光源及工作距離研究

32Cups 透明托盤面積比 8Cups 鋁合金載具大上許多，托盤左右各可放置 16

（4x4）個塑膠容器杯，本研究使用 2 台 CCD 攝影機分別針對左右各 16 個塑膠 容器杯檢測缺片（因透明托盤左右對稱，故以下內容為透明托盤的一半，共 16Cups 做為探討），系統架構如圖3.10 所示，背光源使用電子式高頻背光板（圖 3.11）。

透明托盤

電子式高頻燈管 CCD CAMERA

背光板

（a）硬體架構示意圖 （b）檢測系統原型

圖3.10：人工裝填線缺片檢測系統取像設計

圖3.11：電子式高頻燈管

透明托盤左右各可放置 16（4x4）個塑膠容器杯，如圖 3.12 所示，因此為 了使背光源能均勻照明托盤，本研究考慮以四支電子式高頻燈管的配置，利用測

度計先量測光源的均勻程度，並調整合適的燈管間距（圖3.13），使光源之照明 均勻度差異減少，測試結果如表3.1。

圖3.12：右邊 16Cups（4x4）示意圖

圖3.13：電子式高頻燈管配置示意圖

表3.1：光源均勻程度量測表

調整燈管間距達到光源均勻之後，接下來對光源工作距離作探討，人工裝填 線使用的透明托盤不同於包裝機線上檢測的鋁合金載具，它是整片可透光區域。

本研究針對缺鏡片塑膠容器杯，訓練其二值化後的圓形區域亮點面積，而塑 膠容器杯底的三條立體長條圖案，在光源工作距離越高時，陰影會越明顯，這會 影響到接下來的訓練和檢測流程，從圖3.14 可發現在光源工作距離為 5 公分時 三條立體長條圖案之陰影較不明顯，又能顯現是否有鏡片在容器杯內，因此本研 究將光源工作距離設定為5 公分。

（a）光源工作距離：5 公分

（b）光源工作距離：10 公分

（c）光源工作距離：15 公分

（d）光源工作距離：20 公分

圖3.14：透明托盤在不同光源工作距離的成像結果（右邊 16Cups, 4x4）

3.2.2 影像二值化

我們希望找到一個灰階臨界值，將塑膠容器杯中鏡片的邊緣特徵突顯出來。

首先觀察缺片塑膠容器杯的Histogram 分佈（圖 3.15(b)），其像素的灰階值介於 128~255 之間，大致可分為左右二群，缺片情形下 Histogram 分佈的右群可找到 灰階值眾數，找到眾數之後向左陸續可以找到多個波谷（Local minimum），嘗試 以這幾個波谷的灰階值做為臨界值，經實驗後發現（圖3.15(c)～(f)）在找到眾 數之後，再向左第四個波谷的灰階值當做臨界值，其二值化結果會得到較穩定的 圓形區域亮點面積（灰階值為255 之像素），即圓形區域內幾乎沒有黑點存在。

接著，當利用缺片塑膠容器杯訓練出我們所需之灰階臨界值之後，對有鏡片 塑膠容器杯做測試，其鏡片邊緣資訊同樣地可突顯出來（如圖3.16），且圓形區 域亮點面積會偏小。

（a）缺片塑膠容器杯

（b）上圖（a）紅色圓形區域內 Histogram 分佈

（c）灰階值 220 二值化之結果，亮點面積 3999

（d）灰階值 217 二值化之結果，亮點面積 5615

（e）灰階值 213 二值化之結果，亮點面積 6876

（f）灰階值 209 二值化之結果，亮點面積 7023 圖3.15：缺片塑膠容器杯二值化選取結果

（a）有鏡片塑膠容器杯

209

（b）上圖（a）紅色圓形區域內 Histogram 分佈

（c）灰階值 209 二值化之結果，亮點面積 4335 圖3.16：有鏡片塑膠容器杯二值化選取結果 灰階臨界值訓練計算步驟：

Step 1. 自動調整 CCD 攝影機曝光時間，調整完畢後影像之最大灰階值（Global maximum gray value）固定在 250 左右。

Step 2. 在 Area 1 到 Area 16 放置空塑膠容器杯，偵測出每個子區域的灰階值眾 數，並向左找到第四個波谷。

Step 3. 抓取 30 次，取其平均值做為各子區域的灰階臨界值。