光源及打光方案在飲料瓶蓋檢測(cè)中的應(yīng)用

很多酒水飲料都采用瓶裝方式，并且會(huì)將很多重要的生產(chǎn)信息，如生產(chǎn)日期、品牌logo標(biāo)識(shí)等打碼或印制在瓶蓋上。在生產(chǎn)過(guò)程中，需要對(duì)瓶蓋上的信息（如生產(chǎn)日期字符檢測(cè)、logo識(shí)別、劃痕等）進(jìn)行檢測(cè)。在瓶蓋上的標(biāo)識(shí)碼、LOGO甚至劃痕、臟污等缺陷的檢測(cè)中，光源的選擇和具體打光方案的實(shí)施，對(duì)于目標(biāo)的成功檢出發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。以下分享樂(lè)視科技在一些飲料瓶蓋字符識(shí)別、表面缺陷檢測(cè)方面的光源選擇和打光案例。金屬飲料瓶蓋生產(chǎn)日期字符檢測(cè)該案例需要檢測(cè)具體不同顏色的瓶蓋上的日期字符。這項(xiàng)檢測(cè)任務(wù)的難點(diǎn)在于瓶蓋上的顏色種類較多，背景干擾大（見(jiàn)圖1a）。采用多種類型光源測(cè)試后，最后確定采用垂直光路的同軸光源（見(jiàn)圖2）。圖1：（a）被檢測(cè)瓶蓋實(shí)物圖，一個(gè)瓶蓋上存在多種顏色；（b）采用高亮照射使背景與圖案為白色，突出黑色字符；（c）采用數(shù)字控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)照明亮度，保證背景和被識(shí)別字符具有一定對(duì)比度。圖1（b）中的瓶蓋為白色背景，比較反光，采用高亮照射使背景與圖案為白色，只顯現(xiàn)黑色字符，對(duì)比明顯。圖1（c）中的瓶蓋表面磨砂且有輕微的變形，光源過(guò)亮?xí)贡尘芭c字符同時(shí)過(guò)曝；采用數(shù)字控制器自動(dòng)調(diào)節(jié)到合適的亮度，雖然背景沒(méi)有圖1（b）對(duì)比明顯，但是還是有一定的對(duì)比效果，能夠保證穩(wěn)定檢測(cè)判定。

圖2：金屬瓶蓋上的生產(chǎn)日期字符檢測(cè)所用的光源及打光方案。

啤酒瓶蓋上的二維碼與字符圖案檢測(cè)此項(xiàng)目需求能夠準(zhǔn)確測(cè)出防偽二維碼、綠色印刷字符圖案。如果僅檢測(cè)防偽噴碼，采用綠色光源即可濾掉字符圖案背景；但二者需同時(shí)檢測(cè)，這使得拍攝難度增加，因?yàn)樽址麍D案也是需要檢測(cè)的內(nèi)容，所以不能消除字符圖案。如果對(duì)比差別不大，兩者會(huì)相互干擾，影響檢測(cè)判斷。經(jīng)綜合分析采用低角度環(huán)形光源，顏色為黃色拍攝（見(jiàn)圖3），使背景為灰白色，字符圖案為灰色，防偽二維碼為白色，整體對(duì)比效果明顯（見(jiàn)圖4）。圖3：瓶酒瓶蓋上的二維碼與字符檢測(cè)所用的光源及打光方案。

圖4：（a）被檢測(cè)瓶蓋實(shí)物圖；（b）（c）采用低角度環(huán)形光源，使背景呈灰白色，字符圖案為灰色，防偽二維碼為白色。塑料飲料瓶蓋上的字符印刷檢測(cè)該項(xiàng)目的要求是檢測(cè)塑料飲料瓶蓋上印刷字符的有無(wú)。此類檢測(cè)要求相對(duì)簡(jiǎn)單，從圖5中看，不合格的瓶蓋是沒(méi)有印刷的白色無(wú)特征瓶蓋（見(jiàn)圖5c）；合格的瓶蓋為帶顏色且有印刷字符的瓶蓋（見(jiàn)圖5b）。經(jīng)測(cè)試判斷，采用環(huán)型無(wú)影光源拍攝（見(jiàn)圖6），既能保證檢測(cè)面均勻，又能實(shí)現(xiàn)很好的對(duì)比效果。圖5（b）中，拍攝的圖像均勻且LOGO與背景對(duì)比明顯；圖5（c）中，瓶蓋上沒(méi)有印刷LOGO為全白無(wú)特征，判定為不合格產(chǎn)品。圖5：（a）被檢測(cè)瓶蓋實(shí)物圖；以及合格（b）和不合格（c）的產(chǎn)品。圖6：塑料瓶蓋上的字符有無(wú)檢測(cè)所用的光源及打光方案。

塑料瓶蓋表面缺陷檢測(cè)該項(xiàng)目需要檢測(cè)塑料瓶蓋的表面劃痕、碰傷、臟污等缺陷，一般采用高角度垂直光路類型的光源，如高角度環(huán)形光或同軸光源；但是瓶蓋表面帶有微弱的曲面、且為磨砂面，因此采用此類光源會(huì)成像不均勻，導(dǎo)致灰度差別比較大，影響檢測(cè)結(jié)果。經(jīng)綜合分析采用圓頂光源，并適當(dāng)提高工作距離，接近于高角度光源類型照射（見(jiàn)圖7）。這樣既能保證成像的均勻性，也具有垂直光路的效果，能實(shí)現(xiàn)對(duì)比效果明顯的成像（見(jiàn)圖8）。圖7：塑料瓶蓋表面缺陷檢測(cè)所用的光源及打光方案。

圖8：（a）被檢測(cè)瓶蓋實(shí)物圖以及（b）（c）表面劃痕缺陷檢測(cè)。飲料吸嘴蓋表面臟污檢測(cè)兒童飲料吸嘴蓋不僅對(duì)衛(wèi)生有著極高的要求，而且對(duì)產(chǎn)品材質(zhì)也非常有講究。該項(xiàng)目要求檢測(cè)吸嘴蓋上的臟污、瑕疵等特征。因?yàn)槲煨枰?60°一整圈全檢，所以這也增加了檢測(cè)難度。此項(xiàng)目采用雙相機(jī)在側(cè)面每次1/2拍攝面，條形光源在正上方稍做傾斜拍攝。這樣既能保持低角度類型表面檢測(cè)，也能盡可能增大均勻的照射面積（見(jiàn)圖9）。圖10（b）為表面干凈無(wú)瑕疵的OK品，圖10（c）為表面存在臟污的NG產(chǎn)品，缺陷目標(biāo)