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幾何光學(xué)在柱體表面照明的有效應(yīng)用

2022/10/14

由于標(biāo)準(zhǔn)化光學(xué)照明技術(shù)并非對(duì)所有的表面都有同樣的的效果，物料表面顏色、紋理、形狀以及成分都可以影響反射到機(jī)器視覺(jué)相機(jī)光線的位置和數(shù)量，那么該如何解決？為此展開(kāi)了進(jìn)一步的研究。
例如，當(dāng)進(jìn)行電池表面OCR檢測(cè)時(shí)，不同的表面形狀和反射率值會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響很大。其中一個(gè)難點(diǎn)在于進(jìn)行OCR檢測(cè)時(shí)，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化光學(xué)照明無(wú)法呈現(xiàn)出光照強(qiáng)度一致的圓筒的表面，反而造成表面高亮的情況。（實(shí)例中，檢測(cè)所用的金屬燃料電池的字符是以黑色點(diǎn)陣方式印刷，且印刷方向與柱體長(zhǎng)軸平行。）

現(xiàn)今大多數(shù)光學(xué)檢測(cè)字符設(shè)備都使用標(biāo)準(zhǔn)的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即相機(jī)垂直于檢測(cè)表面，并使用同軸定向光源，例如標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形光（如圖1）。如果所拍攝表面是由漫射材料組成的，并且相對(duì)平坦，那么這種幾何結(jié)構(gòu)將可以捕捉清晰的圖像，但當(dāng)表面不僅是鏡面的，而且是曲面構(gòu)造，那么使用上述拍攝方法所得圖像（如圖2），將不會(huì)獲得均勻清晰的圖像。

相機(jī)—物料—光源三者之間是三維空間幾何關(guān)系，而在圖1所示的設(shè)置情況下，光源相對(duì)于相機(jī)是同軸的，所以實(shí)際上是一個(gè)二維空間關(guān)系。由于相機(jī)與物料的方向必須保持不變，因此可以改變光源相對(duì)于相機(jī)和樣品的照射方向，將環(huán)形光源移出主軸，并使其沿著圓柱體的曲率面移動(dòng)(圖3)，與此同時(shí)會(huì)產(chǎn)生略有改善的圖像，但仍然不足以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)(圖4)。雖然相較來(lái)說(shuō)略有清晰，但這種結(jié)構(gòu)在物料位置上有任何差異都不可行。

采取的有效方法：將離軸的光源從圓柱體曲率面移開(kāi)，采用圖5的結(jié)構(gòu)，與圓柱體長(zhǎng)軸共面，就可以獲得合格的圖像(圖6）。研究使用LH-92RT00-24V-W，通過(guò)使用大電流，提高亮度的方法，得到想要的圖像。

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