一、引言：缺陷检测的必要性与技术选择

  在汽车制造领域，刹车盘作为车辆制动系统的关键安全部件，其质量直接影响到驾驶员的行车安全。刹车盘生产过程中因不同生产工艺、生产环境、人工操作等因素，其成品常存在多种缺陷。表面缺陷主要有划痕、砂眼、凹坑、生锈、磕碰、裂纹、风道异物等，这些缺陷会直接影响刹车盘的强度、硬度、应力、承受力等多项技术指标，从而缩短使用寿命，并带来严重的安全隐患。因此，对刹车盘外观缺陷进行精确检测显得尤为重要。

  目前，刹车盘表面缺陷检测常用的技术包括涡流检测、磁粉探伤、红外检测、X 射线检测以及机器视觉检测等。与其他接触式测量工具或人工目视检测相比，机器视觉检测凭借着无损、非接触式特点；具有检测数据准确度高,效率高,能显著降低人工成本等优势,正逐渐广泛应用于这一行业。该技术能快速采集刹车盘表面的高分辨率图像，并使用强大的深度学习图像处理算法，实现对多种外观缺陷识别、区分和关键尺寸的精确测量。

二、机器视觉光源的重要性
  机器视觉技术主要涉及图像采集和图像处理两个环节，图像质量的好坏直接关系到整个系统的成败。利用不同类型光源的光学特点，如同轴光，三色光，超亮频闪光源等等，可以显著提高检测目标和背景的对比度，确保成像质量的稳定性，为后续高效、准确的图像处理打下基础。

  刹车盘外观缺陷检测中，光源对提高图像质量起着至关重要的作用。刹车盘具有复杂的曲面结构，车间内的强光照明会形成环境光干扰，缺陷形态的多样且细小，这些因素都对视觉系统的成像质量有着不小的挑战。不恰当的照明方案可能导致图像过曝、亮度不均、对比度不足等问题，从而造成关键缺陷信息的丢失或误判，即使是最先进的算法也无法发挥其应有的作用。

  本文主要介绍风道刹车盘360°全方位外观缺陷检测的打光方案，可同时满足3个检测工作站的需求，因此须结合多台相机和多个光源合理的布局，以确保采集到稳定且无遗漏的图像。

三、应用案例
  为验证打光方案有效性，针对风道刹车盘不同区域缺陷开展专项测试，关键方案与效果如下。

1. 正面缺陷检测效果
  刹车盘正面尺寸大（直径 30-40cm）且带散热筋（高低差 1-2cm），普通光源易产生阴影。采用“大景深短焦镜头结合开孔面光源”组合，镜头覆盖高低差区域避免失焦，面光源均匀照射消除阴影。测试显示，0.5mm 划痕、0.3mm 砂眼呈明显黑色，与浅灰色背景对比清晰，无漏判（如图1所示）。

图1 正面缺陷效果

2. 正斜面缺陷检测效果
  正斜面为正面与侧面过渡区，曲率大、盲区多。通过6台高分辨率相机环绕倾斜45°安装，拍摄范围重叠10%，搭配环形无影光源实现均匀光照，再经图像拼接形成全景图，缺陷轮廓清晰（如图2所示，为单相机局部图像）。

图2 其中单个相机部分图像效果

3.风道斜面处刮伤检测效果
  风道斜面空间狭窄（宽 1-2cm、深 3-5cm），普通光源难以深入。环绕式安装多台相机协同工作，共用一个光源照射，同步控制采集图像。与风道内壁对比明显，避免了光照不足导致的漏判（如图3所示）。

图3 风道斜面处刮伤效果

4. 背面缺陷检测效果
  背面需检测砂眼、生锈等缺陷，结构与正面类似。沿用 “大景深短焦镜头结合开孔面光源”方案，光源垂直照射亮度足够，缩短曝光时间避免反光。测试中生锈区、砂眼均呈黑色，背景浅灰均匀，识别准确率与正面一致（如图4所示）。

图4 背面缺陷效果

5. 背侧面、斜面缺陷检测效果
  背侧面与背斜面检测范围广、角度复杂。在同一工位安装6台相机（3台拍背侧面、3台拍背斜面），根据曲率调整角度，共用单个环形无影光源。经图像降噪处理后，脏污异色可见，图像无阴影（如图5所示）。

图5 背侧面、斜面效果

6. 风道异物检测效果
  采用线扫描相机配合刹车盘旋转拍摄，搭配超高亮同轴线光源，对风道3cm深度内的异物检测，异物呈不规则白色，与背景区分明显。（如图6所示）。

图6 风道异物效果

四、结语
  在机器视觉检测中，经常面临一些结构空间极限的测试条件。为了给客户提供最佳的光学成像照明方案，如在限定的条件内，应全面考虑光源的尺寸，照射角度以及静态还是动态检测的可行性。

  以本方案为例，尽管刹车盘的缺陷都较为明显，但由于尺寸较大，同时需单一工作站上实现多面检测项的需求，以节省机台的工作站空间，那么光源的安装架构就显得尤为重要。因光学成像照明方案是决定系统性能的关键前期环节，所以正确的光源成像方案选择，能为后续图像处理与缺陷识别奠定坚实基础。

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