光電成像技術在機械零件表面質量檢測中的應用

任興貴

（廣州華夏職業學院，廣東廣州，510000）

1 光電成像技術的定義及概況

1.1 定義

光電成像技術(photoelectronicimaging)主要包含光學系統、光電轉換零部件、電子系統和剖示與應用系統構成。光學系統借助接收的目標與景物將其轉換為能量并傳輸給光電轉換器件，繼而將其形成電信號轉換，最后將信號放大并傳輸至顯示應用系統。

1.2 概況

成像時由于多個程序的影響，傳輸的性狀對最終的成像質量會造成影響。就成像技術而言，光電轉換作為最重要的構件就是探測器，光源外部的影響直接取決于探測器，相應率的高低與外界光源的滋擾程度成正比。

2 光電成像技術的特性

（1）高精度：光電在機器零部件表面的質量檢測過程中具備超高的精度。若借助激光干涉法進行測可以達到0.05m/m。

（2）高速度：光電成像技術在進行測量中主要以光作為媒介。依靠光在物質中傳播的速度，并借助光的傳播速度進行信息傳遞和獲取工作。

3 光電成像技術的應用現狀

3.1 液晶產業

液晶產業在市場的發展中占據重要的位置，其中液晶電視、電腦顯示器、手機屏幕等都呈現較為迅猛的發展趨勢。發光二極管作為顯示屏行業中較為新興的產業，成為多媒體應用中不可或缺的基礎設備，并在金融、娛樂、交通、廣告等多項領域廣泛應用。

3.2 激光產業

我國利用激光技術從事的行業數不勝數，尤其是在近幾年發展比較迅猛的醫療和美容行業。光存儲是激光設備的集中體現。激光行業具有長遠的發展前景，國家與各政府之間也大力提倡激光技術的創新，并為振興現代化科技技術提供一定的政策與資金支持。

4 光電成像技術在機器測量中的應用

4.1 光電開光

光電開光是由光電傳感器以及支配器構成，將電信號接收與處理，并作出響應。光電開光可以分為兩種形式，一是透射型，二是反射型。接受器與接收器互相銜接，將軸線精準對齊，若有物體在期間通行時，紅外光束會被遮蓋并阻斷，由于接收器不能吸收到紅外光束，會發出電脈沖信號。通過反射鏡的光電傳感器進行單面裝配，并將反棱鏡的角度進行合理調整，以獲得最優的反射效果為目標。

4.2 光電式轉速儀

光電式轉速儀器是借助光電傳感儀器轉為響應效率的電信號，繼而將整形電路擴大，轉換成廣播信號，通過轉速相一致的頻率和電路得出方波的信號頻率，最后，經過系統的處理，在顯示器中顯示得出轉速儀器每分鐘轉動的圈數， 可以將其稱為轉速。在進行轉速丈量過程中，所需要的傳感儀器構成雖然相對簡單，但是測量成績的精準度較高。反射式光電式轉速儀是用金屬箔纏繞在轉軸上，光線通過透鏡聚焦匯聚，在光電原件上呈現出，從而產生光流。

4.3 清潔檢測

光電成像技術最在機械檢測中難度系數最高的一項就是檢測透明材料。因為散射型光源是借助事物的反射實現檢測，所以在進行清潔時，很多類似材料難以被檢測到。但是伴隨光電成像技術的進步，檢測清潔透明材料并不是不可能。將機械手把迭在一起的玻璃板放置在傳送帶上，如果有玻璃等透明物體出現，超聲裝置會自動啟動，隨后將任務交給光電傳感器。在機器手捕捉到透明物體時，光眼會接連監測玻璃放置的位置，一直持續到機械手將玻璃送至傳送機上。依托這種技術的可靠性，若光眼沒有檢測到透明物體，空吸杯會自動停止工作，玻璃會摔碎。

5 光電成像技術在機器零部件表面質量檢測中的優化辦法

5.1 優化成像光學系統

提升成像分辨率的重要手段就是將成像物鏡的孔徑擴大，但是在此基礎上，成像系統的質量以及體積也會隨之增加， 使得加工過程中的難度增強，并且導致應用受限。專業人士將這范圍的研究主要會集在孔徑成像技術以及成像系統的拼接中。孔徑合成技術是根據諸多小孔徑的光學系統構成并分布在多個儀列陣中，將互相干預影響因素科學提取，經過處理之后，得到各個方向的高分辨率結果。孔徑合成的實行方案可以借助體積較小、數目較少的長基線得到目標干涉信息，并得到分辨率較高的圖像。但是，該方案并不適合應用于所有領域，對于遠距離、視場較小的目標制定長期有效的數據觀測計劃。還可以通過干預直接成像，但是該技術方案比長基線干涉的要求較高，必須要將光路系統進行共相，以落實信息總括為目的。因此，要求子孔的徑數要有足夠的填充空間。光電合成孔徑技術注主要適用于視場范圍小、目標較遠、分辨率較高的成像。對于觀測空間以及航拍技術而言，改善視場問題以及高分辨率是目前問題的關鍵。在分辨率較高的市場平臺中，要以飛行的高度以及姿態作為輸入參量，并憑借高精度校準相機的光軸角度與焦距，使得相機成像的視角保持傾斜狀態以及合理的視場的重疊。以相機校準參數為標準，規定投影相機的光軸中心。

5.2 完善成像探測器件

在完善成像探測器件時，要以提高像素水平為核心，借助CCD器件，提升像素集成度、降低單個像素面積。但是，在像素面積縮小的同時，信噪音比下降以及曝光動態的范圍也會縮小。進入21世紀后，發達國家在三維空間中開始尋找提升分辨率的方式方法，并將其在成像以外完成，通過層疊像素將畫面傳遞給圖像傳感器。傳統的彩色器件大多是利用彩色的濾光片獲取多樣的顏色， RGB物理原理并未會將像素達到最小單元的預期效果，然而，與器件像素數像素的圖像是軟件彩色插值的結果所導致。縱向層疊彩色像素是借助不同波長的光線在不同的深度提取后而形成。利用縱向科學地將結構按照光方向疊層，使得彩色分辨能力不但提升。在我國，受多方面因素影響，成像器件是借助拼接的形式來實現。機械形式、光學形式以及視場形式作為我國最為普遍的拼接方式，在諸多領域被廣泛應用。機械形式是通過零部件在成像期間直接將機器進行首尾連接，以此形成像素較高的成像。但是受零部件光敏面的因素影響，外界邊緣處以及影腳不能實現無縫對接。光學形式作為最常用的拼接方式，主要是經過光路分光以及束光分光的模式構成。在利用光路分光將產生在機器結構上的光學像面以多種形式成像，并在各個成像領域被準確判定，最終將CCD以及CMOS的所處的位置準備掌握。實現空間內的無縫對接。

5.3 借助軟件算法提升圖像分辨率

借助軟件算法可以獲得高于器件像素的圖像，這種方式有利于機械零件表面的檢測。雖然這種方式并沒有將原有的信息進行擴張，但是充分將表面意義上的分辨率提升，有利于機械故障問題的識別。目前軟件超高的分辨率大多數是以序列圖像為基準，并利用序列圖像隨時觀察微量變化與類似但不完全相同的信息之間的變化。借助這些不同但是卻類似的信息進行驗證，并根據該原理重新構建分辨率較高的圖像，在理論知識中獲得光學衍射之外的數據信息。視場以外的激光只能通過成像表面所生成的雜光而產生，但是激光不同，是必須在視場以外才能產生雜光。由于雜光是一種普遍存在的現象，因此，可以借助這一點將視場內的激光產生非目標的光線。為達到激光中的雜光成像系統干擾的效果，可以利用發散角為2mrad的激光器進行視場干擾，并對成像結果作出精準具體的分析。最后照射在探測器中雜光的功率乘以點源透過率。最后根據仿真結果，利用激光雜光實現光電成像，并對光電成像系統采取科學有效的干擾手段，實現最大面積的像素灰度最大效果，導致光電成像系統得到的結果達到最大面積的飽和。通過各環節的參數，進行合理設置，實現激光雜質對成像系統的最佳影響效果，并在機械設備實際檢測中起到指導意義。

6 結束語

光電成像技術具有雜光性狀，專家借助這一特性，進一步做出研究。在復雜的機械零件表面質量檢查中施加激光滋擾，并進行準確有效的跟蹤瞄準，使成像系統的輸出成像效果達到最佳，從而拓寬光電成像技術的有源干擾技術。根據軟件重新構建分辨率較高的數字圖像優勢，獲取超高辨別。但是在軟件處理過程中仍然存在的一定的局限性，導致高分辨出現偽高分辨現象。