一、引言：缺陷檢測的必要性與技術選擇
在汽車制造領域，剎車盤作為車輛制動系統的關鍵安全部件，其質量直接影響到駕駛員的行車安全。剎車盤生產過程中因不同生產工藝、生產環境、人工操作等因素，其成品常存在多種缺陷。表面缺陷主要有劃痕、砂眼、凹坑、生銹、磕碰、裂紋、風道異物等，這些缺陷會直接影響剎車盤的強度、硬度、應力、承受力等多項技術指標，從而縮短使用壽命，并帶來嚴重的安全隱患。因此，對剎車盤外觀缺陷進行精確檢測顯得尤為重要。
目前，剎車盤表面缺陷檢測常用的技術包括渦流檢測、磁粉探傷、紅外檢測、X 射線檢測以及機器視覺檢測等。與其他接觸式測量工具或人工目視檢測相比，機器視覺檢測憑借著無損、非接觸式特點；具有檢測數據準確度高,效率高,能顯著降低人工成本等優勢,正逐漸廣泛應用于這一行業。該技術能快速采集剎車盤表面的高分辨率圖像，并使用強大的深度學習圖像處理算法，實現對多種外觀缺陷識別、區分和關鍵尺寸的精確測量。
二、機器視覺光源的重要性
機器視覺技術主要涉及圖像采集和圖像處理兩個環節，圖像質量的好壞直接關系到整個系統的成敗。利用不同類型光源的光學特點，如同軸光，三色光，超亮頻閃光源等等，可以顯著提高檢測目標和背景的對比度，確保成像質量的穩定性，為后續高效、準確的圖像處理打下基礎。
剎車盤外觀缺陷檢測中，光源對提高圖像質量起著至關重要的作用。剎車盤具有復雜的曲面結構，車間內的強光照明會形成環境光干擾，缺陷形態的多樣且細小，這些因素都對視覺系統的成像質量有著不小的挑戰。不恰當的照明方案可能導致圖像過曝、亮度不均、對比度不足等問題，從而造成關鍵缺陷信息的丟失或誤判，即使是最先進的算法也無法發揮其應有的作用。
本文主要介紹風道剎車盤360°全方位外觀缺陷檢測的打光方案，可同時滿足3個檢測工作站的需求，因此須結合多臺相機和多個光源合理的布局，以確保采集到穩定且無遺漏的圖像。
三、應用案例
為驗證打光方案有效性，針對風道剎車盤不同區域缺陷開展專項測試，關鍵方案與效果如下。
1. 正面缺陷檢測效果
剎車盤正面尺寸大（直徑 30-40cm）且帶散熱筋（高低差 1-2cm），普通光源易產生陰影。采用“大景深短焦鏡頭結合開孔面光源”組合，鏡頭覆蓋高低差區域避免失焦，面光源均勻照射消除陰影。測試顯示，0.5mm 劃痕、0.3mm 砂眼呈明顯黑色，與淺灰色背景對比清晰，無漏判（如圖1所示）。
圖1 正面缺陷效果
2. 正斜面缺陷檢測效果
正斜面為正面與側面過渡區，曲率大、盲區多。通過6臺高分辨率相機環繞傾斜45°安裝，拍攝范圍重疊10%，搭配環形無影光源實現均勻光照，再經圖像拼接形成全景圖，缺陷輪廓清晰（如圖2所示，為單相機局部圖像）。
圖2 其中單個相機部分圖像效果
3.風道斜面處刮傷檢測效果
風道斜面空間狹窄（寬 1-2cm、深 3-5cm），普通光源難以深入。環繞式安裝多臺相機協同工作，共用一個光源照射，同步控制采集圖像。與風道內壁對比明顯，避免了光照不足導致的漏判（如圖3所示）。
圖3 風道斜面處刮傷效果
4. 背面缺陷檢測效果
背面需檢測砂眼、生銹等缺陷，結構與正面類似。沿用 “大景深短焦鏡頭結合開孔面光源”方案，光源垂直照射亮度足夠，縮短曝光時間避免反光。測試中生銹區、砂眼均呈黑色，背景淺灰均勻，識別準確率與正面一致（如圖4所示）。
圖4 背面缺陷效果
5. 背側面、斜面缺陷檢測效果
背側面與背斜面檢測范圍廣、角度復雜。在同一工位安裝6臺相機（3臺拍背側面、3臺拍背斜面），根據曲率調整角度，共用單個環形無影光源。經圖像降噪處理后，臟污異色可見，圖像無陰影（如圖5所示）。
圖5 背側面、斜面效果
6. 風道異物檢測效果
采用線掃描相機配合剎車盤旋轉拍攝，搭配超高亮同軸線光源，對風道3cm深度內的異物檢測，異物呈不規則白色，與背景區分明顯。（如圖6所示）。
圖6 風道異物效果
四、結語
在機器視覺檢測中，經常面臨一些結構空間極限的測試條件。為了給客戶提供最佳的光學成像照明方案，如在限定的條件內，應全面考慮光源的尺寸，照射角度以及靜態還是動態檢測的可行性。
以本方案為例，盡管剎車盤的缺陷都較為明顯，但由于尺寸較大，同時需單一工作站上實現多面檢測項的需求，以節省機臺的工作站空間，那么光源的安裝架構就顯得尤為重要。因光學成像照明方案是決定系統性能的關鍵前期環節，所以正確的光源成像方案選擇，能為后續圖像處理與缺陷識別奠定堅實基礎。
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