表面瑕疵檢測：相機取樣與運動

目的與適用邊界

以最小的可見表面特徵為依據規劃取像方案，並在瑕疵處理開始之前，證明移動與工件姿態的變化不會讓該特徵消失。

本教學提供的是一種工程評估方法，而非可直接執行的產品認證。Deyi Vision 目前公開的 PC 範例僅涵蓋在已確認的樣品影像上執行的 EAN-13 流程。工程程式碼中的原生 OCR 與檢測處理，使用前必須對照已安裝的執行環境、已綁定的模型與任務逐一確認。瀏覽器範本並不代表可在瀏覽器中執行：規劃中的 OpenCV.js 後端需另行驗證。雲端辨識須事先明確核准影像範圍、服務供應商、模型與費用。審查用封存檔不是可執行的發行套件。相機、韌體與驅動程式的相容性須另行檢查。下文記錄表中的所有數值皆為假設值，不是 Deyi Vision 的量測結果，也不是客戶的實際結果。

準備佐證

收集一個細微刮痕樣品、一個紋理合格的工件和一個鏡面反光的工件。刮痕方向要獨立於影像外觀另行記錄。使用位於瑕疵區域之外的治具基準，讓對焦或定位不會依賴瑕疵本身。重新使用取像設定之前，先檢查所儲存的像素格式和有效區域是否仍與已儲存的配方一致。記錄所有像素合併（binning）、縮放或影像轉換操作，因為經過這些操作後，依來源像素算出的物方比例就不能再原樣套用。將封存的影格與送入第一個處理節點的影格相互比對。兩者不同時，保留兩者的識別碼，並說明轉換過程。在重新連線試驗中，要區分新的曝光與緩衝區中重複出現的舊影格。取像識別碼無法確定期間，應停用自動放行，並保留造成不一致的事件，而不是悄悄把計數器歸零。表面瑕疵檢測工站必須能區分材料本身的瑕疵與觀察條件的變化。刮痕、凹痕、油汙、紋理和反光都可能造成相似的灰階變化，卻需要不同的處置。請依預期的表面加工狀態範圍準備合格件，並準備瑕疵位置與方向皆有紀錄的瑕疵樣品。所選的基準，在表面狀態改變時仍須保持可見。參考影像唯有在其姿態與照明和目前的工件相當時，才派得上用場。影像差分並不是實體深度量測，檢出的區域本身也無法說明瑕疵的成因。在收集答案之前，先決定髒汙應判為剔除、提出清潔請求，還是列為排除情形。對有歧義的樣品，請保存原始影像，不要憑空編造乾淨的參考圖或修正過的標籤。以取像紀錄為起點，而不是以螢幕上顯示的預覽為起點。預覽可能經過縮放、銳化，也可能在輸入已經停止之後被重複使用。儲存未經修改的原始影格，以及影像尺寸、像素格式、曝光、增益、鏡頭設定、工作距離、觸發識別碼和取像時間。同一次測試中，要同時包含最小的相關特徵和允許的最大位置變化。先擷取靜止樣品，以區分對焦問題與動態模糊；接著在實際移動條件下重複擷取，期間不改變光學幾何配置。每張儲存的影像都要連結到對應的實體樣品或事件。缺漏或陳舊的影格屬於取像失敗，即使最後顯示的那張影像看起來很好也一樣。比較 Deyi Vision 的面陣相機方案（適用於固定或離散工件）與線陣相機方案（適用於連續移動的捲材）。面陣方案要驗證整個視野的涵蓋情況，以及在允許速度下能保住瑕疵特徵的快門/觸發設定。線陣方案要使視野寬度、線頻、曝光和線光源與輸送速度相互配合，並驗證實際所用相機與編碼器/線觸發的相容性。在改變速度的同時擷取已知標靶，然後檢查重建影像的尺寸、被拉伸的特徵，以及接縫或缺漏的列。記錄所選方案與實際生效的設定；任何一種方案都不能僅憑相機類型就通過驗收。

操作步驟

1. 在物面上量測完整視野，將其寬度除以有效影像寬度；計算時不要使用顯示寬度，也不要使用經過數位縮放的預覽。
2. 在照明不變的條件下，對細刮痕對焦，並在視野的不同位置檢查來源像素。要涵蓋允許範圍內最不利的高度與傾斜，而不只是中央區域的表面。
3. 對同一個工件分別在靜止與移動狀態下擷取。依物方空間中的移動量算出曝光時間上限，再縮短曝光時間（不要提高增益），直到刮痕在原始影像中仍然可見。
4. 每次觸發都要檢查影格識別碼與飽和截斷。反光蓋住刮痕的影像，應當作失敗案例儲存；調高檢測器靈敏度，也無法找回像素中並不存在的特徵。

解讀試驗結果

在假設範例表中，刮痕只橫跨 3 px。這是對取樣情況的觀察，並非檢出保證。曝光計算將移動量限制在 1 px 以內；其中並未計入失焦或捲簾快門造成的變形。如果該特徵在某個允許的姿態下消失，應先修改光學或照明方案，再去選定瑕疵閾值。

記錄表

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

兩個工程視角

故障排除

• 基準清晰卻看不到刮痕，代表對比度不足，而不一定是對焦不良。保持對焦不變，改變光照方向。
• 特徵在靜止時可見、移動時卻出現拖影，問題指向曝光或時序。應檢查實際的影格，而不是銳化過的預覽。
• 新觸發之後影像識別碼重複，表示取得的是陳舊影格。應將該事件視為佐證缺漏，而不是沿用前一個工件的結果。

驗收與交接

只有在約定的各個位置、高度與速度下，最小瑕疵都仍可觀察到，才能驗收取像環節。模糊、飽和截斷、漏觸發與陳舊影格要分別記錄。將實際的影像佐證與曝光設定移交給照明階段；這項驗收並不能證明瑕疵分類的準確度。

將來源影像、預期判定、確切的版本與完整的結果紀錄放在一起保存。在選定最終參數之前，先凍結評估集。如果這些答案之後又被用來調整流程，就要把該集合標記為開發資料，並另行取得一套新的獨立驗收集。Review、NoResult、執行錯誤與取像缺漏都要保留在分母中；不要靠濾掉資料列，把它們變成「通過」。將可重現的失敗案例與成功樣本一併保存。交接資料應載明誰有權變更配方、如何還原先前已核准的版本，以及在驗收之前哪些裝置輸出仍維持禁止。僅憑軟體結果，並不能證明移動中的實體工件已抵達正確的去向。