產品的外觀缺陷直接影響著產品的質量問題，而在檢測時，由于產品缺陷種類繁多且干擾因素眾多，導致產品的外觀缺陷檢測一直是機器視覺檢測中的難點。

外觀缺陷檢測的難點

       外觀缺陷檢(jian)測的難點主(zhu)要(yao)來自(zi)于產(chan)品本身以(yi)及檢(jian)測儀器的選擇，主(zhu)要(yao)有以(yi)下幾大類：

1）產品(pin)的多樣性，經常使外觀檢測陷入(ru)困(kun)境(jing)；

2）產品的外觀缺陷除了常見的劃痕、雜(za)質(zhi)、裂紋(wen)等，還(huan)有易與背景融于一體的透明膠水輪廓(kuo)檢測；

3）反光物(wu)體(ti)通常會使(shi)圖像呈現(xian)大面積白斑，無法提取(qu)缺陷特征；

4）圓弧面(mian)缺(que)陷(xian)，受弧面(mian)的影響導致視野(ye)不(bu)能(neng)做大，如(ru)用明視野(ye)法，則成(cheng)像(xiang)光斑非(fei)常小；用暗視野(ye)成(cheng)像(xiang)則對于缺(que)陷(xian)方向有局限性；

5）部分產品表面由于材質原因，灰塵、雜(za)質與劃痕難以區分檢測；

6）空心圓柱體內(nei)壁曲面(mian)的缺陷檢測，經常(chang)由(you)于景深不(bu)足且鏡頭視角受限(xian)，無法得到理想的圖像。

       除了缺陷檢測本身固有的難點之外，在機器視覺檢測系統中，光源的(de)選擇和使用(yong)也(ye)是能否(fou)精確檢(jian)出缺陷的(de)一(yi)個關鍵環節。光源、相機、鏡頭的(de)選取與搭(da)配，是技術人員面對的(de)一(yi)大(da)考(kao)驗。

在選擇光源時，通常需要如下考慮：

1）針(zhen)對不同的檢測要求，光源(yuan)可(ke)使用常(chang)亮模式，也可(ke)進行多(duo)工(gong)位頻閃拍照；

2）根據(ju)外觀缺陷的形狀或材(cai)質特性(xing)，可選擇明場或暗場照明，同時光源角度也可按需調整(zheng)；

3）根據視野與(yu)(yu)精(jing)度要求，除了選擇不同的相機與(yu)(yu)鏡頭組合(he)外，光源的工(gong)作距離也尤為重要。

針對不同類型的外觀缺陷檢測光源方案

       ;不同的(de)外觀(guan)缺陷有(you)著不同的(de)特征，要想達到一個好的(de)檢測(ce)效果，需(xu)要對(dui)(dui)各(ge)種光(guang)源(yuan)的(de)原理及(ji)應用熟稔于心。選擇(ze)合適的(de)光(guang)源(yuan)才能更高效地面對(dui)(dui)不同缺陷的(de)需(xu)求。

       以下為針對不同外觀缺陷(xian)樣品的常用(yong)打(da)光方案：

1）針對反光且外形不規則的物體，可使用多角度多光譜光源。

       多光譜光源從多角度(du)照射(she)，可使物(wu)體表面不(bu)規則(ze)的(de)區(qu)域展現(xian)出不(bu)同(tong)(tong)的(de)成(cheng)像特性(xing)；而(er)反光面與粗糙面對光的(de)散射(she)效果(guo)不(bu)同(tong)(tong)，則(ze)可在圖片上投射(she)出不(bu)同(tong)(tong)的(de)灰度(du)信息(xi)。通過計算顏(yan)色分布和圖像陰(yin)影變化，可準確突出物(wu)體表面的(de)層(ceng)次信息(xi)，方(fang)便后期抓取圖像特征。

2）針對大面積大視野的樣品檢測，條形光源和背光源是首選光源。

       大尺寸背光源，通(tong)(tong)過LED的(de)高密度排(pai)列，提供高均勻性與高亮度的(de)照明效果(guo)，能突出(chu)物體的(de)外形(xing)輪廓(kuo)等特征。而(er)條(tiao)光的(de)指(zhi)向(xiang)性強且光線均勻，通(tong)(tong)過調整角度或(huo)者多(duo)個(ge)條(tiao)光組合可檢(jian)測較大面積(ji)的(de)外觀缺陷。

3）針對磨砂材質的表面缺陷，可使用指向性好的光源。

       指(zhi)向性好的光(guang)源可以突出(chu)材料(liao)表面的顆粒感(gan)；相比之下，漫射光(guang)源則會使(shi)外觀(guan)缺(que)陷的成像圖沒(mei)有(you)對比度。

4）針對部分需要分多次拍照且有速度要求的樣品，需使用高亮光源。

       多工位多次拍攝成像(xiang)的外觀檢(jian)測，需(xu)使用頻閃(shan)拍照系統，且光源體積要小，重量要輕。

不同類型的光源對外觀缺陷檢測的影響

       針對(dui)(dui)(dui)不(bu)同類(lei)型(xing)的外觀缺陷(xian)檢測會有不(bu)同的光(guang)源方(fang)案，比如針對(dui)(dui)(dui)反光(guang)且外形不(bu)規則的物體，可使(shi)用多角度多光(guang)譜(pu)光(guang)源；針對(dui)(dui)(dui)大面積大視野的樣(yang)品檢測，條形光(guang)源和(he)背光(guang)源是首選光(guang)源。

       選擇(ze)合適的光源才能更高效地面對不(bu)同缺(que)陷的需(xu)求。

1）交叉線形光源

       在劃痕類的缺(que)陷檢(jian)測中，如果使用傳統的線形(xing)光源，只能檢(jian)測出“橫向(xiang)缺(que)陷”，而“縱向(xiang)缺(que)陷”則難(nan)以被發現。

       為了讓“縱向缺陷”也無處遁逃，可采用(yong)交叉線形光(guang)(guang)源。它(ta)可利(li)用(yong)特殊(shu)的(de)光(guang)(guang)學設計，使兩側的(de)光(guang)(guang)線呈一定角(jiao)度(du)(du)匯集到光(guang)(guang)源中間位(wei)置，凸(tu)顯縱向缺陷，通過降(jiang)低背景亮度(du)(du)來提升缺陷的(de)對比度(du)(du)。

       手機等移動電子產品的玻璃蓋板的表面缺陷檢測，是當下機器視覺的熱(re)點應(ying)(ying)用(yong)，也是難(nan)點應(ying)(ying)用(yong)之一。

       針(zhen)對(dui)玻璃蓋板表(biao)面的劃痕，分別使用(yong)普通線形(xing)光源和交叉線形(xing)光源對(dui)其(qi)進(jin)行檢測（光源架(jia)設方向(xiang)與運動方向(xiang)垂直(zhi)），檢測結(jie)果對(dui)比如下圖(tu)所(suo)示。

玻(bo)璃蓋板(ban)上的劃痕檢測

       玻璃蓋(gai)板上的(de)劃(hua)痕(hen)(hen)檢測結果如圖所示，分別是普通線(xian)光檢測“橫向劃(hua)痕(hen)(hen)”、普通線(xian)光檢測“縱(zong)向劃(hua)痕(hen)(hen)”、交(jiao)叉(cha)線(xian)光檢測“縱(zong)向劃(hua)痕(hen)(hen)”，可以看出，使(shi)用普通線(xian)光源(yuan)檢測“橫向劃(hua)痕(hen)(hen)”時缺陷(xian)可見(jian)，使(shi)用普通線(xian)光源(yuan)檢測“縱(zong)向劃(hua)痕(hen)(hen)”時缺陷(xian)不可見(jian)，使(shi)用交(jiao)叉(cha)線(xian)光源(yuan)檢測“縱(zong)向劃(hua)痕(hen)(hen)”時缺陷(xian)可見(jian)。

       因此(ci)，在實(shi)際(ji)檢(jian)測過(guo)程中，將(jiang)普通線光源(yuan)和交叉(cha)線光源(yuan)配合使用，可以很好地檢(jian)出玻(bo)璃(li)蓋板上的橫豎(shu)劃(hua)痕。這(zhe)種方法可用于檢(jian)測玻(bo)璃(li)蓋板、薄膜、金屬面等產品上的劃(hua)痕和條紋等缺陷。

2）平面無影光源

       平(ping)面(mian)無(wu)影(ying)光(guang)源能(neng)提供高均勻(yun)度的(de)(de)漫射照明，可以消除產品表面(mian)不平(ping)整形成(cheng)的(de)(de)干(gan)擾，成(cheng)像效(xiao)果(guo)與“圓頂(ding)+同軸光(guang)源組合”類似，且相(xiang)比于組合光(guang)源而言(yan)，更節省(sheng)空間。

       下(xia)圖為(wei)兩組光(guang)源(yuan)的(de)成像(xiang)原(yuan)理(li)圖，左側為(wei)平面(mian)無(wu)影(ying)光(guang)源(yuan)，右側為(wei)“圓頂+同(tong)軸”的(de)組合光(guang)源(yuan)。

       在檢測(ce)表(biao)面(mian)(mian)(mian)不平(ping)整(zheng)的物體時(shi)，如塑料(liao)等(deng)材質柔軟的包裝袋表(biao)面(mian)(mian)(mian)，推薦使用平(ping)面(mian)(mian)(mian)無影光(guang)源(yuan)。

       下圖為手機拍攝的(de)食品包裝(zhuang)袋樣品：

       以下(xia)分別為同(tong)軸(zhou)光(guang)(guang)源、圓頂光(guang)(guang)源、平面無影光(guang)(guang)源對食品包裝袋上的字符(fu)的檢(jian)測效(xiao)果對比(bi)。

       使用同軸光(guang)源時，光(guang)線明暗(an)不(bu)均勻，無法檢測不(bu)平整物(wu)品；

       使用圓頂光(guang)源(yuan)照明存在陰影，也無法檢(jian)測不平整物品；

      使用平面(mian)無影光(guang)源，打光(guang)均勻，成像清(qing)晰(xi)且(qie)包(bao)裝袋(dai)上的字體清(qing)晰(xi)可(ke)見，適(shi)用于檢(jian)測不(bu)平整(zheng)物品表面(mian)。

3）平面條紋光源

       平面(mian)條(tiao)紋(wen)光源(yuan)使(shi)用平面(mian)條(tiao)紋(wen)式照明，通過反射的(de)光線相(xiang)互(hu)干涉(she)而形成明暗相(xiang)間的(de)干涉(she)直條(tiao)紋(wen)，當檢(jian)測(ce)物體表面(mian)有(you)凹(ao)凸(tu)不平時(shi)，由于光程變(bian)化使(shi)得部分直條(tiao)紋(wen)產生形變(bian)，以此來檢(jian)測(ce)元件表面(mian)的(de)凹(ao)凸(tu)點及細小缺陷(xian)問題。

       平面條紋(wen)光源可(ke)很好的(de)彌補(bu)同軸光源難以檢(jian)測的(de)凹凸(tu)(tu)點及(ji)細小缺陷不明顯(xian)的(de)短板，適用于反光物體、膜材、五金件、玻璃上的(de)凹凸(tu)(tu)點及(ji)細小缺陷的(de)檢(jian)測。

       例(li)如，玻璃蓋板劃痕檢測，下圖為平面條紋光源和同軸光源的成像效果對比。

       左側為平面條紋光源檢“劃痕”的效果，可以(yi)看(kan)到玻璃(li)(li)蓋板表面劃痕清(qing)晰可見(jian)。右側為同(tong)軸光源檢“劃痕”，可以(yi)看(kan)到玻璃(li)(li)蓋板表面整體(ti)被(bei)均勻照射，但劃痕不可見(jian)。

       從(cong)上述案(an)例(li)中可以得(de)知(zhi)，只有根據(ju)產(chan)品(pin)的(de)檢測需求以及產(chan)品(pin)的(de)自身(shen)特性來(lai)選擇合適(shi)的(de)光(guang)源，才能得(de)到好的(de)光(guang)學方案(an)。

       隨著科技的(de)進步，光源的(de)種類不斷增多(duo)，在(zai)保證成像質(zhi)量的(de)同時也朝著節(jie)省空間與成本的(de)方向發展(zhan)，同時很多(duo)檢測上的(de)疑難點得到了解決(jue)與改善。

       在機器視覺檢測系統中，正確選用適合的光源，不僅可以有效提升成像對比度、保證圖像均勻性，同時還可降低算法難度，大幅提升了檢測效率，使得檢測化繁為簡，更具性價比

       深圳市雙翌光電科技有限公司是一家以機器視覺為技術核心，自主技術研究與應用拓展為導向的高科技企業。公司自成立以來不斷創新，在智能自動化領域研發出視覺對位系統、機械手視覺定位、圖像(xiang)處(chu)理(li)(li)庫等為(wei)核心的20多款自(zi)(zi)主知(zhi)識產(chan)(chan)權產(chan)(chan)品。涉及自(zi)(zi)動(dong)貼(tie)合機(ji)、絲印機(ji)、曝(pu)光機(ji)、疊片(pian)機(ji)、貼(tie)片(pian)機(ji)、智(zhi)能(neng)檢測(ce)、智(zhi)能(neng)鐳射等眾(zhong)多行業領域。雙翌(yi)視(shi)覺系(xi)統最高生(sheng)產(chan)(chan)精度(du)可達(da)um級別，圖像(xiang)處(chu)理(li)(li)精準(zhun)、速度(du)快，將(jiang)智(zhi)能(neng)自(zi)(zi)動(dong)化制造行業的生(sheng)產(chan)(chan)水平提(ti)升到一個更高的層次，改進(jin)了以往落后的生(sheng)產(chan)(chan)流程，得到廣大用戶的認可與(yu)肯(ken)定。隨著智(zhi)能(neng)自(zi)(zi)動(dong)化生(sheng)產(chan)(chan)的普及與(yu)發展，雙翌(yi)將(jiang)為(wei)廣大生(sheng)產(chan)(chan)行業帶來更全(quan)面、更精細、更智(zhi)能(neng)化的技(ji)術及服務(wu)。