為實現汽車碳罐檢驗的自動化
，製造商一直采用偏光鏡和開箱即可使用的相機來減少眩光 生產汽車xingyesuoxudejinshutanguanshi，tongchangxuyaoshiyongmifengjijiaozhu。zhizaoshangbixujiangmifengjijiaozhutudaoyuantongxingjinshujiandeneibu，yiquebaoqitayuanjiannenggouzhanzhu。feichangzhongyaodeyidianshi
，bixujianzhagaimifengjijiaozhudecunzaixinghejunyunxing，yiquedingqiweizhi，bingceliangqikuandu，congerquebaoqijunyunfenbuzaiyuantongxingjinshujiandeyuanzhoushang。

    在 900 個元件/分鍾的生產速度下

，人工檢驗密封劑膠珠不僅耗時
，而且耗力，因此
，這類元件的檢驗自動化勢在必行。

    為執行該任務，EPIC Systems公gong司si開kai發fa了le一yi套tao機ji器qi視shi覺jiao係xi統tong
，以yi減jian少shao誤wu認ren為wei未wei通tong過guo檢jian驗yan的de元yuan件jian數shu量liang。質zhi量liang控kong製zhi流liu程cheng需xu要yao檢jian測ce密mi封feng劑ji膠jiao珠zhu的de存cun在zai性xing和he位wei置zhi，同tong時shi測ce量liang其qi在zai直zhi徑jing為wei 10mm的碳罐圓周上的寬度。該公司采用了康耐視公司的三套 In-Sight 視覺係統，以確保當碳罐沿著輸送帶移動時，每台相機能夠采集碳罐內表麵 120 度範圍內的圖像(見圖 1)。

    圖1：當碳罐沿著生產線移動時，機器視覺係統將會檢驗碳罐內的密封劑膠珠，以確保它的存在性，並保持正確的均勻。開發這套係統時，EPIC Systems公司將三套In -Sight視覺係統與光纖光源集成在一起(圖中未顯示)。

   EPIC Systems 公司使用兩種不同的機器視覺檢驗方法
，同時檢驗圓柱形金屬件的內表麵，僅當兩種方法均表明該元件合格時

，該元件才能通過檢驗。

   首先

，使用康耐視視覺工具軟件中的邊線工具，以定位密封劑的頂部邊線和底部邊線以及碳罐的頂部邊線。然 後hou，進jin行xing計ji算suan，以yi確que定ding該gai密mi封feng劑ji膠jiao珠zhu的de寬kuan度du以yi及ji膠jiao珠zhu與yu碳tan罐guan頂ding部bu邊bian線xian之zhi間jian的de距ju離li。同tong時shi，使shi用yong直zhi方fang圖tu工gong具ju計ji算suan特te定ding區qu域yu內nei滿man足zu某mou些xie要yao求qiu的de像xiang素su數shu量liang。通tong過guo計ji算suan定ding位wei該gai 膠珠的區域內的黑色像素數量
，我們能夠確定膠珠是否存在，以及膠珠中是否存在不一致之處
，如孔洞或間隙等。

   克服眩光挑戰

   眩(xuan)光(guang)是(shi)光(guang)線(xian)反(fan)射(she)產(chan)生(sheng)的(de)，其(qi)會(hui)降(jiang)低(di)圖(tu)像(xiang)的(de)對(dui)比(bi)度(du)，並(bing)遮(zhe)蔽(bi)圖(tu)像(xiang)特(te)征(zheng)。由(you)於(yu)碳(tan)罐(guan)內(nei)部(bu)空(kong)間(jian)有(you)限(xian)
，眩(xuan)光(guang)將(jiang)會(hui)導(dao)致(zhi)檢(jian)驗(yan)問(wen)題(ti)。在(zai)許(xu)多(duo)應(ying)用(yong)中(zhong)
，通(tong)過(guo)正(zheng)確(que)地(di)定(ding)位(wei)光(guang)源(yuan)和(he)相(xiang)機(ji)

，我(wo)們(men)能(neng)夠(gou)消(xiao)除(chu)眩(xuan)光(guang)。但(dan)在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia)
，沒(mei)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)空(kong)間(jian)來(lai)實(shi)施(shi)這(zhe)種(zhong)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)。

   此(ci)外(wai)
，由(you)於(yu)原(yuan)材(cai)料(liao)和(he)製(zhi)造(zao)工(gong)藝(yi)的(de)變(bian)化(hua)，碳(tan)罐(guan)在(zai)外(wai)觀(guan)上(shang)也(ye)可(ke)能(neng)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)。在(zai)初(chu)始(shi)應(ying)用(yong)中(zhong)，采(cai)用(yong)了(le)一(yi)個(ge)數(shu)字(zi)圖(tu)像(xiang)濾(lv)波(bo)器(qi)來(lai)突(tu)出(chu)眩(xuan)光(guang)。該(gai)濾(lv)波(bo)器(qi)將(jiang)根(gen)據(ju)結(jie)果(guo)設(she)置(zhi)圖(tu)像(xiang)閾(yu)值(zhi)，以(yi)減(jian)少(shao)眩(xuan)光(guang)的(de)影(ying)響(xiang)。

   然而，視覺係統的規格要求是 0%的誤報率，其必然的結果是，一定數量的元件會被誤認為未通過檢驗。誤認為未通過檢驗的比例一開始為每 100 萬元件中有 400個元件。雖然這個比例較低，但仍然需要安排人工檢驗每個被剔除的元件，考慮到生產線的速度較高，這是很難完成的任務。

   為(wei)克(ke)服(fu)這(zhe)種(zhong)眩(xuan)光(guang)挑(tiao)戰(zhan)，該(gai)公(gong)司(si)開(kai)發(fa)了(le)一(yi)套(tao)機(ji)器(qi)視(shi)覺(jiao)係(xi)統(tong)，該(gai)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)了(le)偏(pian)振(zhen)濾(lv)波(bo)器(qi)。當(dang)沿(yan)著(zhe)特(te)定(ding)的(de)方(fang)向(xiang)經(jing)過(guo)偏(pian)振(zhen)處(chu)理(li)的(de)光(guang)線(xian)照(zhao)射(she)到(dao)一(yi)個(ge)漫(man)反(fan)射(she)表(biao)麵(mian)時(shi)
，大(da)部(bu)分(fen)光(guang)線(xian)將(jiang)成(cheng)為(wei)隨(sui)機(ji)偏(pian)振(zhen)光(guang)線(xian)，並(bing)按(an)隨(sui)機(ji)方(fang)向(xiang)反(fan)射(she)出(chu)去(qu)。然(ran)而(er)，在(zai)存(cun)在(zai)強(qiang)烈(lie)反(fan)射(she)的(de)區(qu)域(yu)內(nei)
，仍(reng)然(ran)會(hui)保(bao)留(liu)大(da)部(bu)分(fen)偏(pian)振(zhen)角(jiao)度(du)的(de)入(ru)射(she)光(guang)。

　　通過將一個偏振濾波器放置到相機鏡頭上
，相對於光源偏振角旋轉 90duhou，qiangliedepianzhenguangfanshejiangbeixiangjijingtoulvboqisuoxishou。ranhou，laiziwuxuanguangquyudemansheguangxianjiangbeichuanshudaoxiangjijingtou，congerjianshaolexuanguangdeyingxiang。

　　通常情況下，眩光是可以使用一個濾波器來減少的。然而，待檢驗物品的圓柱形幾何形狀卻影響了一個簡單的 一維偏光鏡幫助一個由多台相機組成的係統減少眩光的能力。在這種情況下，該公司特別采用 Midwest Optical Systems 公司的偏振濾波器減少了眩光

    偏振光

   雖然金屬表麵不會使光線偏振
，但來自非金屬表麵的反射光線在較低的入射角度下卻可能會變成偏振光。在一 個稱為“布儒斯特角”的(de)角(jiao)度(du)下(xia)，反(fan)射(she)光(guang)線(xian)將(jiang)完(wan)全(quan)偏(pian)振(zhen)化(hua)。為(wei)消(xiao)除(chu)兩(liang)種(zhong)直(zhi)接(jie)光(guang)線(xian)反(fan)射(she)和(he)低(di)入(ru)射(she)角(jiao)度(du)下(xia)反(fan)射(she)的(de)光(guang)線(xian)所(suo)引(yin)起(qi)的(de)眩(xuan)光(guang)，該(gai)公(gong)司(si)將(jiang)三(san)個(ge)餅(bing)形(xing)偏(pian)光(guang)鏡(jing)安(an)裝(zhuang)到(dao)光(guang)纖(xian) 端操縱裝置上(見圖 2)。

   每個餅形偏光鏡的角度均用於幫助特定的相機從幾何上減少低入射角度下反射的光線。

   通過相機鏡頭上安裝的偏振濾波器的交叉偏振作用(來自 Midwest Optical Systems 公司的PR032 偏光鏡)，該檢驗係統減少了光線的直接反射。這使視覺係統能夠采用單一的光源
，

   同時幫助每台相機以最佳方式對該光源進行偏振處理。

   如ru果guo僅jin將jiang一yi個ge偏pian振zhen鏡jing置zhi於yu光guang源yuan之zhi上shang
，雖sui然ran可ke以yi減jian少shao光guang線xian的de直zhi接jie反fan射she
，但dan無wu法fa減jian少shao低di入ru射she角jiao度du下xia反fan射she的de光guang線xian，因yin為wei這zhe更geng多duo的de是shi一yi個ge幾ji何he問wen題ti。在zai後hou一yi種zhong情qing形xing下xia，如ru果guo在zai光guang源yuan上shang設she置zhi單dan一yi的de偏pian光guang鏡jing
，僅jin可ke使shi其qi中zhong兩liang台tai相xiang機ji不bu會hui遇yu到dao眩xuan光guang，但dan無wu法fa解jie決jue第di三san台tai相xiang機ji遇yu到dao的de眩xuan光guang問wen題ti。

   光(guang)線(xian)偏(pian)振(zhen)角(jiao)度(du)會(hui)影(ying)響(xiang)光(guang)線(xian)如(ru)何(he)在(zai)較(jiao)低(di)的(de)入(ru)射(she)角(jiao)度(du)下(xia)從(cong)光(guang)澤(ze)表(biao)麵(mian)反(fan)射(she)出(chu)去(qu)。因(yin)此(ci)，三(san)個(ge)幾(ji)何(he)圖(tu)形(xing)是(shi)最(zui)佳(jia)的(de)設(she)置(zhi)。線(xian)性(xing)偏(pian)光(guang)鏡(jing)可(ke)以(yi)理(li)解(jie)為(wei)窗(chuang)戶(hu)上(shang)的(de)格(ge)柵(zha)或(huo)垂(chui)直(zhi)百(bai)葉(ye)窗(chuang)。

    圖 2：為消除兩種直接光線反射和低入射角度下反射的光線所引起的眩光

，該公司將三個餅形偏光鏡安裝到光纖端操縱裝置上。

   對於這項 360 度應用，最理想的偏光鏡幾何形狀應是飛鏢盤一樣的偏光鏡(同心圓)。

   在大多數應用中，您並不需要使用多個偏光鏡將光源進行偏振處理。而在這種情況下，每個餅形區域內的大部 分光線將僅使一台相機受益。每個餅形區域內的光線將照亮每台相機正在檢驗的圓柱形物品的側麵。所有三台相機均采用 Midwest Optical Systems 公司的 PR032 偏光鏡
，對光線進行交叉偏振處理。

   為消除氙燈光源所產生的紫外線或紅外線
，該公司在相機上安裝了 BP550 紫外線+近紅外光譜塊/可見光濾波器。此外，該公司還采用了 Midwest Optical Systems公司的一個 AC380 防反射和防刮痕亞克力防護窗，作為光纖端操縱裝置的防護表麵。

   光學偏光鏡和濾波器的使用減少了所需的數字圖像過濾處理，從而能夠簡化機器視覺算法(見圖 3)。這使檢驗時間從 85 毫秒縮短到 65 毫秒，從而使生產線速度提高了將近 31%
，達到約 900個元件/分鍾。EPIC Systems 公司現已采用各種機器視覺設備，在六條不同的生產線上安裝相似的檢驗係統，以滿足不同生產線的速度需求。

    圖3：tongguojiangziwaixianhehongwaixianzugelvboqihejiaochapianzhenjingyixinyingdefangshizuhezaiyiqishiyong，xianzhujianshaoletanguansuofanshedexuanguang，congershijiaozhujiancebiandegengjiarongyi。(1)原始圖像，(2和 3)使用截止濾波器和偏振濾波器之後的圖像。

   該公司已經在康耐視 In-Sight Micro 1400 視覺係統和 In-Sight 5600 高速視覺係統上測試了算法。In-Sight 5600 高速視覺係統實現了 38 毫秒的極短檢驗時間
，這使生產線速度能夠達到1200 個元件/分鍾。