表面缺陷检测：相机采样与运动

目的与适用边界

以最小的可见表面特征为依据确定图像采集方案，并在缺陷处理开始之前，证明运动和工件位姿的变化不会使该特征消失。

本教程给出的是一种工程评估方法，而不是可直接运行的产品认证。Deyi Vision 目前公开的 PC 示例涵盖在已确认样品图像上运行的 EAN-13 流程。工程代码中的原生 OCR 与检测处理，使用前必须对照已安装的运行环境、已绑定的模型和任务逐一核对。浏览器模板并不证明可以在浏览器中执行：计划中的 OpenCV.js 后端需要单独验证。云端识别须事先明确批准图像范围、服务商、模型和费用。评审归档包不是可执行的发布包。相机、固件和驱动的兼容性需要另行检查。下文记录表中的所有数值均为假设值，不是 Deyi Vision 的测量结果，也不是客户的实际结果。

准备证据

收集一个细微划痕样品、一个纹理合格的工件和一个镜面反光的工件。划痕方向要独立于其图像外观单独记录。使用位于缺陷区域之外的治具基准，使对焦或定位不会依赖缺陷本身。重新使用采集配置之前，检查所存储的像素格式和有效区域是否仍与已保存的配方一致。记录所有像素合并（binning）、缩放或图像转换操作，因为经过这些操作之后，按源像素算出的物方比例不能再原样适用。对比归档帧与送入第一个处理节点的帧。两者不同时，保留两者的标识，并说明转换过程。在重连试验中，要区分新的曝光与缓冲区里重复出现的旧帧。采集标识不确定期间，应禁用自动放行，并保留导致不一致的事件，而不是悄悄把计数器清零。表面缺陷检测工位必须能区分材料本身的缺陷与观察条件的变化。划痕、凹坑、油污、纹理和反光都可能引起相似的灰度变化，但需要不同的处置。要按预期的表面加工状态范围准备合格件，并准备缺陷位置和方向均有记录的缺陷样品。选择的基准，在表面状态变化时仍须保持可见。参考图像只有在其位姿和照明与当前工件具有可比性之后才有用。图像差分并不是物理深度测量，检出的区域本身也不能说明缺陷的成因。在收集答案之前，先确定脏污应判为剔除、提出清洁请求，还是列为排除情形。对存在歧义的样品，保存其原始图像，不要臆造干净的参考图或修正过的标签。以采集记录为起点，而不是以屏幕上显示的预览为起点。预览可能经过缩放、锐化，也可能在输入已经停止之后被重复使用。保存未经修改的原始帧，以及图像尺寸、像素格式、曝光、增益、镜头设置、工作距离、触发标识和采集时间。同一次测试中要同时包含最小的相关特征和允许的最大位置变化。先采集静止样品，以区分对焦问题与运动模糊；然后在实际运动条件下重复采集，期间不改变光学几何布置。每一张保存的图像都要关联到对应的实物样品或事件。缺失或陈旧的帧属于采集失败，即使最后显示的那张图像看起来很好。对比 Deyi Vision 的面阵相机方案（适用于固定或离散的工件）与线阵相机方案（适用于连续运动的卷材）。面阵方案要验证整个视野的覆盖情况，以及在允许速度下能保住缺陷特征的快门/触发设置。线阵方案要使视野宽度、行频、曝光和线光源与输送速度匹配，并验证实际所用相机与编码器/行触发的兼容性。在改变速度的同时采集已知靶标，然后检查重建图像的尺寸、被拉伸的特征，以及拼缝或缺行。记录所选方案和实际生效的设置；任何一种方案都不能仅凭相机类型就被验收。

操作步骤

1. 在物面上测量完整视野，用其宽度除以有效图像宽度；计算时不要使用显示宽度，也不要使用经过数字缩放的预览。
2. 在照明不变的条件下，对细划痕对焦，并在视野的不同位置检查源像素。要包含允许范围内最不利的高度和倾斜，而不只是中心区域的表面。
3. 对同一工件分别在静止和运动状态下采集。根据物方空间中的运动量算出曝光时间上限，然后缩短曝光时间（不要提高增益），直到划痕在原始图像中仍然可见。
4. 每次触发都要检查帧标识和饱和截断。反光遮住划痕的图像应作为失败案例保存；提高检测器灵敏度，无法找回像素中并不存在的特征。

解读试验结果

在假设示例表中，划痕只跨 3 px。这是对采样情况的观察，不是检出保证。曝光计算把运动量限制在 1 px 以内；其中并未计入失焦或卷帘快门造成的形变。如果该特征在某个允许的位姿下消失，应先修改光学或照明方案，再去选定缺陷阈值。

记录表

s = 80 / 1600 = 0.05 mm/px
w = 0.15 / 0.05 = 3 px
blur = 500 * 0.0001 / 0.05 = 1 px

两个工程视角

故障排查

• 基准清晰而划痕不可见，说明是对比度丢失，而不一定是对焦不良。保持对焦不变，改变光照方向。
• 特征静止时可见、运动时发生拖影，指向曝光或时序问题。要检查实际的帧，而不是锐化过的预览。
• 新触发之后图像标识重复，说明采集到的是陈旧帧。应把该事件按证据缺失处理，而不是沿用上一个工件的结果。

验收与交接

只有在约定的各个位置、高度和速度下，最小缺陷都仍然可以观察到，才可验收采集环节。模糊、饱和截断、漏触发和陈旧帧要分别记录。把实际的图像证据和曝光设置交接给照明阶段；这项验收并不能证明缺陷分类的准确度。

把源图像、预期判定、确切的版本和完整的结果记录放在一起保存。在选定最终参数之前，先冻结评估集。如果这些答案之后又被用于调整流程，就要把该集合标记为开发数据，并另行取得一套新的独立验收集。Review、NoResult、执行错误和采集缺失都要保留在分母中；不要靠滤掉数据行，把它们变成“通过”。把可复现的失败案例与成功样本一并保存。交接材料应写明谁有权更改配方、如何恢复先前已批准的版本，以及在验收之前哪些设备输出仍保持禁止。仅凭软件结果，并不能证明运动中的实物工件已到达正确的目的位置。