機器視覺系統之問題

機器視覺系統雖然功能強大，惟目前在使用時皆常發生下列問題：

1. 數位化影像處理之量測能力不易決定，影響品質決策。
   2. 數位化影像處理之應用軟體多與所使用之影像處理卡有關，因此 當任何硬、軟體或工作環境改變，均導致系統重新設定，亦即所謂CASEBY CASE 的情形，甚至需要使用者另外撰寫應用軟體，配合數位影像處理分析之軟體之更新， 及電腦軟體，需作整體性參數的修改。因此一方面造成數位化影像處理之應用軟體使 用效率差，另一方面也造成數位化影像處理硬體、軟體種類繁多，各個目的不同，欲 將其系統整合不易，推廣困難。
   3. 背景的干擾：背景光常擾亂主題而使主題待測物不明顯，以致出現 誤判。
   4. 反光區域之雜訊：由於待測物表面太光滑而導致其一部位強烈反光 而使得其他輪廓漫滅不清或邊緣斷線。
   5. 物體本身之條紋干擾：物體本身由於有突然的陡生陡降的曲線以致 造成陰影而遭誤判為物體邊緣條紋。
   6. 在照明系統方面之問題：照明系統是由燈和光學元件組成。由於向 四方八面放射的燈，其光通量可被導向一個受限制的空間角範圍， 所以在這個使用方向上的光強度會較高，因此儘量可選擇在燈側 選擇有大的口徑角或斜角之燈罩以提高光的通量，因此發光面必 須儘可能是不定形狀的(例如碳弧、或氙氣高壓燈)。 至於光場不均勻的情形可利用模糊成像方法予以減低或消除。當 發光面與物面的大小致相等，且在物面上存有最窄的光路收縮時， 可運用簡單光路，因為一個發光面應該能夠完照到物面；所以得 知鏡頭的倍數須與其焦距配合，並儘量在發光面與聚光鏡之間保 持最小距離。因為聚光鏡的像側口徑角度必須配合後面物鏡的物 側口徑角度(像側口徑角度必須略小於物側口徑角度)， 而聚光鏡直徑要略大於組合元件的要求。
   7. 在光學佈置方面之問題：因該機器視覺系統不但對工作環境極為靈 敏，且其組成零件在使用期間，較難保證系統能力穩定，諸如：光 源強度分佈不均將會影響其系統能力。故針對影像處理發展一套線 自我監控方法誠屬必要，以隨時保證其檢測品質。光學投影佈置方 式，可分為八個部分去做修改：
   (1) 投影幕
   (2) 投影透鏡
   (3) 受檢工件
   (4) 消色差濾光鏡
   (5) 絕熱濾光鏡
   (6) 光源
   (7) 聚光透鏡
   (8) 反射鏡
   8. 整體而言，機器視覺系統在光學佈置方面可以如圖 1之思考方向去安排，一般照明系統大都使用連續光，當量測振動物體時 可使用閃爍光來作為照明光源，一般光場佈置大都使用擴散光線，而平 行光線之使用例子如以陰影條紋技術及數位影像處理的技巧來測繪模具 曲面之等高線，偏光光線之使用例子如利用光彈儀配合影像處理設備可 先行偵測出材料之壓力分佈圖，一般光源照射情形大都使用反射光線正 對待測物打光以求得較佳之效果，而落地照明最簡單易行，透過照明則 用於透明物體之檢測。白熾燈、鈉光燈、氖氣燈、水銀燈可用於各種待 測表面，必須實際打光才知道何者為佳，紅外線用於軍事及溫度、熱像 之檢測、紫外線之使用例子如秘密暗碼之檢測、雷射用於干涉檢測、 x光用於醫學及工程非破壞之檢測。光柵可用於分光之場合、 光幕可調制所需之光場、濾光鏡可得到單色光場、遮光外罩可用於簡化 背景之場合。

圖1  機器視覺系統在光學佈置方面之考量

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