现象、原因及调整内容
三列一一对应。修正原因，而不是调相机增益。
| 屏幕上的症状 | 可能原因 | 调整措施 |
|---|---|---|
| 细划痕消失 | 眩光落在玻璃表面 | 将光源移至距表面 15–30° |
| 缺陷可见，边缘模糊 | 低角度下光圈过大 | 收缩 2 档光圈，重新对焦 |
| 画面中出现亮带 | 天花板灯具的反射 | 遮挡检测单元或加装遮光罩 |
| 同一缺陷，两种亮度 | 照度在班次内漂移 | 每 2 小时记录一次 lux，更换 LED |
| 灰尘看起来像崩边 | 颗粒在同一角度被照亮 | 在载物台上方增加层流送风 |
| 裂纹在 45° 下消失 | 光进入裂纹，无散射 | 增加第二光源，角度 70–85° |
| 6 个月后颜色偏移 | LED 分档与荧光粉老化 | 使用同档 LED，重新校准 |
| 边缘下方出现阴影 | 光源离轴过远 | 移至近同轴位置并加漫射板 |
为什么表面缺陷光源决定检测结果
盖板玻璃是透明的。划痕、凹坑或微裂纹不会挡住光，而是散射光。这就是全部问题所在。如果光以错误角度入射，相机看到的是干净的玻璃板和自己工装夹具的明亮反射。缺陷仍在，只是没有把光子送向镜头。
表面缺陷光源必须同时完成三项任务。它要在表面施加足够能量，使散射信号高于传感器噪声；要把镜面反射挡在镜头之外；还要在整个班次内保持稳定，因为输出下降 10% 就会把临界缺陷推到检测阈值以下。
实际生产中，暗场照明在抛光玻璃上承担大部分工作。光源以低角度放置，通常距表面平面 15–30°，这样光滑区域不会反射进相机。只有边缘、划痕和颗粒向上散射光。结果是暗背景配亮缺陷，这种图像更容易做阈值分割。
明场照明仍有其用途。它显示印刷、涂层覆盖和轮廓上的边缘崩边，这些场合需要的是几何形状而非散射。多数生产单元两种都运行并对比两幅图像，因为一种几何下隐藏的缺陷通常会在另一种几何下显现。
- 1散射，而非阴影玻璃缺陷通过散射光可见，而非遮挡。
- 2角度胜过强度偏移 20° 对对比度的影响大于电流翻倍。
- 3稳定性是规格输出漂移是缺陷逃逸路径，不是维护细节。
- 4两种几何暗场用于散射，明场用于几何与印刷。
玻璃检测中光源角度、距离与光圈的选择
先定角度，再定距离，最后定光圈。从距玻璃平面 20° 开始，光源距工件约 150–250 mm。在该几何下，20 μm 划痕在多数盖板玻璃上会形成暗场中的亮线。如果看不到，以 5° 步进增大角度直到缺陷出现，再回退 2° 以保持背景干净。
距离控制均匀性，而非亮度。条形光在 100 mm 处中间形成亮带、边缘衰减。移到 200 mm 并加漫射板后，100 mm 玻璃板上的照度通常可均匀到 15% 以内。光照不均造成阈值不均，阈值不均造成板边逃逸。
低角度下光圈比多数人预想的更重要。大光圈接收来自多个方向的光，包括杂散反射，并使缺陷边缘变软。从全开收缩两档通常足以锐化散射线以测量其长度。代价是曝光时间，因此要预留更长积分时间或更亮光源。
不要在几何之前追求分辨率。5 MP 相机配正确暗场角度，检测能力会超过直射光泽玻璃板的 20 MP 相机。角度正确后，再投入像素。
- 1从 20° 开始以 5° 步进调整，再回退 2° 以获得干净背景。
- 2200 mm 加漫射板目标为整板照度变化低于 15%。
- 3收缩两档光圈散射边缘更锐利，曝光更长，杂散光更少。
- 4几何先于像素正确角度胜过更高分辨率传感器。
指向光源而非相机的症状
如果缺陷在班次开始时漏检、之后出现，说明光源在漂移。LED 输出随结温升高而下降，无散热路径的检测单元在第一个小时可能损失 10–15%。连续一周每两小时记录载物台照度。曲线下垂且不恢复，说明工装夹具需要散热器或恒流驱动器。
如果同一处缺陷在画面不同位置显示为两种不同尺寸，问题就出在均匀性上。光束中心更亮，散射更强，阈值会捕捉到更多划痕。平场校正有帮助，但修正几何结构才是根本解决办法。
如果灰尘和切屑看起来一样，说明两者被同一角度照亮。灰尘位于表面之上，其散射高度与亚表面裂纹不同。增加一个浅景深的低角度光源可将两者区分开，因为颗粒在焦内而裂纹不在焦内。
如果旋转零件后裂纹消失，说明你只有一个光照方向。单一光源会漏掉与其平行的裂纹。两个光源成90°布置，或环形光加条形光，可以补上这个缺口。
- 1光衰看起来像漏检产量下降时，缺陷在班中开始出现。
- 2中心到边缘的差异光束中心更亮会改变测得的缺陷尺寸。
- 3灰尘与亚表面缺陷散射高度不同，用景深将两者分开。
- 4单一方向漏掉裂纹与光源平行的裂纹不可见。
分步操作：为玻璃缺陷检测设置光源
按顺序执行。跳过第2步是检测单元始终无法稳定的最常见原因。
- 1安装参考样品使用带有已知缺陷的玻璃面板：20 μm 划痕、50 μm 崩边和一条亚表面裂纹。将其保存在盒中，每次使用前用异丙醇清洁。
- 2将暗场角度设为20°将条形光放置在距零件150–250 mm处，与玻璃平面成20°。确认背景接近黑色，没有镜面反射带。
- 3以5°步进调整角度提高角度，直到参考划痕达到最大对比度。回退2°，使背景保持干净。将数值记录在工装夹具上。
- 4用漫射板均匀光场将光源移至约200 mm处并加装漫射板。在100 mm面板上测量五个点的照度；将差异控制在15%以内。
- 5收缩两档光圈从全开光圈收缩两档，然后重新对焦划痕。延长曝光时间以保持相同的灰度水平。
- 6增加90°的第二方向安装第二个光源，与表面成70–85°，在俯视图中旋转90°。这样可以捕捉与第一光源平行的裂纹。
- 7每2小时记录照度在整个班次中记录载物台的勒克斯值。如果读数下降超过10%，增加冷却或恒流驱动器。
- 8重新检查参考样品在每个班次开始和结束时运行已知面板。如果对比度下降，是光源移动或老化，不是相机问题。
工程师常问的检测光源问题
环形光能替代条形光用于盖板玻璃吗？
环形光方便，但它同时从多个方向发出光线，会抬高背景并掩盖低角度散射。在抛光玻璃上，它通常会冲淡细划痕。
环形光仅用于边缘和轮廓检查。表面散射工作应保留15–30°的条形光或线光源，并将它们作为单独图像运行，而不是一次组合曝光。
玻璃表面实际需要多少照度？
没有单一数值，因为需求取决于相机量子效率、曝光时间和必须捕捉的缺陷尺寸。重要的是缺陷处的信噪比，而不是数据手册上的勒克斯值。
实用方法：提高亮度，直到参考划痕至少高于背景灰度30%，然后记录该值并将其作为控制限。
为什么我的光源在白色样品上看起来正常，但在黑色玻璃上失效？
黑色或重镀膜玻璃会吸收大部分散射光，因此相同几何结构产生的信号更弱。背景保持暗，这有帮助，但缺陷也变暗了。
对镀膜面板增加曝光或光源输出，并重新检查参考样品。不要通过改变角度来补偿，否则会失去已经调好的暗场分离效果。
光源应多久重新校准一次？
每个班次开始和结束时检查参考样品。无需任何仪器即可捕捉机械漂移和明显老化。
角度和均匀性的全面重新校准值得每月进行一次，或在任何工装夹具变更、清洁或更换灯具后进行。将记录的角度和勒克斯值放在检测单元旁边，以便下一位工程师不必从零开始。
光源需要与相机传感器匹配吗？
彩色相机和黑白相机在整个光谱范围内的响应不同。黑白传感器配窄带光源通常能在玻璃上获得最佳对比度，因为它消除了图像中的颜色噪声。
如果使用彩色相机进行其他检查，保持光源为白色且同批次。在一个工装夹具中混用不同批次的LED会产生颜色阴影，看起来像表面缺陷。
房间的环境光怎么办？
房间光是不可控光。它从你未选择的角度到达，会抬高背景，并可能产生看起来像崩边的假亮点。
封闭检测单元或在相机和光源周围加装遮光罩。关闭检测光源测量背景；如果画面不接近黑色，说明房间光有贡献，需要遮挡。
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