看着检测屏幕上突然出现的条纹,产线技术员老张心里咯噔一下,这批精密零件的外观质检报告怕是又要出问题了。

屏幕上出现的条纹问题,可能源于生产线上的相机传感器,也可能是信号传输的问题,甚至可能是整条产线的电流干扰-1-6

电压波动会悄悄影响图像传感器或信号处理电路的稳定运行,在画面里生成固定的或随机的竖条纹-6


01 条纹从哪来?

工业相机拍图有条纹,这事儿真不是相机自己在“搞行为艺术”。咱们可以把它想象成相机这个“翻译官”在工作时受到了干扰,把本该清晰流畅的画面“译”出了各种线痕。

首先是 “内因”,相机自己出状况了。比如传感器这个核心部件,用久了或者磕碰了,上面一些负责感光的“小单元”(像素)可能就罢工或“近视”了,拍出来就是一条明显的线-6

再比如相机里给传感器下指令的驱动电路,要是上面某个小元件老了、虚焊了,指令传乱了,图像也就跟着乱了-6

然后是 “外扰”,环境不给力。厂子里大机器一开,电网电压像坐过山车,或者电源本身质量就“拉胯”,这不稳定的电流噪声窜进相机,条纹就来了-6

最容易被忽略的是传输“小路”。相机连着电脑的那根数据线,要是屏蔽不好,或者旁边挨着动力电缆走,电磁干扰就会“污染”图像信号-6。接头那里松了、氧化了,信号传输磕磕绊绊,也可能表现为条纹-10

02 条纹的“七十二变”

条纹可不是千篇一律,不同类型指向不同的“病根”

最典型的就是电源干扰造成的 “横条纹” ,有时是细细的密纹在移动,那是电源滤波没做干净-1。有时是比较宽的横带,那可能是电网里的谐波在捣鬼-1

如果是又宽又黑或又白的横杠,甚至把图像都扯歪了,那多半是地环路有电流,形成了干扰-1

“竖条纹” 则常常和传感器本身以及数据读取有关。传感器芯片上,每个微小像素旁的放大器特性有微小差异,就会导致竖向的固定图案噪声-1。如果是整条整条亮或暗的竖线,传感器或传输线路硬件损伤的可能性就很大-6

让人头疼的还有“周期性的条带” 。在用TDI这类高端线扫描相机做高速检测时,如果传送带的速度和相机扫描的节奏对不上,差那么一丝一毫,图像上就会出现规律的像素级条带,直接拖累检测精度-2

03 七步“捉妖”实战指南

面对条纹先别抓瞎,按照从外到内、从易到难的顺序排查,能解决大部分问题。

第一步,先看环境接地。这是老电工师傅都会强调的。检查相机、光源、工控机是不是都接了地,而且最好是接到同一个“干净”的地点上。有时候,接地不良就是万恶之源-10

第二步,查电源稳不稳。换个工业级的稳压电源试试,或者用示波器看看电源输出波形是不是平滑。别让相机和其他大功率设备共用一条供电线路-6-10

第三步,查线缆与接口。重新插拔紧固所有数据线接头(比如CameraLink、CoaXPress),用电子清洁剂擦擦“金手指”-9。检查线缆屏蔽层是否完好,让它远离变频器、电机这些“干扰大户”的电缆-10

第四步,调参数。如果用的是可见光光源,注意它可能有以50Hz或60Hz工频的闪烁。把相机曝光时间设置为10毫秒(50Hz地区)或8.33毫秒(60Hz地区)的整数倍,可以有效抑制这种条纹-10

第五步,查光路。关掉产线,用干净的白板或白纸作为均匀目标拍摄。如果条纹位置固定不动,那很可能是镜头或传感器保护镜上有脏污、划痕,或者传感器本身有坏点-10

第六步,用专业工具。如果上述方法都不行,就得请出示波器了。用它测量相机的时钟信号和数据信号波形,看看有没有异常的毛刺或抖动,这能帮你判断是相机内部还是采集卡出了问题-10

第七步,用软件和校准功能。一些高端相机内置了校正算法。比如有的相机带有“Pattern Removal Auto”功能,可以自动抑制因光线倾斜入射传感器而产生的棋盘格状伪影-8

04 防大于治:建立维护清单

搞定一次问题不算完,关键是怎么让它别再犯。建立个简单的预防性维护清单很管用。

定期做清洁,用专业的气吹和传感器清洁棒,小心清理镜头和传感器窗口-9周期性检查电源电压,用万用表量量,做到心中有数-10

在每年设备大保养时,系统性地复查一遍整个视觉系统的接地情况-10。最重要的,是在规划新产线时,提前做好电磁兼容(EMC)设计,把强弱电走线分开、做好屏蔽,这叫“磨刀不误砍柴工”-10


当老张第一次按照排查清单完成所有步骤,产线重新启动,看着屏幕上清晰无暇的零件图像时,他长舒一口气,这可比上个月手忙脚乱地折腾一整天效率高太多了。