使用视觉系统测量高反射材料的挑战和解决方案

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作者

JATEN

发布
Aug 26 2025
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我在视觉测量行业工作了二十多年,见过许多客户在测量高反射材料时遇到困难。镀铬部件、抛光不锈钢和镜面铝等零件在肉眼看来可能完美无瑕,但在视觉测量系统下,它们往往成为最棘手的挑战。

许多客户首次尝试测量此类部件时,会注意到图像上存在较大的光斑,几乎无法辨别真正的边缘。另一些人则表示,在同一位置重复测量会产生不一致的结果,重复性较差。这个问题在汽车零部件、抛光模具和装饰部件中尤为常见。

根本原因显而易见。视觉测量依赖于工件表面的漫反射来形成稳定的灰度边缘。然而,高反射表面的行为更像镜面:入射光遵循反射定律,大部分光线会以固定角度反射。因此,相机接收到的灰度过渡并非平滑,而是过度曝光的区域。真正的边缘经常被“冲淡”,或者出现伪边缘,从而误导软件。

我的一位客户在检测镀铬汽车饰件时就遇到了这个问题。对同一位置进行三次测量,结果竟然相差几十微米。起初,他们怀疑是设备精度不足。在对图像进行综合分析后,我们发现强烈的反射光遮挡了边缘,软件每次检测到的边缘点都不一样。如果这个问题得不到解决,不仅会影响测量的准确性,还可能造成整个生产批次的误判。

根据我的经验,我通常建议采取以下应对措施:

1. 调整照明。高反射部件对单向照明最为敏感。同轴照明通常非常有效,因为它可以将光线沿同一轴线引导至镜头并使其发出,从而最大限度地减少刺眼的反射。对于不锈钢表面,添加偏光镜也有助于抑制眩光。现代视觉测量机通常配备可控的分段环形灯,可实现多角度照明,使操作员能够选择最清晰的图像——这对于镀铬部件非常实用。

2. 临时表面处理。经客户同意,可在表面喷洒哑光显影剂,将镜面反射转化为漫反射。例如,一位模具制造客户拥有几乎无法测量的抛光部件。喷洒显影剂后,边缘变得清晰,结果也显著稳定。对于薄板部件,贴上磨砂膜也可以改善成像效果。当然,这些方法需要额外增加一个步骤,因此必须与工艺要求相平衡。

3. 优化软件和算法。单靠硬件并不能完全解决问题——软件处理起着至关重要的作用。多阈值拟合和眩光滤波可以排除过度曝光的像素,从而提高边缘检测的准确性。亚像素拟合技术也很有价值,因为即使边缘略微模糊,它们也能提高可重复性。

此外,我经常提醒客户检查环境和夹具。有时问题并非出在设备本身,而是由于环境光过强或夹具不稳定导致反射角度改变。当环境条件不一致时,图像效果必然会有所不同。

总而言之,虽然高反射材料在视觉测量中构成了明显的挑战,但并非无法解决。通过了解其光学特性,并结合照明调整、表面处理和算法优化,大多数情况下都能找到合适的解决方案。在我二十多年的经验中,我认识到解决测量问题不仅仅关乎机器,还在于理解材料行为并灵活地在现场做出响应。

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JATEN

快速成型和快速制造专家

专门从事数控加工、3D 打印、聚氨酯铸造、快速模具、注塑成型、金属铸造、金属板和挤压。

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