光源及打光方案在饮料瓶盖检测中的应用

很多酒水饮料都采用瓶装方式，并且会将很多重要的生产信息，如生产日期、品牌logo标识等打码或印制在瓶盖上。在生产过程中，需要对瓶盖上的信息（如生产日期字符检测、logo识别、划痕等）进行检测。在瓶盖上的标识码、LOGO甚至划痕、脏污等缺陷的检测中，光源的选择和具体打光方案的实施，对于目标的成功检出发挥着至关重要的作用。以下分享乐视科技在一些饮料瓶盖字符识别、表面缺陷检测方面的光源选择和打光案例。金属饮料瓶盖生产日期字符检测该案例需要检测具体不同颜色的瓶盖上的日期字符。这项检测任务的难点在于瓶盖上的颜色种类较多，背景干扰大（见图1a）。采用多种类型光源测试后，最后确定采用垂直光路的同轴光源（见图2）。图1：（a）被检测瓶盖实物图，一个瓶盖上存在多种颜色；（b）采用高亮照射使背景与图案为白色，突出黑色字符；（c）采用数字控制器自动调节照明亮度，保证背景和被识别字符具有一定对比度。图1（b）中的瓶盖为白色背景，比较反光，采用高亮照射使背景与图案为白色，只显现黑色字符，对比明显。图1（c）中的瓶盖表面磨砂且有轻微的变形，光源过亮会使背景与字符同时过曝；采用数字控制器自动调节到合适的亮度，虽然背景没有图1（b）对比明显，但是还是有一定的对比效果，能够保证稳定检测判定。

图2：金属瓶盖上的生产日期字符检测所用的光源及打光方案。

啤酒瓶盖上的二维码与字符图案检测此项目需求能够准确测出防伪二维码、绿色印刷字符图案。如果仅检测防伪喷码，采用绿色光源即可滤掉字符图案背景；但二者需同时检测，这使得拍摄难度增加，因为字符图案也是需要检测的内容，所以不能消除字符图案。如果对比差别不大，两者会相互干扰，影响检测判断。经综合分析采用低角度环形光源，颜色为黄色拍摄（见图3），使背景为灰白色，字符图案为灰色，防伪二维码为白色，整体对比效果明显（见图4）。图3：瓶酒瓶盖上的二维码与字符检测所用的光源及打光方案。

图4：（a）被检测瓶盖实物图；（b）（c）采用低角度环形光源，使背景呈灰白色，字符图案为灰色，防伪二维码为白色。塑料饮料瓶盖上的字符印刷检测该项目的要求是检测塑料饮料瓶盖上印刷字符的有无。此类检测要求相对简单，从图5中看，不合格的瓶盖是没有印刷的白色无特征瓶盖（见图5c）；合格的瓶盖为带颜色且有印刷字符的瓶盖（见图5b）。经测试判断，采用环型无影光源拍摄（见图6），既能保证检测面均匀，又能实现很好的对比效果。图5（b）中，拍摄的图像均匀且LOGO与背景对比明显；图5（c）中，瓶盖上没有印刷LOGO为全白无特征，判定为不合格产品。图5：（a）被检测瓶盖实物图；以及合格（b）和不合格（c）的产品。图6：塑料瓶盖上的字符有无检测所用的光源及打光方案。

塑料瓶盖表面缺陷检测该项目需要检测塑料瓶盖的表面划痕、碰伤、脏污等缺陷，一般采用高角度垂直光路类型的光源，如高角度环形光或同轴光源；但是瓶盖表面带有微弱的曲面、且为磨砂面，因此采用此类光源会成像不均匀，导致灰度差别比较大，影响检测结果。经综合分析采用圆顶光源，并适当提高工作距离，接近于高角度光源类型照射（见图7）。这样既能保证成像的均匀性，也具有垂直光路的效果，能实现对比效果明显的成像（见图8）。图7：塑料瓶盖表面缺陷检测所用的光源及打光方案。

图8：（a）被检测瓶盖实物图以及（b）（c）表面划痕缺陷检测。饮料吸嘴盖表面脏污检测儿童饮料吸嘴盖不仅对卫生有着极高的要求，而且对产品材质也非常有讲究。该项目要求检测吸嘴盖上的脏污、瑕疵等特征。因为吸嘴需要360°一整圈全检，所以这也增加了检测难度。此项目采用双相机在侧面每次1/2拍摄面，条形光源在正上方稍做倾斜拍摄。这样既能保持低角度类型表面检测，也能尽可能增大均匀的照射面积（见图9）。图10（b）为表面干净无瑕疵的OK品，图10（c）为表面存在脏污的NG产品，缺陷目标