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几何光学在柱体表面照明的有效应用

2022/10/14

由于标准化光学照明技术并非对所有的表面都有同样的的效果，物料表面颜色、纹理、形状以及成分都可以影响反射到机器视觉相机光线的位置和数量，那么该如何解决？为此展开了进一步的研究。
例如，当进行电池表面OCR检测时，不同的表面形状和反射率值会对检测结果影响很大。其中一个难点在于进行OCR检测时，应用标准化光学照明无法呈现出光照强度一致的圆筒的表面，反而造成表面高亮的情况。（实例中，检测所用的金属燃料电池的字符是以黑色点阵方式印刷，且印刷方向与柱体长轴平行。）

现今大多数光学检测字符设备都使用标准的几何结构设计，即相机垂直于检测表面，并使用同轴定向光源，例如标准环形光（如图1）。如果所拍摄表面是由漫射材料组成的，并且相对平坦，那么这种几何结构将可以捕捉清晰的图像，但当表面不仅是镜面的，而且是曲面构造，那么使用上述拍摄方法所得图像（如图2），将不会获得均匀清晰的图像。

相机—物料—光源三者之间是三维空间几何关系，而在图1所示的设置情况下，光源相对于相机是同轴的，所以实际上是一个二维空间关系。由于相机与物料的方向必须保持不变，因此可以改变光源相对于相机和样品的照射方向，将环形光源移出主轴，并使其沿着圆柱体的曲率面移动(图3)，与此同时会产生略有改善的图像，但仍然不足以达到标准(图4)。虽然相较来说略有清晰，但这种结构在物料位置上有任何差异都不可行。

采取的有效方法：将离轴的光源从圆柱体曲率面移开，采用图5的结构，与圆柱体长轴共面，就可以获得合格的图像(图6）。研究使用LH-92RT00-24V-W，通过使用大电流，提高亮度的方法，得到想要的图像。

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