本发明公开了一种多光源自动打光装置及其图像合成方法，所述打光装置包括：打光支架，所述打光支架包括第一环形支架、第二环形支架和第三环形支架，还至少包括第一可控光源、第二可控光源和第三可控光源；呈物台，所述呈物台于所述打光支架底部形成的待测区域；阵列相机组件，包括设于所述打光支架顶部的明域相机和暗域相机；光源控制器，用于控制所述第一可控光源、第二可控光源和第三可控光源的照明角度和照明范围；机器视觉检测模块，用于根据所述明域相机和暗域相机在不同照明环境下获取的待测工件的图像，生成合成图像。所述图像合成方法，应用于上述打光装置。本发明具有较高的检测效率和可靠性。