機(jī)器視覺(jué)光源的標(biāo)定工具——標(biāo)準(zhǔn)白板的分類(lèi)和應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)光源大部分都是安裝在工廠的生產(chǎn)流水線設(shè)備上連續(xù)工作的，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作后，光源的發(fā)光強(qiáng)度會(huì)逐步衰減，對(duì)于部分應(yīng)用而言，一定的衰減不會(huì)影響機(jī)器視覺(jué)的判定結(jié)果，但對(duì)于部分設(shè)備，如AOI（自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備），光強(qiáng)的衰減直接影響到機(jī)器檢測(cè)性能的穩(wěn)定性和重復(fù)性，因此，需要定期對(duì)光源進(jìn)行標(biāo)定，以補(bǔ)償其衰減。光源標(biāo)定就是采用白板。

標(biāo)準(zhǔn)白板是色度標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，由色度國(guó)家基準(zhǔn)溯源于理想的完全反射漫射體，賦值為絕對(duì)光譜反射比。根據(jù)使用要求和技術(shù)條件，標(biāo)準(zhǔn)白板可分為以下三大類(lèi)：

1．傳遞標(biāo)準(zhǔn)白板

傳遞標(biāo)準(zhǔn)白板用于“傳遞”反射比量值，比如上級(jí)計(jì)量部門(mén)向下級(jí)計(jì)量部門(mén)、高一級(jí)儀器向低一級(jí)儀器的量值傳遞或同級(jí)儀器之間的量值比對(duì)。傳遞標(biāo)準(zhǔn)白板的反射比值應(yīng)與儀器的幾何條件無(wú)關(guān)。因此，它要求：

（1）高反射比。要求反射比值盡可能高，如高于0.97。

（2）漫射性能好。表面無(wú)光澤，接近朗伯漫射體。

（3）光譜選擇性小。即中性好，對(duì)各波長(zhǎng)都有同樣的高光譜反射比。

（4）具有不透光性，以避免背景和邊緣損耗。

（5）平整性和均勻性好。整個(gè)表面平整，各點(diǎn)的反射比相同。

（6）足夠好的光學(xué)穩(wěn)定性。

（7）量值溯源于PRD，其反射比值為已知。

符合上述技術(shù)要求，可以用作傳遞標(biāo)準(zhǔn)白板的材料有硫酸鋇（BaSO4）、氧化鎂（MgO）和聚四氟乙烯（Halon海倫）等。這些材料在常態(tài)下為白色粉體，用特制的壓樣器壓制成板塊狀，工作面為近似朗伯體的漫射表面。由于白板是用粉體材料壓制而成，其機(jī)械強(qiáng)度不高，易破碎污染，使用時(shí)必須格外小心。并且使用壽命不長(zhǎng)，只適用于量值傳遞，一般不用作隨儀器配備的工作標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)目前已建立的色度基準(zhǔn)的照明和觀測(cè)條件為：光源在樣品表面垂直方向照明，經(jīng)積分球漫射接收。這種條件用符號(hào)0/d表示。表1中用符號(hào)D65/10o表示色度值，它的計(jì)算采用D65照明體的光譜功率分布和10o現(xiàn)場(chǎng)三色函數(shù)。

2．工作標(biāo)準(zhǔn)白板

工作標(biāo)準(zhǔn)白板是指某臺(tái)儀器專(zhuān)用的，作為常校準(zhǔn)儀器用的標(biāo)準(zhǔn)，又稱儀器工作標(biāo)準(zhǔn)白板。這種白板可能帶有方向性或其他性質(zhì)，它所賦于的標(biāo)準(zhǔn)值只對(duì)該臺(tái)儀器有效，而不適合于別的儀器。由于經(jīng)常使用和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量環(huán)境等因素影響，對(duì)工作標(biāo)準(zhǔn)白板除了要求反射比高，中性好，不遠(yuǎn)光，表面平整均勻，漫射性盡量好等外，更重要的是必須具備：

（1）光學(xué)穩(wěn)定性好，長(zhǎng)期重復(fù)使用其量值不變。

（2）具有耐磨、抗展特性，在頻繁的日常使用中不致?lián)p壞工作表面。

（3）便于清潔，在應(yīng)用中表面積塵或污染后可用極簡(jiǎn)便的方法清潔。

滿足上述技術(shù)條件，常用作工作標(biāo)準(zhǔn)白扳的材料有：釉面陶瓷白扳、拋光乳白玻璃及鐵基搪瓷白扳等，它們具有耐久性、高強(qiáng)度及易清潔的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)某一特定條件的儀器標(biāo)定反射比和色度值后就可用作儀器標(biāo)準(zhǔn)白板。

3．參比標(biāo)準(zhǔn)白板

參比標(biāo)準(zhǔn)白板固定于雙光路測(cè)色儀的參比光束窗口處，其反射比量值不必知道，但要求反射比高、漫射性好、光譜選擇性小等特點(diǎn)。主要用于儀器校準(zhǔn)基線，以及在測(cè)量中消除諸如光源和探測(cè)器靈敏度不穩(wěn)定性，或光路不對(duì)稱性等因素帶來(lái)的系統(tǒng)誤差。BaSO4、Halon及MgO等壓制成的漫射白板，可滿足參比標(biāo)準(zhǔn)白板的技術(shù)要求。

對(duì)于各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)白板，很難全部滿足技術(shù)要求，通常只能根據(jù)用途的必要性選定其應(yīng)滿足的特性。需強(qiáng)調(diào)的是，由于材料和工藝條件等的差異，標(biāo)準(zhǔn)白板不可能完全相同，因此必須逐塊檢測(cè)才能保證量值的準(zhǔn)確可靠。

機(jī)器視覺(jué)光源標(biāo)定時(shí)采用的是第2類(lèi)白板（工作標(biāo)準(zhǔn)白板）。