一、引言

   机器视觉中的图像采集，一般有线阵和面阵两种方式。就当前的应用情况而言，虽然面阵采图的方式较为广泛，但随着机器视觉的大规模普及以及人们对工业流水线速度、精度的要求越来越高，线阵系统以其特有的优势越来越被用户认可，在视觉项目中所占的比例已呈逐年上升之势，尤其在锂电行业检测、印刷缺陷检测、手机盖板质量、屏幕缺陷检测、纺织印染、食品包装等行业。

   通常来说，线阵系统主要应用于外观缺陷检测。正因为外观缺陷的多样性，往往需要采用多种角度或结构的线光源进行照明，以便于分次获得特征清晰的优质图片。这样一来，势必增加了项目的复杂度并大大提升了视觉系统的成本。例如：1. 因工位的增加，导致相机、图像采集卡、线扫镜头、计算机的等硬件用量的增加；2. 机构空间增大，安装及操作的复杂性增加，系统稳定性降低。

   鉴于此，CST公司于2019年初推出了多通道频闪线光源方案，可以在一个工位实现多个工位的综合效果。该方案通过对检测对象单次图像采集，即可捕捉到各类缺陷特征，同时又能大大降低整体视觉成本和安装空间。

二、频闪线光方案的原理及特点

  CST频闪线光源配合专用的线扫频闪控制器使用。当控制器接收到外部触发信号后，控制器会跟随用户触发信号的频率依次触发光源，并以相同频率触发相机拍照。目前CST-TPS24200B-4T控制器支持4路（或8路）光源信号输出。方案时序图如图1所示。

由时序图可以看出：线扫相机第1+4N（N=0,1,2…）行曝光时，CH1光源导通，其它关闭；第2+4N行曝光时，CH2光源导通，其它关闭；第3+4N行曝光时，CH3光源导通，其它关闭；第4+4N行曝光时，CH4光源导通，其它关闭。

图1 方案时序图

方案特点：

1.采用超高速光耦，触发响应延迟小于500ns；

2.输出通道数量自由选择，满足不同采图场合需要；

3.最高可产生100KHz内触发频率；

4.外触发信号0-16分频可设；

三、视觉应用示例

1. 食品标签表面字符及缺陷检测

   食品标签纸表面反光，检测时需要对整卷来料检测标签纸表面字符印刷不良、脏污、碰伤、划伤、压痕等缺陷。

图2 实物图

从打光的角度分析：

   1）.碰伤、划伤、压痕类缺陷需要观察产品表面的镜面反光才能识别不良。一般使用线扫同轴光。

   2）.而印刷不良、脏污类缺陷应当观察产品表面的漫反射光才能识别不良。一般使用线光从侧边照射。

   所以整体的方案，需要两个工位。如下图：

图3 同轴线光（左），低角度线光（右）

以往方案主要缺点：

1. 视觉硬件成本高；

2. 机构安装空间大；

如今使用CST频闪线光方案工位：

图4 同轴线光效果（左），低角度线光效果（右）

   分析：同样选用同轴线光检测表面压痕，低角度线光检测印刷质量。两个光源高速切换并与相机同步，相机获取得到一张看似拉伸的图片。最后通过软件抽取奇偶行数据，重新拼接成两张图片，即为同轴线光与线光的效果图片。此方案的优势就是把多工位集中到一体，节省硬件成本的同时又节约了空间。

2.饮料瓶表面外观检查

图5 实物图

检测要求：

1 二维码识别、印刷字符不良

2 脏污，碰伤，划伤，压痕

检测方案：

图6 CST打光方案

图7 原始图片  

图8 局部放大

图9 光源1效果图

10 光源2效果

3. 口罩外观检查

   检测要求：污点、异物检测；尺寸测量；鼻梁条有无、缺失、偏位检测；耳带有无、漏焊、长度；

图11 CST打光方案

图12 原始图像效果

图13 光源1效果

图14 光源2效果

四、后记

   CST多通道频闪线光方案来源于CST技术工程师的工程实践。随着机器视觉行业应用越来越广泛，越来越多的疑难杂症相应地催生了各式光源方案。只有对行业痛点和客户需求的持续关注，以及对技术的孜孜不倦的专研与创新，方可取得这种突破。CST技术与研发团队将持续关注客户需求，持续为客户提供优质的技术服务，为机器视觉工程师们制造便利！