到。交機時沒把設定寫下來，半年後同一台機器判出不一樣的結果，沒有人講得清楚是哪裡變了。
驗收文件裡要有的光源紀錄
- 燈具型號、數量、擺放角度與高度，拍照存檔。
- 電源與調光器的設定值，還有當下實際的輸出電流。
- 同一組 OK 品與 NG 品，在視野中央和邊緣各留一張影像。
- 光源要暖機多久才能開始判定？這個時間要寫進 SOP。
- 燈什麼時候該換？請用「亮度掉到多少就換」，不要用「看起來還會亮」。
我們的做法是光場先做出來，程式後寫。遇到光場怎麼調都拉不開對比的案子，我們會建議先改製程或治具，不會直接跳去試 AI。
評估階段我們能講的是兩件事：這個瑕疵在什麼光場下看得見，以及那個光場在您的產線上做不做得到。檢出率要等連續試打之後才會有數字。