本实用新型公开了基于机器视觉的球体表面缺陷检测系统照明装置，该照明装置包括照明顶盒、镜头、检测平台和盖板；盖板盖在检测平台上的被检测球体群上；照明顶盒具有三层结构，空腔里层为具有透光性和散光性的塑料或玻璃材质的漫射层，外层为非透明塑料外壳，中间层为LED阵列，LED阵列与置于照明顶盒之外的调光器连通；盖板为不透明刚性材料薄板，板上均匀分布多个圆孔，用于露出被测球体的球冠；相邻圆孔圆心之间的距离大于或等于1倍球体直径，盖板厚度约为所检测钢球直径的1/6～1/5。该照明装置发出的均匀漫射光照射在从盖板孔露出的球冠上，能解决球面反光问题，获得球冠面清晰图像，由此可成批检测球面缺陷。