CN110006904A - 自适应漫射照明系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本文公开了用于照明和/或检查被测单元(UUT)的一个或多个特征部的系统和方法。根据本技术的实施例配置的系统可以包括例如机器、一个或多个漫射器元件，和/或一个或多个光源。该系统可以通过例如使用一个或多个光源和/或一个或多个漫射器元件在UUT的部分(例如，在弯曲特征部上)上创建和调整明场照明轮廓(例如，均匀的明场照明轮廓)用于调整投射到UUT的弯曲特征部上的漫射和/或镜面照明。在一些实施例中，该系统包括一个或多个暗场光源，其被配置成将照明投射到UUT的第二部分上以产生暗场照明轮廓。该系统可以捕获明场和/或暗场照明轮廓的数据，从而可以检查UUT的部分。

Description

自适应漫射照明系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月3日提交的美国专利申请No.16/208,028的优先权； 2018年1月5日提交的美国临时专利申请No.62/613,852；以及2017年12月29日提 交的美国临时专利申请No.62/611,718，其公开内容均以引用的方式整体并入本文。
技术领域
本公开一般涉及用于机器视觉的照明系统，并且更具体地，涉及具有自适应漫 射照明能力的系统和相关方法。
背景技术
除了人类视觉之外或代替人类视觉，机器视觉经常在工业中被用于各种应用。 一种这样的应用是产品检验。在产品检查期间，光源使用一种或多种照明技术来照明 被测单元(UUT)的特征部，同时相机捕获这些特征部的图像。然后使用信号处理硬 件和软件来分析这些图像并识别UUT上的缺陷(例如，外观缺陷)。
用于机器视觉的常见照明技术是明场照明。在明场照明下，光被引导到UUT并 被反射回相机的镜头。然后，软件分析由相机拍摄的UUT的图像中的异常特征部(例 如，暗点说明了在相机镜头反射的光线的衰减)，以识别例如UUT中的缺陷。然而， 使用明场照明来突出UUT的弯曲特征部会带来若干挑战。例如，典型的明场源通常留 下热点或饱和区域，其中UUT的照明和部件几何形状在弯曲特征部上相互作用，以从 一些区域向相机反射更多光，而从其他区域反射更少的光。在弯曲的特征部的表面光 洁度变得更像镜面而不是漫射时这种情况变得特别显著。
附图说明
参考以下附图可以更好地理解本公开的许多方面。附图中的组件不一定按比例绘制。相反，重点在于清楚地说明本公开的原理。
图1是根据本技术的实施例配置的自适应漫射照明系统的正交视图。
图2是根据本技术的另一个实施例配置的自适应漫射照明系统的等距视图。
图3A是使用传统明场照明系统测试的单元的边缘特征部的弯曲表面的照明轮廓的亮度热图。
图3B是沿着图3A中所示的照明轮廓的一部分的亮度测量值的线图。
图4A是使用图1的自适应漫射照明系统测试的单元的边缘特征部的弯曲表面的照明轮廓的亮度热图。
图4B是沿着图4A中所示的照明轮廓的一部分的亮度测量值的线图。
图5A是从根据本技术的实施例配置的自适应漫射照明系统的光源投射的照明的梯度图案。
图5B是使用图1的自适应漫射照明系统和图5A的照明梯度图案的被测单元的 边缘特征部的弯曲表面的照明轮廓的亮度热图。
图5C是沿着图5B中所示的照明轮廓的一部分的亮度测量值的线图。
图6A和图6B分别是根据本技术的又一实施例配置的自适应漫射照明系统的等 距视图和侧视图。
图7是根据本技术的又一实施例配置的自适应漫射照明系统的等距视图。
图8A是使用图6A和6B的自适应漫射照明系统测试的单元的边缘特征部的弯 曲表面的照明轮廓的亮度热图。
图8B是沿着图8A中所示的照明轮廓的一部分的亮度测量值的线图。
图9A是根据本技术的又一实施例配置的自适应漫射照明系统的等距视图。
图9B是使用图9A的自适应漫射照明系统照明的被测单元的边缘特征部的弯曲 表面的正交视图，并且图9C和9D是顶视图。
图9E是使用图9A的自适应漫射照明系统测试的单元的边缘特征部的弯曲表面 的照明轮廓的亮度热图。
图9F是沿着图9E中所示的照明轮廓的一部分的亮度测量值的线图。
图10是根据本技术的一个实施例的方法或过程的流程图。
具体实施例
A.综述
以下公开内容描述了自适应漫射照明系统和用于照明被测单元(UUT)(例如， 用于机器视觉)的一个或多个特征的相关方法。如下面更详细描述的，根据本技术的 实施例配置的方法和/或系统被配置为使用镜面和/或漫射照明来照明UUT的弯曲特征 部。
本技术的一些实施例使用光源和漫射器组件来照明(例如，均匀地)UUT的一 个或多个特征。特别地，光源可以将镜面照明投射到漫射器组件上以产生漫射照明， 然后将漫射照明引导(例如，聚焦，反射和/或重定向)至UUT的特征部处。机器(例 如，相机)捕获UUT的特征部的数据。更具体地，机器捕获UUT的特征部的图像(例 如，用于同时的和/或以后的分析)。
发明人们已经认识到，当UUT的特征部是弯曲的时，镜面照明源留下热点或饱 和区域，其中明场照明和特征部几何形状相互作用以从特征部的一些区域向机器反射 更多的光而从其他区域反射更少的光。他们注意到，当特征部的表面光洁度变得更像 镜面而不是漫射时，这种现象变得更加显著。即使借助于先进的信号处理技术，在这 些饱和区域(例如，用于外观缺陷)进行机器视觉分析和/或检查，就算不是不可能， 也是非常困难的。此外，发明人还认识到在UUT被照明的特征部(例如，弯曲特征部) 的照明轮廓上的亮度测量值的显著梯度。换句话说，发明人已经认识到这些照明轮廓 使用大量的机器成像比特深度，这意味着在照明轮廓中存在低信噪比。因此，准确和 有效的信号处理变得更难以实现，尤其是在这些情况下随后的信号处理分析的需求和 重要性的增加。
因此，本技术的实施例使用自适应漫射照明技术来减轻镜面照明对UUT的特征 部(例如，弯曲特征部)的影响和粗糙的特性。在一些实施例中，例如，本技术使用 漫射明场照明来产生UUT特征部的照明轮廓，其(1)在跨越特征部(例如，宽度) 时更均匀和/或(2)比单独使用镜面照明产生的照明轮廓更低于机器的饱和水平。然 后，本技术可以通过例如调节(例如，成形、着色、图案化、滤波、改变强度)投射 到UUT的特征部上的镜面和/或漫射照明来调节照明轮廓(例如，在暴露于机器期间) 以使照明轮廓更均匀和/或甚至更低于机器的饱和水平。
与本技术相反，用于照明UUT的弯曲特征部的传统系统通常包括圆顶型阴天照 明器系统。然而，圆顶型照明器系统可能变得很大或笨重(尤其是当UUT具有长的线 性半径特征部时)，并且可能限制这些系统在检查具有一系列尺寸的各种UUT时的适 用性。另外，这些系统不适合照明大规模的扁平UUT边缘上的径向表面；并且关于一系 列可能的UUT位置，它们没有提供很大的灵活性。此外，在圆顶型照明器系统内从光 源投射的大部分照明在检查期间未被使用。而且，这些系统在UUT的成像中经常有出 现重影(ghosting)和/或衰减的倾向(例如，由于需要用于轴上照明和成像的分束 器)。其他传统系统包括相移偏转测量系统。当被应用于相对较长或较大的部件时， 这些系统在使用区域阵列相机时经常表现出总值梯形失真。
附加地或替代地，这些和其他传统系统通常在捕获图像的后续信号处理期间应用梯度抵消或图像补偿。该技术包括从UUT的特征部的照明轮廓的非均匀区域中减去 灰度级。然而，为了有效地应用该技术，图像必须不饱和。因此，这本身可能是不合 需要的解决方案，因为它会严重限制可用的检查图像比特深度。
与这些传统系统相比，本技术的实施例具有合理尺寸和/或可缩放的部件；允许轴上成像，对大多数或所有机器类型几乎没有重影、衰减或总值梯形失真；使用到更大百 分比的投射照明；提供广泛的可能的UUT位置和/或方向；和/或获取UUT信息的更简单 的途径(easy access)。此外，期望本技术的实施例在UUT的一个或多个特征部(例 如，一个或多个弯曲特征部)上创建和/或调整相对均匀且远低于大多数机器(例如， 相机)的饱和水平的照明轮廓。因此，期望本技术(1)最小化和/或消除下游图像处 理技术和/或校正的需要和/或重要性，和/或(2)减少充分和/或准确地分析(例如，检 查)UUT的特征部(例如，弯曲特征部)所需的时间量。
此外，除了上述明场照明能力之外或代替上述明场照明能力，本技术的实施例 可以包括暗场照明能力。暗场照明能力允许本技术的实施例分析UUT的一个或多个特 征部，这些特征部当前不用和/或不能用明场照明技术照明和/或分析。因此，期望暗场 照明能力(1)增加根据这些实施例的系统的灵活性和/或适用性，(2)减少充分和/或 准确分析UUT的特征部所需的时间量，和/或(3)最小化和/或消除下游图像处理技术 和/或校正的需要和/或重要性。
在以下描述和图1-10中阐述了某些细节以提供对本公开的各种实施例的透彻理解。然而，下面未阐述描述通常与照明和/或机器视觉系统及相关方法相关联的公知结 构和系统的其他细节，以避免不必要地模糊本公开的各种实施例的描述。
图1-10中所示的许多细节、尺寸、角度和其他特征仅仅是对本公开的特定实施 例的说明。因此，在不脱离本公开的精神或范围的情况下，其他实施例可以具有其他 细节、尺寸、角度和特征。另外，本领域普通技术人员将理解，可以在没有下面描述 的几个细节的情况下实践本公开的其他实施例。
B.自适应漫射照明系统和相关方法的实施例
图1和以下讨论提供了一种适当环境的简要的、大体的描述，在所述环境中可 以实现用于照明和/或分析被测单元(UUT)的一个或多个特征的系统。虽然没有严格 限制，但是在计算机可执行指令的一般上下文中描述了本发明的一些方面，例如由通 用计算机、个人计算机、服务器或其他计算系统执行的例程。本发明还可以至少部分 地在专用计算机或数据处理器中实现，该专用计算机或数据处理器被专门编程、配置 或构造成执行本文详细解释的一个或多个计算机可执行指令。实际上，这里一般使用 的术语“计算机”和“计算设备”指的是具有处理器和非暂时性存储器的设备，以及 任何数据处理器或任何能够与网络通信的设备。数据处理器包括可编程通用或专用微 处理器、可编程控制器、专用集成电路(ASIC)、编程逻辑器件(PLD)等，或这些 设备的组合。计算机可执行指令可以存储在存储器(memory)中，诸如随机存取存储 器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存等，或这些部件的组合。计算机可执行指令 还可以存储在一个或多个存储设备中，例如磁盘或光盘、闪存设备、或任何其他类型 的数据的非易失性存储介质或非暂时性介质。计算机可执行指令可以包括一个或多个 程序模块，其包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象(objects)、组件、数据结构等。
图1是根据本技术的实施例配置的自适应漫射照明系统110的正交视图。如图 所示，系统110包括光源130、漫射屏150和机器120。虽然未示出以避免不必要地模 糊对本技术的实施例的描述，但系统110还可包括其他机器视觉所必需的硬件和/或组 件，包括一个或多个处理器、软件和/或输出设备。例如，系统110可以包括信号处理 硬件和/或软件用以分析由机器120捕获的数据，和/或显示器用以向系统用户提供反馈 (例如，已经检测到缺陷，没有识别出缺陷，已识别的缺陷在容差阈值内等)。
在操作中，系统110被配置为在视觉上检查被测单元140(“UUT 140”)的一 个或多个特征(例如，对缺陷和/或其他特征)。在图1中，UUT 140是具有边缘特征 部142的移动设备，该边缘特征部带有弯曲表面145。然而，在其他实施例中，UUT 140可以是可以经受机器视觉和/或检查的其他任何其他对象和/或设备。例如，在其他 实施例中，UUT 140可以是具有镜面的任何对象和/或装置，该对象和/或装置具有主曲 率轴明显长于附加轴的后续半径(radii)的镜面弯曲表面(例如，器具部件、车辆部 件和/或装饰、耐用品表面、笔记本电脑外壳的边缘等)。在一些实施例中，系统110 可包括夹具和/或支架(未示出)，以朝着机器120安置或定向UUT 140的一个或多个 特征部。如下更为详细描述的，系统110克服了均匀地照明UUT的一个或多个弯曲特 征部(例如，UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145)的几个挑战。即便如此，系 统110不限于均匀地照明UUT的弯曲特征部，并且本领域技术人员将容易认识到系统 110可用于照明(例如，均匀地或以其他方式)具有不同形状、轮廓和/或特征部的 UUT的其他特征部。
根据本技术的实施例，系统110的光源130可以是被配置为投射照明(例如， 在UUT140的方向上)的任何照明源。例如，光源130可以是灯条、灯泡、灯、手电 筒、激光器、发光二极管(LED)、LED阵列、平板显示器和/或另外类型的光源。在 图1所示的实施例中，光源130是一种被配置成将镜面照明135聚焦到漫射屏150和/ 或UUT 140的投影仪。如下面更详细描述的，图1的光源130可以被配置成向UUT 140投射不同的照明强度、图案、形状和/或颜色。以这种方式，系统110可以创建和/ 或调整UUT 140的一个或多个特征部(例如，边缘特征部142的弯曲表面145)的照 明轮廓。
图1的漫射屏150是根据UUT 140的被检查特征部(例如，边缘特征部142)的 半径长度和机器120的视场123而定尺寸的平面投影屏幕。具体地，漫射屏150的尺寸 根据来自机器120的观察点的照明的光线传播来确定。在操作中，漫射屏150被配置 为减少和/或去除通过光源130投射到漫射屏150上的镜面照明135的强度图案的方向 性质。特别地，系统110的漫射屏150被配置成将入射在漫射屏150上的聚焦的镜面照 明135成形、扩散和/或分散集中成漫射照明。以这种方式，漫射屏150增加镜面照明 135的表观光束尺寸(apparentbeam size)(从而最小化和/或消除UUT 140的照明轮 廓中的不想要的阴影)，同时还降低镜面照明135的照明强度(从而最小化和/或消除 热点和/或饱和区域)。因此，漫射屏150从机器120的角度改变UUT的照明轮廓，并 最小化和/或消除成像处理强度校正的需要和/或重要性。
尽管图1中示出的系统110包括漫射屏150，但是根据本技术的其他实施例配置 的自适应漫射照明系统可以包括其他类型的漫射器组件。例如，一些实施例可以利用 漫射器板(例如，墙壁或其他平面物体)。在这些和其他实施例中，漫射器部件可以 是弯曲的和/或弧形的，如下面更详细描述的。此外，尽管图1中所示的漫射屏150是 半透明的，使得照明可以穿过它，但是其他自适应漫射照明系统中的漫射器组件可以 是不透明的并且被配置为反射UUT 140处的照明。在更进一步的实施例中，漫射器组 件可以是透明的。此外，尽管在图1所示的实施例中与光源130分开示出，但是在其 他实施例中，漫射屏150可以包含和/或可以附属于光源130。例如，在一些实施例中， 漫射屏150可以放置(例如，作为帽)在光源130的透镜上。在这些和其他实施例中， 漫射屏150可以被图案化以改变至少一部分从光源130投射的镜面照明135和/或在镜 面照明135到达UUT 140之前。例如，漫射屏150可以是被动的并且可以用特定图案 制造和/或可以具有随后应用(例如，附加的)到其上的图案。附加地或替代地，漫射 屏150可以是主动的(active)，并且可以被编程或以其他方式被配置成投射和/或呈现 特定图案(例如，在UUT 140被照明之前和/或响应于关于先前和/或现在的照明轮廓的 反馈)。在这些和其他实施例中，漫射屏150可以包括屏幕中的开口，以允许来自光 源130的镜面照明135的至少一部分在其到达UUT 140的途中不受阻碍地穿过漫射屏 150。在更进一步的实施例中，系统100可以不包括漫射屏150。
在图1所示的实施例中，机器120是配置为用于机器视觉的相机(例如，数字 和/或模拟相机)。例如，机器120可以是区域扫描相机，其被配置为对UUT 140的一 个或多个特征部进行隔行扫描和/或逐行扫描。在这些和其他实施例中，机器120可以 是线扫描相机(例如，传统的线扫描相机或时间延迟和集成(TDI)相机)。在这些 和其他实施例中，机器120可具有二维和/或三维成像能力。如上所述，在一些实施例 中，机器120可以包括和/或可以可操作地耦合到其他硬件，软件和/或输出设备。例如， 机器120可以耦合到计算机(未示出)，该计算机包括信号处理硬件和/或软件以分析 由机器120捕获的数据。附加地或替代地，机器120可以耦合到被配置为向系统用户 提供反馈的一个或多个显示器。在这些和其他实施例中，机器120可以包括车载信号 处理硬件和/或软件和/或可以包括车载显示器。此外，虽然系统110在图1中示出为具 有单个机器120，但是在其他实施例中(例如，检查UUT 140相同的和/或一个或多个 其他特征部)系统110可以包括多于一个机器(例如，机器120)。
在图1所示的实施例中，系统110的光源130垂直于UUT 140放置，并被配置 成将镜面照明135投射到漫射屏150。漫射屏150位于(a)光源130和UUT 140之间， (b)平行于UUT140和机器120，以及(c)恰好位于机器120的视场123(“FOV 123”)(例如，正交视场)之外。该系统定向允许获取UUT信息的更广泛的途径和/ 或UUT位置和/或方向的广泛的可能。此外，该定向允许可管理的系统尺寸并允许机器 120的FOV 123保持与UUT 140的弯曲表面145正交。此外，该系统定向允许轴上照 明和数据捕获，几乎没有在传统的机器视觉照明系统和技术中明显的重影、衰减或总 梯形失真。
在操作中，图1的系统110被配置为均匀地照明UUT 140的边缘特征部142的 弯曲表面145。在照明期间，机器120捕获在其视场123(“FOV 123”)内的弯曲表 面145的一部分(例如，全部或子集)的数据(例如，模拟和/或数字图像)。然后， 由机器120捕获的数据可以被传递到信号处理硬件和/或软件，以识别UUT 140的边缘 特征部142的弯曲表面145上的缺陷。例如，可以分析由机器120捕获的数据以识别缺 陷(例如，外观缺陷)和/或将缺陷与UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145的适 当组件和/或期望特性区分开。使入射在漫射屏150上的照明强度成形以最小化和/或消 除来自UUT的照明特征部的照明轮廓的饱和区域。因此，系统110最小化成像处理强 度校正的需要和/或重要性(例如，通过从非均匀区域减去灰度级来对数据应用梯度偏 移或图像补偿)。此外，增加了信号处理分析和技术的功效和/或效率。
尽管图1中示出了系统110，其中漫射屏150与UUT 140平行对准并且光源130 与UUT 140垂直对准，但是根据其他实施例的其他自适应漫射照明系统可以以各种位 置、角度和/或方向(例如，取决于UUT 140的一个或多个特性和/或特征部)利用漫射 屏150和/或光源130。例如，图2示出了根据本技术的另一个实施例的系统210。如图 所示，漫射屏150相对于UUT 140以45度角对准。此外，光源130位于机器120上方 并且类似地相对于UUT 140以45度角对准。在其他实施例中，光源130可以相对于 UUT 140以与漫射屏150相对于UUT 140对准的角度不同的角度对准。
在其他实施例中，自适应漫射照明系统可包括不同的漫射屏和/或光源位置和/或方向。例如，在一些实施例中，光源130可以被放置在漫射屏150和UUT 140之间和/ 或之下。在这些实施例中，光源130可以被配置成在漫射屏150处投射镜面照明135， 相应地，其可以朝向UUT 140的一个或多个特征部反射漫射照明。在其他实施例中， 光源130可以被配置为在UUT 140的一个或多个特征部处投射镜面照明135，并且漫 射屏150可以被配置为将从UUT 140反射的照明重定向回到UUT 140。在这些以及其 他实施例中，自适应漫射照明系统可包括多于一个的漫射屏150和/或在任何所需位置、 角度和/或方向的多于一个的光源130。例如，漫射屏150可以放置成围绕机器120的 FOV 123。此外，这些实施例中的一些可以具有多于一个光源130，其被配置成将镜面 照明135投射到同一漫射屏150上和/或可以具有一个或多个被配置成朝向UUT 140反 射镜面和/或漫射照明的漫射屏150。以这种方式，自适应漫射照明系统可以在UUT 140的一个或多个特征部上(例如，在弯曲的边缘特征部142的表面145)创建和/或调 整一个或多个(例如，定制的)照明轮廓(例如，一个或多个均匀和/或其他照明轮 廓)。
图3A是使用常规的明场照明系统(例如，灯条和没有漫射屏的机器)创建的 UUT的边缘特征部的弯曲表面(例如，图1的UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面 145)的照明轮廓的亮度热图305。图3B是沿着图3A中所示的照明轮廓的一部分的亮 度测量值的线图300。更具体地，线图300的x轴跟踪图3A中所示的照明轮廓的一部 分309。出于说明的目的，有意地选择部分309以追踪UUT的弯曲表面的宽度并且排 除UUT的边缘特征部的已知部件307。
图3B的线图300表示沿着部分309的亮度的测量，其限制于传统系统的机器 (例如，机器120；图1)的成像能力。因此，在图3B中沿着部分309在0.02和0.06米 之间亮度的稳定水平303是明显的，因为在该区域中的亮度测量值超过了机器的成像 能力(例如，大约2,500,000Cd/m2)。该区域对应于图3A中的部分309的区域306。 区域306中的亮度的真实测量(例如，不受机器的成像能力约束的测量)超过稳定水 平303，并且真实测量的线图中的亮度峰值在图3B中的箭头301所指大致位置。(例 如，明显高于线图300中的稳定水平303并且顶点大约在3,000,000和4,000,000Cd/m2之间)。因此，部分309的区域306对应于图3A中所示的照明轮廓的饱和区域。此外， 当考虑到在箭头301所示的位置处的峰值时，在整个部分309上可以看到显著的亮度 梯度。甚至在部分309的非饱和区域308(图3A)上也存在明显的显著的梯度(例如， 在图3B的线图300中从约0.08米到约0.14米处示出)。
如上所述，部分309的区域306中的大的亮度测量值和跨越部分309上显著的亮 度梯度是由来自光条的镜面照明和UUT的特征部(例如，边缘特征部)的部分几何形 状(例如，弯曲表面)之间的相互作用导致的。因为饱和区域306中的亮度测量值超 过了机器的成像能力，所以在没有用于捕获和/或分析这些亮度值的更为昂贵且技术更 复杂的机器和/或系统的情况下，在该区域306内识别缺陷和/或区分缺陷与UUT的已 知组件和/或期望特性如果不是不可能的话也变得极其困难。即使在非饱和区域308中， 在存在如线图300和302中所示的如此显著的亮度梯度时，同样难以识别缺陷和/或区 分缺陷与UUT的已知组件和/或期望特性。因此，(a)下游成像处理技术和/或校正的 需要和/或重要性，和/或(b)充分和/或准确地检查UUT的特征部所需的时间均会增 加。
相比之下，图4A是使用图1)的自适应漫射照明系统产生的UUT的弯曲表面 (例如，图1的UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145)的照明轮廓的亮度热图 405。图4B是沿着图4A中所示的照明轮廓的一部分的亮度测量值的线图。更具体地， 图4B中的线图400的x轴追踪图4A所示的照明轮廓的一部分409。出于说明的目的， 有意地选择部分409以追踪UUT的弯曲表面的宽度并且排除UUT的边缘特征部的已 知部件407。图4B的线图400表示沿着部分409的亮度的真实测量。如图所示，整个 部分409的亮度测量值远低于机器的饱和值(例如，大约2,500,000Cd/m2，如以上所 解释的)。因此，在部分409中没有饱和区域，这意味着自适应漫射照明系统110可 以检查部分409的整个范围。此外，如图4A所示，部分409是所示照明轮廓的多数的 代表性部分并且对应于已知部件407的照明轮廓部分中的亮度测量值远不及区域306 (图3A和3B)的亮度测量值或机器的饱和度水平。这意味着系统110还可以检查图 4A中所示的UUT的弯曲表面的整个照明轮廓。此外，部分409中的亮度梯度远不如图3A和3B中所示的部分309的对应梯度那么显著。因此，期望系统110更容易和/或 有效地识别缺陷(例如，外观缺陷)和/或区分缺陷与已知组件(例如，已知组件407) 和/或UUT的期望特性。相应地，这(a)最小化和/或消除了下游成像处理技术和/或校 正的需要和/或重要性，和/或(b)减少充分地和/或准确地检查UUT的弯曲表面所需 的时间量。
在一些实施例中，可能需要对朝向UUT投射的照明进行着色、成形、图案化和 /或以其他方式改变(例如，以创建和/或调整照明轮廓和/或更大幅地减少亮度值和/或 梯度)。如上面关于图1所解释的，漫射屏150可以被配置为对在UUT 140处投射的 照明进行着色、成形和/或图案化。例如，漫射屏150(a)可以是主动地和/或被动地 呈现特定图案，(b)可以是特定颜色，(c)可以被配置为通过一种或多种特定颜色 和/或照明的强度，(d)可以包括一种或多种(例如，偏振、颜色，和/或强度)滤波 器，和/或(e)可以包括开口，以允许照明在其到达UUT 140的途中不受阻碍地通过。
附加地或替代地，光源130可以被配置为对在UUT 140处投射的照明进行着色、 成形、图案化和/或以其他方式改变。例如，图1中的光源130可以是投影仪，并且自 适应漫射照明系统110可以利用投影仪光源130的不同能力来创建和/或调整UUT 140 上的照明轮廓。为了说明这一点，提供图5A以给出照明的梯度图案537的示例，该照 明的梯度图案537可以从光源130投射到漫射屏150上。如图5A所示，照明的梯度图 案537包括两个高亮度区域538和一个低亮度区域539。照明的梯度图案537高亮度区 域538例如，可以与UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145的照明轮廓中呈现的 暗和/或正常区域对准。低亮度区域539可以例如，与UUT 140的弯曲表面145的照明 轮廓中呈现的亮点对齐。以这种方式，自适应漫射照明系统110可以操纵投射到UUT 140上的照明(例如，使用或不使用漫射屏150)以创建(例如，均匀的)照明轮廓和 /或调整(例如，使均匀)UUT 140的照明轮廓(例如，跨越弯曲表面145的全部或一 部分)。
在一些实施例中，光源130可以被配置为自动调整照明轮廓(例如，基于来自 机器120，信号处理硬件和/或软件，和/或系统110的其他组件的反馈)。例如，系统 110可以使用光源130和/或漫射屏150将镜面照明的初始图案(例如，点线或梯度图 案)投影到UUT上，并且可以在UUT上观察所得到的照明轮廓。然后，系统110的 不同组件(例如，信号处理硬件和/或软件)可以识别例如可以用于通过调整光源130 和/或漫射屏150来修改照明的图案的调整(例如，校准和/或源图)。以这种方式，系 统110可以创建和/或调整为UUT的特征部定制的照明轮廓(例如，均匀的照明轮廓)。 在这些和其他实施例中，光源130和/或漫射屏150可以被配置为响应于指令(例如， 来自系统的用户和/或系统110的其他组件)调整照明轮廓。在这些以及其他实施例中， 用户可以手动调节，编程和/或以其他方式配置光源130和/或漫射屏150以创建和/或调 整照明轮廓。
图5B是使用图1的自适应漫射照明系统110以及图5A中所示的照明的梯度图 案537创建的UUT的弯曲表面(例如，来自图1的UUT 140的边缘特征部142的弯曲 表面145)的照明轮廓的亮度热图505。图5C是沿着图5B中所示的照明轮廓的一部分 的真实亮度测量值的线图500。更具体地，图5C中的线图500的x轴追踪图5B中所示 的照明轮廓的一部分509。如图所示，整个部分509的亮度测量值甚至比图4A和4B 中所示的部分409上的亮度测量值更低于机器的饱和值(例如，如上所述，大约 2,500,000Cd/m2)(例如，用系统110进行的亮度测量但没有照明的梯度图案537)。 因此，类似地，在图5B中所示的部分509或照明轮廓中没有饱和区域。因此，自适应 漫射照明系统110可以检查UUT的弯曲表面的整个范围。此外，跨越部分509的亮度 梯度甚至比图4A和4B中所示的部分490的相应梯度急剧减小，更不用说从图3A和 3B中所示的部分309的相应梯度。换句话说，图5B中所示的照明强度剖面消耗的相 机位深度明显更少，这意味着存在更大的信噪比。因此，系统110的检查能力增加， 因为UUT的弯曲表面中的缺陷(例如，外观缺陷)比使用没有照明的梯度图案537和/或没有扩散器屏幕150的系统110更加显著和/或可以更容易地与UUT的已知部件和/ 或期望特性区分开。因此，(1)下游成像处理技术和/或校正的需要和/或重要性和/或 (2)充分和/或准确地检查UUT的弯曲表面所需的时间量大大减少。
图6A是根据本技术的另一个实施例的自适应漫射照明系统610的等距视图，图 6B是其侧视图。类似于系统110和210(图1和2)，系统610包括具有视场623 (“FOV 623”)的机器620(例如，与UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145正 交的视场)。然而，除了漫射屏150和/或光源130(图1和2)之外或代替漫射屏150 和/或光源130，系统610包括漫射器弧660和光源670(例如，光条)。尽管未示出以 避免不必要地模糊对本技术的该实施例的描述，但系统610还可包括其他机器(例如， 机器120和/或620)以检查UUT 140的相同和/或一个或多个其他特征部并且还可以包 括机器视觉所需的其他硬件和/或组件，包括一个或多个处理器，软件和/或输出设备。 例如，系统610可以包括用于分析由机器620捕获的数据的信号处理硬件和/或软件， 和/或用于向系统用户提供反馈(例如，已经检测到缺陷，没有识别出缺陷，任何已识 别的缺陷在容差阈值内等)的显示器。
系统610被配置为在视觉上检查被测单元140(“UUT 140”)的一个或多个特 征部的缺陷和/或其他特征部。在图6A和6B中，UUT 140是具有带有弯曲表面145的 边缘特征部142的移动设备。然而，在其他实施例中，UUT 140可以是可以经受机器 视觉和/或检查的任何其他对象和/或设备。例如，在其他实施例中，UUT 140可以是具 有镜面的任何对象和/或装置，其主曲率轴明显长于附加轴的后续半径(例如，器具部 件，车辆部件和/或装饰，耐用品表面，笔记本电脑外壳的边缘等)。在一些实施例中， 系统610可包括夹具和/或支架(未示出)，以将UUT 140的一个或多个特征部朝向机 器620安置和/或定向。如图6B所示，UUT140放置在机器620的FOV623的中心(如 虚线627所示)内并稍微偏离。然而，在其他实施例中，UUT 140可以放置在机器620 的FOV 623内的其他位置(例如，在中心，在边缘处，和/或在虚线627的相对侧)。 类似于图1和2的系统110和210，系统610克服了均匀地照明UUT的一个或多个弯 曲特征部的几个挑战(例如，UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145)。即便如 此，系统610不限于均匀地照明UUT的弯曲特征部，并且本领域技术人员将容易认识 到系统610可用于照明(例如，均匀地或以其他方式)具有不同形状，轮廓和/或特征 部的UUT的其他特征部。
系统610的漫射器弧660是衬有漫射材料的弧，并且根据UUT 140的被检查特 征部(例如，边缘特征部142)的半径长度和机器620的FOV 623来确定尺寸。更具 体地，漫射器弧660的尺寸根据来自机器120的观察点的照明的光线传播来确定。在 一些实施例中，漫射器弧660可包括在漫射器弧660的边缘处(例如，在边缘661， 662，663和/或664处)的漫射器板(未示出)以延伸尺寸和/或弧的曲率和/或使UUT 140的照明轮廓围绕UUT 140的圆角147延伸。
类似于漫射屏150，漫射器弧660在操作中被配置为减少和/或消除UUT 140的 照明轮廓的粗糙特性(例如，热点，饱和区域和/或阴影)，其通常是由直接镜面照明 导致的。特别地，系统610的漫射器弧660被配置为将来自光源670的镜面照明扩散和 /或分散(例如，反射)到漫射照明中并且扩散到UUT 140的弯曲表面145上。以这种 方式，漫射器弧660增加镜面照明的表观光束尺寸(从而最小化和/或消除UUT 140的 照明轮廓中的不想要的阴影)，同时还降低镜面照明的照明强度(从而最小化和/或消 除热点和/或饱和区域)。相应地，漫射器弧660最小化和/或消除了图像处理强度校正 的需要和/或重要性。
尽管在图6A和6B所示的实施例中与光源670分开示出，但是在其他实施例中， 漫射器弧660可以包含和/或可以附属于光源670。例如，在一些实施例中，光源670可 以放置在扩散器弧650的后面和/或附接到扩散器弧650(例如，使得扩散器弧660被 后投射)。在这些和其他实施例中，漫射器弧660可以被图案化以改变从光源670投 射的镜面照明的至少一部分和/或在镜面照明到达UUT 140之前。例如，漫射器弧660 可以是被动的并且可以用特定图案制造和/或可以具有随后应用(例如，附加的)到其 上的图案。附加地或替代地，漫射器弧660可以是主动的，并且可以被编程或以其他 方式被配置成投射和/或呈现特定图案(例如，在UUT 140被照明之前和/或响应于关于 先前和/或现在的照明轮廓的反馈)。在这些和其他实施例中，漫射器弧660(a)可以 包括弧形中的开口，以允许来自光源670的镜面照明的至少一部分不受阻碍地穿过漫 射器弧660(例如，以防止反射到UUT 140)，(b)可以是特定颜色，(c)可以被配 置为反射一种或多种特定颜色和/或强度的照明，和/或(4)可以包括一种或多种(例 如，偏振，颜色和/或强度)滤波器。
参考图6B，系统610中的漫射器弧660的第一边缘661被定向为平行于UUT 140的边缘特征部142。更具体地，漫射器弧660和/或UUT 140被放置成使得扩散器 弧660的第一边缘661恰好在机器620的FOV 623之外，而扩散器弧660的第二边缘662略微高于与UUT 140的弯曲特征部142的弯曲表面145的中心点相切的水平平面 649。此外，扩散器弧660和/或UUT140被放置在使得边缘特征部142的弯曲表面145 的中心点与扩散器弧660同轴心的位置处(如虚线667所示)。在其他实施例中，扩 散器弧660和/或UUT 140可以以图6A和6B中所示的不同安排来放置和/或定向。
如上所述，自适应漫射照明系统610中的光源670是灯条(例如，一种或多种 颜色)。然而，在其他实施例中，光源670可以是上面参照图1描述的任何其他光源。 例如，光源670可以是投影仪并且可以图案化，着色，成形和/或以其他方式改变根据 上面图5A-5C的讨论投射到漫射器弧660上的镜面照明(例如，以进一步减小UUT 140的照明轮廓上的亮度梯度)。
如图6B所示，光源670放置在(a)机器620的FOV 623外部，并且(b)位于 扩散器弧660和UUT 140的弯曲表面145下方。在操作中，光源670被配置为将镜面 照明投射到漫射器弧660上，相应地，漫射器弧660又被配置为朝向UUT 140的边缘 特征部142的弯曲表面145反射漫射照明。在其他实施例中，系统610可以包括不止一 个光源(例如，相同或不同类型的光源)和/或不同位置和/或方向的光源。
例如，图7示出了根据本技术的另一个实施例的系统710。如图所示，系统710 包括被安置于距UUT 140不同距离处的多个光源779。光源779被配置为将聚焦的镜 面照明778投射到漫射器弧660上。每个光源779可以单独调整以期望的强度，图案和 /或颜色(例如，以形成和/或定制UUT 140的照明轮廓)投射聚焦的镜面照明778。虽 然系统710示出为具有三个光源779，但是在其他实施例中系统710可以包括更多或更 少数量的光源。在这些和其他实施例中，系统610和/或系统710可包括位于不同高度 (例如，阵列中)的一个或多个光源670和/或779。在这些和其他实施例中，除了光 源670和/或779之外或代替光源670和/或779，系统610和/或710可以包括在漫射器 弧660的侧面和/或顶部的光源。
在操作中，系统610和710被配置为均匀地照明UUT 140的边缘特征部142的 弯曲表面145。在照明期间，机器620捕获在其FOV 623内的弯曲表面145的一部分 (例如，全部或子集)的数据(例如，模拟和/或数字图像)。然后，机器620捕获的 数据可以传递到信号处理硬件和/或软件，以识别UUT 140的边缘特征部142的弯曲表 面145上的缺陷。例如，可以分析由机器120捕获的数据以识别缺陷(例如，外观缺 陷)和/或区分缺陷与边缘特征部142的弯曲表面145的已知组件和/或期望特征部。因 为漫射器弧660最小化和/或消除了来自UUT的照明特征部的照明轮廓的饱和区域，所 以系统610和/或系统710最小化成像处理强度校正的需要和/或重要性(例如，通过从 非均匀区域减去灰度级对数据应用梯度偏移或图像补偿)。此外，增加了信号处理分 析和技术的功效和/或效率。另外，这些系统取向允许获取UUT 140信息的更广泛的途 径和/或UUT位置和/或方向的广泛的可能。此外，这些取向允许可管理的系统尺寸并 允许机器620的FOV 623以保持与UUT 140的弯曲表面145正交。此外，这些系统取 向允许轴上照明和数据捕获，几乎没有在传统机器视觉照明系统和技术中明显的重影， 衰减或总值梯形失真。此外，在系统610和/或710中投射的大部分(如果不是全部) 镜面照明用于照明UUT 140的特征部。
图8A和8B示出了这些优点。例如，图8A是使用图6A和6B的自适应漫射照 明系统610创建的UUT的弯曲表面(例如，UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面 145)的照明轮廓的亮度热图805。图8B是沿着图8A中所示的照明轮廓的一部分的亮 度测量值的线图800。更具体地，图8B中的线图800的x轴跟踪图8A中所示的照明 轮廓的一部分809。出于说明的目的，有意地选择部分809以追踪UUT的弯曲表面的 宽度。图8B的线图800表示沿着部分809的亮度的真实测量。如图所示，整个部分 809的亮度测量值远低于机器的饱和值(例如，大约2,500,000Cd/m2，如以上所解释 的)。因此，在部分809中没有饱和区域，这意味着自适应漫射照明系统610可以检 查部分809的整个范围。此外，如图8A所示，部分809是所示照明轮廓的大部分的代 表性部分。这意味着系统610还可以检查UUT的弯曲表面的整个所示照明轮廓。而且， 横跨部分809的亮度梯度远不如使用传统明场照明系统产生的部分309(图3A-3B所示)的相应梯度那么显著。因此，系统610能够更容易和/或有效地识别缺陷(例如，
图9A示出了根据本技术的又一实施例配置的自适应漫射照明系统910。如下面 更详细地解释的，系统910与系统610(图6A和6B)和/或系统710(图7)的不同之 处在于，除了以上所述的明场数据捕获技术之外或代替该技术，系统910包括暗场数 据捕获技术。如图所示，系统910包括漫射器弧660和机器920(例如，机器620或另 一机器能够(1)捕获暗场数据或(2)捕获暗场和明场数据的)。机器920具有视场 923(例如，与UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145正交的视场)。类似于上面 解释的系统610和/或系统710，系统910还可以包括其他机器(例如，机器120和/或 620)(例如，以检查UUT 140的相同和/或一个或多个其他特征部)和/或还可以包括 机器视觉所需的其他硬件和/或组件，包括一个或多个处理器，软件，输出设备，一个 或多个明场光源(例如，一个或多个光源130，670和/或779；图1，2，6A，6B和/或 7)，夹具和/或支架(未示出以避免不必要地模糊对本技术实施例的描述)。
如图9A所示，除了明场光源970(例如，光源670和/或光源779；图6和/或7) 之外，系统910还包括一个或多个准直暗场光源972。在其他实施例中，系统910可以 包括一个或多个准直暗场光源972来代替明场光源。根据本技术的实施例，系统910的 准直光源972可以是被配置为投射聚焦的镜面照明的任何照明源。例如，准直光源972 可以是投影仪，手电筒，激光器，光源779和/或另外类型的光源。图9A的光源972还 可以被配置成投射镜面照明的不同照明强度，图案，形状和/或颜色。图9A示出了系 统910内的准直光源972的三个可能位置和方向。如下所述，在这些位置和方向的光 源972的准直光轴保持在由UUT 140的弯曲表面145的轴定义的水平面中。虽然图9A 中的系统910被示为具有三个可能的准直光源位置和方向，但是本领域技术人员将容 易认识到其他位置和/或方向是可能的，并且落入本技术的其他实施例的范围内。例如， 系统910可以在关于UUT 140的匹配数量的位置和/或方向中具有更多或更少数量的光 源972。
图9B示出了图9A的UUT 140。如图所示，UUT 140包括边缘特征部142，边 缘特征部142具有类似于上面参照图1-8B描述的UUT 140的弯曲表面145。然而，还 示出了中心点轴149，其将弯曲表面145分成前侧144和后侧146。
在操作中，系统910能够创建和/或调整UUT 140的一个或多个特征部(例如， 边缘特征部142的弯曲表面145)的暗场照明轮廓。共同参考图9A和9B，准直光源 972被放置和/或定向成使得光源972的准直光轴保持在由轴限定的水平平面中(例如， 中心点轴149)沿着UUT的弯曲表面145延伸。准直光源972被配置为穿过并沿着 UUT 140的弯曲表面145(例如，沿着中心点轴149)的至少一部分投射聚焦的镜面照 明，使得机器920在弯曲表面145的部分上没有缺陷(例如，外观缺陷)的情况下， 没有观察到聚焦的镜面照明。如下所述，该取向防止了暗场照明与存在的任何明场照 明之间的串扰。
图9C和9D是从系统910的机器920的角度看的UUT 140的弯曲表面145的俯 视图。根据该实施例，系统910使用明场照明技术(例如，以上关于图1-8B描述的明 场照明技术)用于照明弯曲表面145的正面144的至少一部分(例如，全部或部分) 并且使用暗场照明技术来照明弯曲表面145的背面146的至少一部分(例如，全部或 部分)。在图9C和9D中，系统910使用上面参照图6A和6B描述的明场技术照明 UUT 140的所有正面144并使用上面参照图9A和9B描述的暗场技术照明UUT 140的 所有后侧146。光源972的放置和定向(如上所述)确保弯曲表面145的后侧146上的 暗场照明不与弯曲表面145的前侧144上的明场照明串扰。换句话说，光源972的放置 和定向允许照明类型到达但不跨越UUT 140的中心点轴149或另一个期望的边界。
如图9C和9D所示，机器920将UUT 140的正面144的整体视为由明场照明照 明，并且根据明场检查技术(例如，上述明场检查技术)来分析(例如，检查)正面 144。相反，当由暗场照明照明时，机器920不会看到图9C中的UUT 140的后侧146 的任何部分。这是因为图9C中的UUT 140的后侧146没有任何缺陷(例如，外观缺 陷)。然而，在图9D中，机器将UUT140的后侧146的一部分978视为被照明。这是 因为后侧146具有位于部分978处的缺陷，该缺陷已经朝向机器920反射暗场照明。以 这种方式，系统910能够检查未被明场照明照明的UUT 140的部分，这允许了系统910 对单个捕获图像执行多个检查过程。因此，减少了充分和/或精确地检查UUT的一个或 多个特征部所需的时间。
图9E是UUT的边缘特征部的弯曲表面的照明轮廓的亮度热图905(例如，UUT 140的边缘特征部142的弯曲表面145；图1，2，6A，6B，7和/或9A-9D)，其是使 用自适应漫射照明系统910创建的，该系统具有处于图9A所示的最右侧位置的准直暗 场光源972。图9F是沿着图9E中所示的照明轮廓的一部分的亮度测量值的线图900。 更具体地，图9F中的线图900的x轴追踪图9E中所示的照明轮廓的一部分909。出于 说明的目的，有意地选择部分909以跟踪UUT的弯曲表面的宽度并且与UUT的边缘 特征部的弯曲表面中的缺陷978相交。如图9E和9F所示，弯曲表面145的中心点轴 149位于约0.00225米处，其将弯曲表面145划分为使用明场照明照明的前侧144(例 如，在线图900中从0.0米到约0.00225米)和使用暗场照明照明的后侧146(例如， 在线图900中从约0.00225米到约0.00425米)。
图9F的线图900表示沿着部分909的亮度的真实测量。如图所示，整个部分 909的亮度测量值远低于机器920的饱和值(例如，大约2,500,000Cd/m2，如上所 述)。因此，在部分909中没有饱和区域，这意味着自适应漫射照明系统910可以检 查部分909的整个范围。此外，如图9E所示，部分909是图示的照明轮廓大部分的代 表性部分。这意味着系统910还可以使用明场照明技术(例如，上述的明场照明技术) 来检查UUT的弯曲表面的整个所示照明轮廓，包括UUT的弯曲表面的正面144的一 部分(例如，全部或部分)。另外，横跨部分909的亮度梯度不如使用传统明场照明 系统产生的部分309(如图3A-3B所示)上的相应梯度显著。因此，系统910能够更 容易和/或有效地识别缺陷(例如，外观缺陷)和/或区分缺陷与UUT的已知组件(例 如，已知组件907)和/或期望特性的缺陷。这相应地又(a)最小化和/或消除下游成 像处理技术和/或校正的需要和/或重要性，和/或(b)减少充分和/或准确检查UUT的 弯曲表面所需的时间量。
单独地和/或同时，自适应漫射照明系统910可以检查用暗场照明而不是明场照明照明的UUT的一部分(例如，全部或部分)。在图9E和9F中，弯曲表面的背面 146代表这样的部分。如图9F所示，从机器920的角度和弯曲表面的后侧146(例如， 由在大约0.0025米处开始的部分909表示)的亮度测量值极低(例如，大约25,000 CD/m2或更低)除了在部分909上从大约0.0035米到大约0.00375米之外。此外，在该 除外区域之外的弯曲表面的后侧146上的亮度具有非常小的梯度。如图9E和9F所示， 该除外区域对应于部分909中的缺陷978的位置，并且在线图900中是明显的。以这种 方式，系统910能够在UUT 140的当前不用和/或不能用明场检查技术检查的部分上使 用暗场检查技术分析线图900以简单地和/或有效地识别UUT的缺陷(例如，外观缺 陷)和/或区别缺陷与已知组件(例如，已知组件907)和/或期望特性。因此，系统 910(1)为在结合明场照明和/或单独检查的系统上使用提供了更大的灵活性，和/或 (2)减少了充分和/或精确检查UUT弯曲表面所需的时间。
图10是根据本技术的实施例用于操作自适应漫射照明系统(例如，系统110， 210，610，710和/或910；图1，2，6A，6B，7和/或9A)的方法或过程1080的流程 图。如图10所示，方法1080可以从框1081开始，通过围绕被测单元(UUT)的一个 或多个特征部放置和/或定向系统的一个或多个漫射器组件。例如，方法1080可以围绕 UUT(例如，UUT 140)的一个或多个特征部(例如，一个或多个边缘特征部142的一 个或多个弯曲表面145)在以上关于图1-5C描述的任何位置和/或任何角度放置和/或定 向一个或多个漫射屏(例如，漫射屏150；图1和2)。附加地或替代地，方法1080 可以围绕UUT的特征部，根据以上关于图6A-9F的讨论，来放置/定向一个或多个漫射 器弧(例如，漫射器弧660；图6A，6B，7和9A)。在这些和其他实施例中，漫射器 组件可以是静止的和/或处于固定位置和/或方向，并且方法1080可以围绕漫射器组件 放置和/或定向UUT。
在框1082处，方法1080可以放置机器和/或UUT，使得UUT的特征部在机器 的视场内。例如，方法1080可以放置机器(例如，机器120，620，和/或920；图1， 2，6A，6B，7，和/或9A)，使得其视场包含并且正交于UUT的特征部。在其他实施 例中，方法1080可以放置机器，使得其视场包含但不与UUT的特征部正交。附加地 或替代地，方法1080可以放置UUT以将UUT的特征部放置和/或定向在机器的视场内 的期望位置和/或方向(例如，使用系统的支架和/或夹具)。在这些以及其他实施例中， 方法1080可以放置多个机器(例如，以检查UUT的相同和/或一个或多个其他特征 部)。
在框1083，方法1080可以将一个或多个光源放置在UUT的特征部周围。例如， 方法1080可以根据以上关于图1-9F的讨论将一个或多个光源(例如，光源130，670， 779，和/或972；图1，2，6A，6B，7，和/或9A)放置在围绕UUT的特征部的不同 高度，距离，位置，和/或方向。在其他实施例中，光源可以是静止的和/或处于固定位 置和/或取向，并且方法1080可以放置(例如，重新放置或以其他方式)和/或定向 (例如，重定向或以其他方式)UUT。在框1084处，方法1080可以将照明投射到 UUT的特征部上以创建一个或多个明场照明轮廓和/或一个或多个暗场照明轮廓。例如， 在一些实施例中，方法1080可以将镜面照明(例如，来自光源)投射到系统的漫射器 组件上和/或投射到UUT的特征部上。在这些和其他实施例中，方法1080可以反射， 扩散，分散和/或以其他方式操纵镜面漫射以产生和/或引导(例如，反射，重定向和/ 或聚焦)漫射和/或镜面照明至UUT的特征部上。在这些以及其他实施例中，方法 1080可以在投影到漫射器组件上和/或UUT的特征部上之前和/或同时对镜面照明和/或 漫射照明进行形成，着色，图案化，过滤和/或以其他方式改变(例如，改变其强度)(例如，使用一个或多个有源和/或无源漫射器组件和/或一个或多个有源和/或无源光源)。
在框1085处，方法1080可以调整UUT的特征部的明场照明轮廓。例如，方法 1080可以对照明(例如，镜面和/或漫射)的一部分(例如，全部或其子集)进行形状， 颜色，图案，过滤和/或以其他方式改变(例如，改变其强度)，该照明部分通过调节 光源和/或漫射器组件被投射到漫射器组件和/或UUT的特征部上。在这些实施例的一 些中，方法1080可以响应于例如从机器，信号处理硬件和/或软件，和/或系统的其他 组件接收的反馈来调整光源和/或漫射器组件。以这种方式，方法1080可以创建和/或 调整(例如，定制)照明轮廓(例如，当UUT的特征部暴露于机器时)。在其他实施 例中，方法1080可以重新放置和/或重新定向UUT，一个或多个漫射器组件，和/或系 统的一个或多个光源。在这些以及其他实施例中，方法1080可以向系统添加额外的漫 射器组件和/或光源，和/或方法1080可以改变系统中现有的光源和/或漫射器组件(例 如，通过操纵系统的一个或多个漫射器板)。
在框1086处，方法1080可以捕获和/或分析UUT的特征部的数据。例如，方法 1080可以使用机器捕获UUT的特征部的一个或多个图像(例如，一个或多个数字的和 /或模拟图像)。方法1080可以将这些图像传递到系统的信号处理硬件和/或软件和/或 另一系统来进行分析(例如，检查全部或其子集)UUT的特征部(例如，使用适当的 明场和/或暗场检查技术)。方法1080还可以在框1086之后进行，例如，基于分析的 结果做出一个或多个决定。例如，方法1080可以确定UUT的一个或多个特征部通过 和/或未通过质量控制和/或其他阈值限制(例如，标准)。在这些和其他实施例中，方 法1080可以将分析结果传递和/或显示给系统的用户和/或另一个系统(例如，另一个 机器视觉和/或分析系统)。
尽管以特定顺序讨论和说明了方法1080的步骤，但是方法1080不限于此。在 其他实施例中，方法1080可以以不同的顺序执行步骤。例如，方法1080可以在方法 1080执行步骤1084和/或1085之前，期间和/或之后捕获和/或分析UUT的特征部的数 据。此外，本领域技术人员将容易认识到，方法1080可以被改变并且仍然保持在本技 术的这些和其他实施例中。例如，在一些实施例中，可以在方法1080内省略和/或重复 图10中所示的一个或多个步骤。
尽管未示出以避免不必要地模糊对本技术的实施例的描述，上面在图1-10中描述的任何前述系统和方法可以包括和/或由计算设备执行，该计算设备被配置为指导和/或布置系统的组件和/或接收，安排，存储，分析和/或以其他方式处理例如从系统的机 器和/或其他组件接收的数据。相应地，这样的计算设备包括必要的硬件和相应的计算 机可执行指令以执行这些任务。更具体地，根据本技术的实施例配置的计算设备可以 包括处理器，存储设备，输入/输出设备，一个或多个传感器，和/或任何其他合适的子 系统和/或组件(例如，显示器，扬声器，通信模块等)。存储设备可以包括一组电路 或存储组件网络，其被配置为保留信息并提供对保留信息的访问。例如，存储设备可 以包括易失性和/或非易失性存储器。作为更具体的示例，存储设备可以包括随机存取 存储器(RAM)，磁盘或磁带和/或闪存。
计算设备还可以包括计算机可读介质(例如，存储设备，磁盘驱动器和/或其他 存储介质，仅排除暂时的传播信号本身)，该计算机可读介质包括存储在其上的计算 机可执行指令，当由处理器和/或计算设备执行时，能使系统照明和/或分析UUT的一 个或多个特征部，如上面参考图1-10详细描述的。此外，处理器可以被配置为用于执 行或以其他方式控制步骤，计算，分析以及与本文描述的方法相关联的任何其他功能。
在一些实施例中，存储设备可以存储一个或多个数据库，该数据库用于存储由 系统收集的数据以及用于指导和/或调整系统的组件的数据。在一个实施例中，例如， 数据库是由本公开的受让人设计的HTML文件。然而，在其他实施例中，数据存储在 其他类型的数据库或数据文件中。
本领域普通技术人员将理解，系统的不同组件(例如，计算设备)可以进一步 划分为子组件，或者可以组合和集成系统的不同组件和功能。另外，这些组件可以通 过有线和/或无线通信以及存储介质中包含的信息进行通信。
实施例
在以下实施例中阐述了本技术的几个方面。
1.一种用于在机器视觉的被测单元(UUT)的弯曲表面上产生均匀照明图案的 系统，所述系统包括：
具有朝向所述UUT的所述弯曲表面的视场的机器；
位于所述视场外的一个或多个光源；和
围绕所述UUT的所述弯曲表面定向的漫射器元件，
其中所述漫射器元件位于视场外，和
其中所述一个或多个光源被配置成经由所述漫射器元件将光投射到所述弯 曲表面上，以在所述UUT上产生照明轮廓。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述机器的视场正交于与所述UUT的弯曲表 面的主曲率轴相切的平面，并且其中所述主曲率轴以所述弯曲表面为中心。
3.如实施例1或2所述的系统，其中所述一个或多个光源包括投影仪。
4.如实施例3所述的系统，其中所述投影仪被配置为通过经由所述漫射器元件 对所述弯曲表面上入射的光进行成形，着色，图案化和/或改变其强度来至少部分地限 定所述照明轮廓。
5.如实施例1或2所述的系统，其中所述一个或多个光源包括灯条，灯泡，灯， 手电筒，激光器，发光二极管，发光二极管阵列和/或平板显示器。
6.如实施例1-5中任一项所述的系统，其中所述漫射器元件是平面投影屏幕。
7.如实施例1-5中任一项所述的系统，其中所述漫射器元件是漫射器弧。
8.如实施例7所述的系统，其中所述漫射器弧包括在所述漫射器弧的端部处的 漫射器板，所述漫射器板被配置成使所述照明轮廓围绕所述UUT的圆角延伸。
9.如实施例1-8中任一项所述的系统，其中所述扩散器元件的尺寸被定义为所述弯曲表面的半径长度和所述机器的视场的半径长度的函数。
10.如实施例1-9中任一项所述的系统，其中，所述扩散器元件被配置为：
将来自一个或多个光源的光引导到所述UUT的所述弯曲表面，通过(i)使光通 过所述漫射器元件和/或(ii)将光反射到所述UUT的所述弯曲表面；和
通过成形，着色，图案化和/或改变经由所述漫射器元件入射在所述弯曲表面上的光的强度，至少部分地限定照明轮廓。
11.如实施例1-10中任一项所述的系统，其中：
一个或多个光源至少包括第一光源和第二光源；
第一光源位于距所述UUT第一距离处，并被配置为投射具有第一强度，第一图 案和/或第一颜色的光的第一部分；和
第二光源位于距所述UUT大于第一距离的第二距离处，并且被配置为投射具有 第二强度，第二图案和/或第二颜色的光的第二部分。
12.如实施例1-11中任一项所述的系统，其中：
所述光是第一道光；
所述一个或多个光源是明场光源；
所述一个或多个明场光源被配置为将所述第一道光投射到所述弯曲表面的第一部分上；
所述系统还包括一个或多个准直暗场光源；和
所述一个或多个准直暗场光源被配置为将第二道光投射到所述弯曲表面的第二部分上并沿着由所述弯曲表面的轴限定的水平平面。
13.一种均匀照明被测单元(UUT)的弯曲表面以用于机器视觉的方法，所述方 法包括：
使扩散器元件围绕所述UUT的所述弯曲表面定向并且在朝向所述弯曲表面的机器的视场之外，其中所述扩散器元件的尺寸被定义为所述弯曲表面的半径长度和视场 的半径长度的函数；
定向一个或多个光源以朝向所述漫射器元件投射照明；
使用所述一个或多个光源将镜面照明投射到所述漫射器元件上；和
通过使用所述漫射器元件传递和/或反射镜面照明，将漫射照明引导到所述弯曲表面的第一部分上以产生照明轮廓。
14.如实施例13所述的方法，其进一步包括使用所述一个或以上光源和/或所述漫射器元件对所述镜面照明的至少一部分进行成形，着色和/或图案化。
15.如实施例13或14所述的方法，还包括通过使用所述一个或多个光源和/或所述漫射器元件，对所述镜面照明的至少一部分进行成形，着色，图案化，滤波和/或改 变强度来调整所述照明轮廓。
16.如实施例15所述的方法，其中调整所述照明轮廓包括响应于来自所述机器，信号处理硬件和/或信号处理软件的反馈来调整所述照明轮廓。
17.如实施例15或16所述的方法，其中调整照明轮廓包括在所述弯曲表面暴露 于所述机器时使用所述一个或多个光源和/或所述漫射器元件调整所述照明轮廓。
18.如实施例13-17中任一项所述的方法，其中所述一个或多个光源是明场光源，并且其中所述方法还包括使用一个或多个暗场光源沿着所述弯曲表面的第二部分投射 暗场照明。
19.如实施例13-18中任一个所述的方法，还包括：
使用所述机器捕获所述照明轮廓的图像；和
分析在所述UUT的所述弯曲表面上所述捕获的图像是否有外观缺陷。
20.如实施例13-19中任一项所述的方法，还包括将所述UUT的所述弯曲表面放 置在所述机器的所述视场内，使得所述机器的所述视场正交于与所述弯曲表面的主曲 率轴相切的平面，其中所述主曲率轴以所述弯曲表面为中心。
21.一种用于在机器视觉的被测单元(UUT)的边缘特征部的弯曲表面上产生均 匀照明图案的系统，所述系统包括：
具有与所述UUT的所述边缘特征部正交的视场的机器；
内衬有漫射材料的凹形漫射器弧，其中漫射器弧位于正交视场之外，并且其中 漫射器弧围绕所述UUT的所述边缘特征部定向，并且其中弧的大小定义为所述弯曲表 面的半径长度和正交视场的函数；和
一个或多个光源位于所述漫射器弧下方和所述正交视场之外，其中所述一个或多个光源被配置成通过所述漫射器弧将光投射到所述弯曲表面上以产生所述UUT的照 明轮廓。
22.如实施例21所述的系统，其中所述漫射器弧还包括在所述漫射器弧的端部 处的漫射器板，所述漫射器板被配置为使所述UUT的所述照明轮廓围绕所述UUT的 圆角延伸。
23.一种用于在机器视觉的被测单元(UUT)的边缘特征部的弯曲表面上产生均 匀照明图案的系统，所述系统包括：
具有与所述UUT的所述边缘特征部正交的视场的机器；
位于所述正交视场之外的一个或多个光源；和
围绕所述UUT的所述边缘特征部定向的漫射器元件，
其中所述漫射器元件位于所述正交视场之外以及所述UUT与所述一个或多个光源之间，
其中所述扩散器元件的尺寸被定义为所述弯曲表面的半径长度和所述正交视场的函数，并且
其中所述一个或多个光源被配置成经由所述漫射器元件将光投射到所述弯曲表面上，以产生所述UUT的照明轮廓。
24.一种用于检查移动电话的弯曲边缘特征部的系统，所述系统包括：
具有与移动电话的边缘特征部正交的视场的机器；
照明装置位于所述机器的所述视场之外；和
扩散器装置位于所述机器的所述视场之外并围绕所述移动电话的所述弯曲边缘定向，
其中所述扩散装置的大小根据所述移动电话的所述边缘特征部的半径长度和所述机器的所述视场决定，
其中，所述照明装置朝向所述漫射器装置定向，并且被配置为将镜面照明投射 到所述漫射器装置上，和
其中，所述漫射装置被配置成通过聚焦和/或反射由所述照明装置投射到所述漫射器装置上的镜面照明，将所述漫射照明均匀地照明所述移动电话的所述边缘特征部 的弯曲表面的一部分。
25.如实施例24所述的系统，其中所述照明装置是明场照明装置，并且所述部分是第一部分，并且其中所述系统还包括暗场照明装置，所述暗场照明装置被配置为沿 着所述移动电话的所述边缘特征部的所述弯曲表面的第二部分投射暗场照明。
26.如实施例24或25所述的系统，其中所述照明装置是投影仪，并且其中所述 投影仪被配置为对投射到所述漫射器装置上的镜面照明的进行成形，着色，图案化和/ 或改变其强度。
27.如实施例24-26中任一项所述的系统，其中所述漫射器装置被配置为对投射到所述漫射器装置上的镜面照明进行成形，着色，图案化和/或滤波。
28.一种均匀照明被测单元(UUT)的边缘特征部的弯曲表面以用于机器视觉的 方法，所述方法包括：
将扩散器元件定向在所述UUT的所述边缘特征部周围并且在与所述边缘特征部正交定位的机器的视场之外，其中扩散器元件的尺寸被定义为所述弯曲表面的半径长 度和所述正交视场的函数；
将一个或多个光源朝向所述漫射器元件定向；
使用所述一个或多个光源将镜面照明投射到所述漫射器元件上；和
通过使用所述漫射器元件聚焦和/或反射镜面照明，将漫射照明引导到所述弯曲表面上以产生照明轮廓。
29.如实施例28所述的方法，其进一步包括用所述一个或一个以上光源对所述镜面照明的至少一部分进行成形，着色和/或图案化。
30.如实施例28或29所述的方法，还包括使用所述漫射器元件对所述镜面照明 的至少一部分进行成形，着色，图案化和/或滤波。
31.如实施例28-30中任一项所述的方法，还包括通过使用所述一个或多个光源和/或所述漫射器元件对所述镜面照明的至少一部分进行成形，着色，图案化，滤波和/ 或改变其强度来调整所述照明轮廓。
32.如实施例31所述的方法，其中调整所述照明轮廓包括响应于来自所述机器和/或信号处理硬件和/或软件的反馈来调整所述照明轮廓。
33.一种检查被测单元(UUT)的边缘特征部的方法，所述方法包括：
将所述UUT的所述边缘特征部放置在机器下方，使得所述机器的视场与所述边 缘特征部正交；
使扩散器元件围绕所述UUT的所述边缘特征部定向并且在所述机器的视场之外，其中所述扩散器元件的尺寸根据所述弯曲表面的半径长度和所述机器的所述正交视场 而定；
将一个或多个光源朝向所述漫射器元件定向；
使用所述一个或多个光源将镜面照明投射到所述漫射器元件上；
将漫射照明引导到所述边缘特征部的弯曲表面的第一部分上，以通过使用所述漫射器元件聚焦和/或反射镜面照明来产生照明轮廓；和
使用所述机器捕获所述照明轮廓的图像。
34.如实施例33所述的方法，其进一步包括用所述一个或一个以上光源对所述镜面照明的至少一部分进行成形，着色和/或图案化。
35.如实施例33或34所述的方法，还包括使用所述漫射器元件对所述镜面照明 的至少一部分进行成形，着色，图案化和/或滤波。
36.如实施例33-35中任一个所述的方法，还包括当所述边缘特征部暴露于所述机器时，通过使用所述一个或多个光源和/或所述扩散器元件对所述镜面照明的至少一 部分进行成形，着色，图案化，滤波和/或改变其强度来调整所述照明轮廓。
37.如实施例36所述的方法，其中调整所述照明轮廓包括响应于从所述机器和/或信号处理硬件和/或软件接收的反馈来调整所述照明轮廓。
38.如实施例33-37中任一项所述的方法，其中所述一个或多个光源是明场光源，并且其中所述方法还包括使用一个或多个暗场光源沿着所述弯曲表面的第二部分投射 暗场照明。
39.如实施例33-38中任一项所述的方法，其进一步包括在所述UUT的所述边缘 特征部的所述弯曲表面上分析所述捕获图像的外观缺陷。
结论
以上对本技术的实施例的详细描述并非旨在穷举或将技术限制于上文公开的精确形式。尽管出于说明性目的在上面描述了本技术的特定实施例和示例，但是如相关 领域的技术人员将认识到的，在本技术的范围内可以进行各种等同修改。例如，尽管 以给定顺序呈现步骤，但是替代实施例可以以不同顺序执行步骤。此外，还可以组合 本文描述的各种实施例以提供进一步的实施例。
从前述内容可以理解，本文已经出于说明的目的描述了本技术的特定实施例， 但是未详细示出或描述公知的结构和功能以避免不必要地模糊对技术的实施例的描述。 如果通过引用并入本文的任何材料与本公开冲突，则以本公开为准。在上下文允许的 情况下，单数或复数术语也可以分别包括复数或单数术语。此外，除非“或”一词明 确地仅限于仅涉及参考两个或更多个项目的列表的其他项目的单个项目，否则在这样 的列表中使用“或”将被解释为包括(a)清单中的任何单项，(b)清单中的所有项 目，或(c)清单中任何项目的组合。在上下文允许的情况下，单数或复数术语也可以 分别包括复数或单数术语。另外，术语“包含”，“包括”，“具有(having)”和 “具有(with)”始终用于表示至少包括所述特征，使得不排除任何更多数量的相同特征 和/或其他特征的附加类型。此外，如本文所用，术语“基本上”是指动作，特征，性 质，状态，结构，项目或结果的完全或接近完全的程度或程度。例如，“基本上”封 闭的对象意味着该对象要么完全封闭，要么几乎完全封闭。在某些情况下，与绝对完 全的精确的允许偏差程度可能取决于具体的上下文。然而，一般而言，完全的接近程 度将具有相同的总体结果，就好像获得绝对和完全完成一样。当在负面含义中使用时， “基本上”的使用同样适用于指代完全或几乎完全缺乏动作，特征，属性，状态，结构，项目或结果。
从前述内容可以理解，在不脱离本技术的情况下可以进行各种修改。例如，该 技术的不同组件可以进一步划分为子组件，或者可以组合和/或集成该技术的不同组件 和功能。此外，尽管已经在那些实施例的上下文中描述了与本技术的某些实施例相关 联的优点，但是其他实施例也可以表现出这样的优点，并且并非所有实施例都必须表 现出落入本技术范围内的这些优点。因此，本公开和相关技术可以包含未在此明确示 出或描述的其他实施例。

Claims (20)

1.一种用于在机器视觉的被测单元(UUT)的弯曲表面上产生均匀照明图案的系统，所述系统包括：
具有朝向所述UUT的所述弯曲表面的视场的机器；
位于所述视场外的一个或多个光源；和
围绕所述UUT的所述弯曲表面定向的漫射器元件，
其中所述漫射器元件位于所述视场外，以及
其中所述一个或多个光源被配置成经由所述漫射器元件将光投射到所述弯曲表面上，以在所述UUT上产生照明轮廓。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述机器的所述视场正交于与所述UUT的所述弯曲表面的主曲率轴相切的平面，并且其中所述主曲率轴以所述弯曲表面为中心。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个光源包括投影仪。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述投影仪被配置为通过经由所述漫射器元件对所述弯曲表面上入射的光进行成形、着色、图案化和/或改变所述光的强度来至少部分地限定所述照明轮廓。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述一个或多个光源包括灯条、灯泡、灯、手电筒、激光器、发光二极管、发光二极管阵列和/或平板显示器。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述漫射器元件是平面投影屏幕。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述漫射器元件是漫射器弧。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述漫射器弧包括在所述漫射器弧的端部处的漫射器板，所述漫射器板被配置成使所述照明轮廓围绕所述UUT的圆角延伸。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述扩散器元件的尺寸被定义为所述弯曲表面的半径长度和所述机器的视场的半径长度的函数。
10.如权利要求1所述的系统，其中，所述扩散器元件被配置为：
通过(i)使所述光通过所述漫射器元件和/或(ii)将所述光反射到所述UUT的所述弯曲表面，将来自一个或多个光源的光引导到所述UUT的所述弯曲表面；以及
通过所述漫射器元件成形、着色、图案化和/或改变入射在所述弯曲表面上的光的强度，至少部分地限定照明轮廓。
11.如权利要求1所述的系统，其中：
所述一个或多个光源至少包括第一光源和第二光源；
所述第一光源位于距所述UUT第一距离处，并被配置为投射具有第一强度、第一图案和/或第一颜色的所述光的第一部分；和
所述第二光源位于距所述UUT大于所述第一距离的第二距离处，并且被配置为投射具有第二强度、第二图案和/或第二颜色的光的第二部分。
12.如权利要求1所述的系统，其中：
所述光是第一道光；
所述一个或多个光源是明场光源；
所述一个或多个明场光源被配置为将所述第一道光投射到所述弯曲表面的第一部分上；
所述系统还包括一个或多个准直暗场光源；以及
所述一个或多个准直暗场光源被配置为将第二道光投射到所述弯曲表面的第二部分上并沿着由所述弯曲表面的轴限定的水平平面。
13.一种均匀照明被测单元(UUT)的弯曲表面以用于机器视觉的方法，所述方法包括：
使扩散器元件围绕所述UUT的所述弯曲表面定向并且在朝向所述弯曲表面的机器的视场之外，其中所述扩散器元件的尺寸被定义为所述弯曲表面的半径长度和视场的半径长度的函数；
定向一个或多个光源以朝向所述漫射器元件投射照明；
使用所述一个或多个光源将镜面照明投射到所述漫射器元件上；和
通过使用所述漫射器元件传递和/或反射所述镜面照明，将所述漫射照明引导到所述弯曲表面的第一部分上以产生照明轮廓。
14.如权利要求13所述的方法，其进一步包括使用所述一个或多个光源和/或所述漫射器元件对所述镜面照明的至少一部分进行成形、着色和/或图案化。
15.如权利要求13所述的方法，还包括通过使用所述一个或多个光源和/或所述漫射器元件，对所述镜面照明的至少一部分进行成形、着色、图案化、滤波和/或改变强度来调整所述照明轮廓。
16.如权利要求15所述的方法，其中调整所述照明轮廓包括响应于来自所述机器、信号处理硬件和/或信号处理软件的反馈来调整所述照明轮廓。
17.如权利要求15所述的方法，其中调整所述照明轮廓包括在所述弯曲表面暴露于所述机器时使用所述一个或多个光源和/或所述漫射器元件调整所述照明轮廓。
18.如权利要求13所述的方法，其中所述一个或多个光源是明场光源，并且其中所述方法还包括使用一个或多个暗场光源沿着所述弯曲表面的第二部分投射暗场照明。
19.如权利要求13所述的方法，还包括：
使用所述机器捕获所述照明轮廓的图像；和
分析在所述UUT的所述弯曲表面上所述捕获的图像是否有外观缺陷。
20.如权利要求13所述的方法，还包括将所述UUT的所述弯曲表面放置在所述机器的所述视场内，使得所述机器的所述视场正交于与所述弯曲表面的主曲率轴相切的平面，其中所述主曲率轴以所述弯曲表面为中心。
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