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u-technology機(jī)器視覺中的分段照明技術(shù)分析
在機(jī)器視覺、特別是檢測(cè)工件的傷痕和皺折的外觀檢查的類別中，取得使圖像處理程序的負(fù)擔(dān)最小化的優(yōu)良的照相機(jī)圖像是應(yīng)用成功的關(guān)鍵。圖像處理程序由于其計(jì)算成本而產(chǎn)生延遲時(shí)間，但能夠?qū)崟r(shí)地通過最佳照明取得優(yōu)異的圖像。因此，該領(lǐng)域的工程師的共識(shí)是，在致力于照明的同時(shí)，采用簡(jiǎn)單輕快的程序。多年來(lái)，我公司憑借其照明技術(shù)滿足了多種多樣市場(chǎng)的要求。在這些要求中，特別需要的是能夠?qū)Πl(fā)光部進(jìn)行區(qū)域分割而獨(dú)立控制點(diǎn)亮熄滅的照明。
關(guān)于目視檢查
即使不是定量的，目視檢查能夠以比較高的精度實(shí)施，很大程度上是由于下面所述的檢查員的兩個(gè)動(dòng)作。
⑴對(duì)于檢查用照明，用手微調(diào)工件的角度，便于觀察缺陷。
②短期閃速存儲(chǔ)來(lái)自所看到的各種角度的工件像，將其連續(xù)的存儲(chǔ)像變化的地方、即產(chǎn)生微分極值的點(diǎn)或區(qū)域判斷為缺陷。
這是“心"的問題。對(duì)于本公司來(lái)說(shuō)，要弄清楚這個(gè)結(jié)構(gòu)是非常困難的，所以在本版面上就（1）的現(xiàn)象進(jìn)行說(shuō)明。如果讀者是外觀檢查的工程師，你會(huì)多次看到目視檢查員拿著工件，一邊打嗝一邊盯著它工作的情景。這如圖1所示。
檢查人員經(jīng)驗(yàn)地體會(huì)到，在投影到工件表面的照明像的邊緣部容易產(chǎn)生缺陷散射光的微分極值。使照明和工件表面的缺陷所形成的空間位置關(guān)系時(shí)時(shí)刻刻變化，尋找適合于缺陷的識(shí)別的位置。
從目視檢查到機(jī)器視覺
為了將檢查員的“打嗝動(dòng)作"置換成機(jī)器視覺系統(tǒng)，考慮以下所述的4個(gè)實(shí)施方案。
A固定工件和相機(jī)的位置關(guān)系，移動(dòng)照明。
B固定照明與相機(jī)的位置關(guān)系，移動(dòng)工件。
C固定工件，獨(dú)立移動(dòng)照明和相機(jī)。
D工件、照明和相機(jī)，全部獨(dú)立移動(dòng)。
與檢查員的行為接近的是B。但是，在需要高倍率觀察的小工件中，從透鏡的景深的觀點(diǎn)來(lái)看，B的采用不能說(shuō)是現(xiàn)實(shí)的。C和D自然會(huì)使系統(tǒng)變得復(fù)雜。這樣的系統(tǒng)，即使在飛行員線路上成功，在量產(chǎn)線路的運(yùn)用上失敗的事例也很多。本公司推薦系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的A。即使是移動(dòng)照明，也不是物理地移動(dòng)，通過分割發(fā)光部獨(dú)立地控制點(diǎn)亮熄滅，得到同樣的效果。具體化了這個(gè)的產(chǎn)品是此次介紹的LED多效果燈。產(chǎn)品的外觀如圖2所示。
以下所示的應(yīng)用例是使用位于圖2的最左側(cè)的產(chǎn)品ULR-68W110-8CH進(jìn)行照明的應(yīng)用例。另外，在發(fā)光部安裝產(chǎn)品專用的擴(kuò)散板，緩和炮彈型LED的照射指向性。工件、多效果光和照相機(jī)的位置關(guān)系如圖3所示。
多效果燈光單體使用示例
應(yīng)用實(shí)例是金屬墊圈表面的瑕疵檢測(cè)。已知在目視檢測(cè)非常細(xì)的直線狀的傷痕的情況下，如果從與傷痕延伸的方向垂直的方向照射光，則視認(rèn)性變高。這個(gè)技術(shù)也可以在機(jī)器視覺中活用。圖4是使用以往型的普通的環(huán)照明（帶擴(kuò)散板）取得的圖像?？梢钥吹絻商幹本€狀的傷痕。橫向的傷痕是加深的傷痕，縱向的傷痕是淺的傷痕。縱向瑕疵似乎被來(lái)自整個(gè)方向的照明淹沒了其形狀的第二圖多效果燈狀。
圖5和圖6是使用多效果光取得相同工件的圖像?？v向的瑕疵、橫向的瑕疵都強(qiáng)烈地發(fā)出散射光，可以清楚地知道缺陷的位置。為了公平評(píng)價(jià)，在與上述普通照明相同的位置設(shè)置了多效果燈。發(fā)光部的形狀和面積也相同。將第5圖和第6圖的圖像通過本公司獨(dú)自開發(fā)的軟件Utechcap進(jìn)行圖像處理的結(jié)果分別示于第7圖和第8圖?？梢钥闯鼍群芎玫刂粰z測(cè)出瑕疵。
作為參考，從8個(gè)方向分割照明的觀察圖像如圖9所示。橫向的傷痕在圖9的0和⑴中可視性高?？v方向的傷痕在圖9的（2）中可視性高。由此可知，來(lái)自與傷痕垂直的方向的照明對(duì)直線狀傷痕的檢測(cè)有效。
