La iluminación mediante láser o luz estructurada se utiliza normalmente para resaltar o determinar la tercera dimensión de un objeto. El método utilizado se basa en colocar la fuente de luz láser en un ángulo conocido con respecto al objeto a iluminar y con respecto a la cámara, de forma que viendo la distorsión de la luz puede interpretarse la profundidad de los objetos a medir. Las líneas láser también se utilizan en numerosas ocasiones para indicar el trazado por el que se debe ajustar un proceso, por ejemplo en aplicaciones de corte de madera o roca.

La luz estructurada se utiliza en muchas aplicaciones para obtener la percepción de profundidad y para inspecciones en 3D. Para hacerse una idea, se genera una línea de luz y se visualiza de forma oblicua. Las distorsiones en la línea se traducen en variaciones de altura, de aquí se pueden desprender los cambios de profundidad o altura de un objeto. Por tanto, se puede también determinar la falta o exceso de material, o bien se puede llegar a hacer una reconstrucción en tres dimensiones del objeto.

Para obtener la mejor reconstrucción 3D se debe obtener un tamaño de línea lo más delgada posible, sobre un fondo con muy baja o nula iluminación. La mayoría de láseres que se utilizan en visión industrial utilizan lentes cilíndricas para convertir el punto láser en un patrón. Aunque a primera vista este sistema parece correcto, la intensidad lumínica a lo largo de la línea presenta una forma gausiana, haciendo la detección mucho más difícil a nivel de software.

Los sistemas de láser más avanzados utilizan sistemas complejos no gausianos, que proporcionan una iluminación relativamente constante a lo largo de toda la línea, y de esta forma facilitan las medidas en las aplicaciones de visión.

Existe un gran número de patrones disponibles, entre los que se incluyen: una línea, múltiples líneas paralelas, patrones de puntos, círculos concéntricos, mallas y cruces, que se utilizan dependiendo de la aplicación. Los sistemas de luz estructurada láser están disponibles en distintos tipos de potencias y longitudes de onda. Así mismo, se han realizado diseños específicos para aplicaciones concretas tales como: sistemas de líneas ultra finas, o sistemas láser conectados a fibra óptica para aplicaciones en ambientes con peligro de deflagración.

Dependiendo de la longitud de onda y de la potencia, los láseres se clasifican según su grado de afectación o peligrosidad. Los láseres utilizados para visión artificial acostumbran a corresponder a las Clases II, IIIA, o IIIB.