光学与照明

有无检测:照明与 ROI 控制

比较缺失特征检查所用的照明和检测区域;选择对比度时,保留特征缺失和特征被遮挡的对照。

发送样品,申请工程评审
有无检测:照明与 ROI 控制
工程说明图,不是照片,也不是实测结果。

检测任务

有无规则常常失败,是因为高光或阴影成了 ROI 内最突出的目标。要围绕所需特征建立对比度,而不是围绕最亮的那一块。将适用于外露轮廓的背光剪影照明,与适用于凹陷特征的漫射正面照明进行比较。让治具保持在完整图像中可见,以便识别出治具被误当作目标的情形。

前提条件与样品对照

将“存在”定义为指定位置上可见的特征,而不是画面中随便出现的暗色物体。准备装配正确的样品、故意缺少该特征的样品和特征被遮挡的样品,并记录人工给出的答案。数据集中要保留治具细节和允许的零件差异。固定工位的基线依靠图像对比度区分相互分离的连通域;它不是通用的语义识别器,也不得推断出被隐藏的部件。

选择相机方案

特征位置固定且对比明显时,黑白面阵相机是务实的起点。曝光期间仍有运动时,选用全局快门方案;紧凑型智能相机方案则需要经过验证的处理能力和 I/O 支持。只有颜色本身参与判定时,使用彩色相机才有道理。如果存在与否取决于深度或遮挡,仅凭一张平面图像无法得出结论。

实施受控流程

比较不同的布光方案时,使用同一批原始零件,并保持相机、曝光和镜头位置固定。在原始图像坐标系中确定感兴趣区域(ROI),并涵盖每一个允许的上料位置。裁剪可以去掉无关背景,却无法找回看不见的目标。接受较小的 ROI 之前,先检查完整图像,尤其是在治具或零件可能移动时。

  1. 只要现场空间允许,就分别用背光和漫射正面光采集每个对照。
  2. 在原始图像坐标系中标出特征允许出现的范围。
  3. 检查原始图像和阈值掩膜中是否存在干扰性的治具区域。
  4. 选定照明后重新测试全部对照,然后冻结 ROI。

流程图

选择区域之前,先比较完整的原始图像。照明带来可见性;ROI 则限定在哪个范围内评估这一证据。

  1. 完整图像
  2. 照明控制
  3. ROI
  4. 可见目标
工程说明图,不是照片,也不是实测结果。
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记录证据

记录布光几何、曝光、目标与背景的亮度分离度以及 ROI 坐标。把被眩光截断的像素标出来,而不是把它们平均进对比度得分。表格定义的是实物对照;请为每种布光方案填入实际观察到的结果。

准备一份能暴露误导性照明选择的对比度比较。对每一种可行的布光方案,把存在对照和缺失对照放在同一个治具位置上,并保持两者的原始采集设置完全一致。同时检查指定的特征区域和相邻的背景区域。记录特征像素是否保持可区分,还是与背景分布重叠;仅看平均亮度会掩盖眩光和局部阴影。把饱和的区域直接标在原图的副本上,同时保留未经改动的原图。让对照依次移过允许的上料范围,并重复比较。如果某种照明只在中心位置才能显现特征,就把这一局限记录下来,而不要把整个范围视为已验证。保留被否决的布光方案及其失败图像,以便日后维护中出现改动时,能够辨认出来。

示意性记录表;请自行填写结果
对照样品必须观察到的内容判定边界
P:特征存在指定区域内可见该特征判定存在须有有效证据
A:特征缺失区域可见,应有的特征不存在缺失是有效的不合格结果
O:特征被遮挡无法观察到该特征复核;绝不推断为存在

诊断失败案例

如果 ROI 把特征缺失的那个位置排除在外,一个空的装配件也可能看上去合格。深色的螺钉或治具边缘同样可能冒充该特征。应舍弃这种布置,或收紧对位置的定义。形态学闭运算不得仅仅为了凑出一个连通域,就把附近的治具区域与目标连在一起。

失败原因区分

目标、治具边缘和饱和高光是不同的图像成因。比较它们在原始图像和掩膜中的表现,而不是接受任何前景。

  1. 目标
  2. 治具边缘
  3. 眩光
  4. 遮挡
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独立验证

每次试验只改变一个照明变量:几何布置、强度或环境遮光。改动判定阈值之前,先比较原始图像的对比度、饱和情况和由此得到的掩膜。成功和不成功的布光方案都要保存。有用的选择,是在允许的变化范围内能把相关类别分开的那一种,而不是让某一个样品看起来很漂亮的那一种。

选定的照明和 ROI,必须在每一个允许的上料位置上都能把可见的存在与可见的缺失分开。被遮挡的情形不作定论。在把对比度视为稳定之前,先在预期的环境照明极端条件下重复一遍。

然后,把 ROI 与照明分开,单独对它提出质疑。在完整图像上标出所需特征的位置,并以此核对保存的裁剪坐标。将存在对照移向每个允许的极限位置,并确认完整的可辨识特征始终位于该区域内。在相同位置重新测试缺失对照,并检查残留的前景:判断它属于治具、污物还是预期的特征。工程师应当能够解释每个被计入的区域为何合格,而无需借助想要得到的最终判定。如果必须做面积过滤或形态学处理,就保留该操作前后的掩膜。只有当所选区域去除了无关证据、又没有去掉必须评估缺失的那个位置时,该区域才可接受。更换光源支架或治具之后,重复这项检查。

继续工程交接

请提供布光方案、ROI 坐标、原始帧和掩膜以供评审。在选择 Deyi Vision 的照明和光学器件之前,先说明任务需要的是轮廓还是顶面特征。不要悄悄调整裁剪尺寸;任何坐标或比例换算都必须明确写在保存的工作流中。

将原始图像与结果记录一并保存。

来源与技术参考资料

这些资料说明了本教程所用方法的依据与适用范围。文中的检查示例仅供参考;量产验收需要用你自己的样品取得证据。

  1. Machine vision lighting basicsDeyi Vision核查于
  2. Image thresholdingOpenCV核查于

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请发送样品图像、当前方案,以及未通过的检查项;同时注明视野、工作距离、线速度和验收标准,便于做出切实可行的评审。

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