ระบบการมองเห็นด้วยเครื่องจักรสำหรับตรวจจับรอยขีดข่วนบนขวดแก้วใส

ในการผลิตขวดแก้วใส การตรวจสอบคุณภาพของผลิตภัณฑ์ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง รอยขีดข่วนบนขวดแก้วไม่เพียงแต่ส่งผลต่อลักษณะภายนอกของผลิตภัณฑ์ แต่ยังอาจทำให้ความสมบูรณ์ทางโครงสร้างและประสิทธิภาพการใช้งานลดลงได้ วิธีการตรวจสอบแบบดั้งเดิมที่ใช้แรงงานคนนั้นมีขั้นตอนที่ใช้เวลานาน ต้องใช้แรงงานมาก และเสี่ยงต่อข้อผิดพลาดจากปัจจัยมนุษย์ ด้วยเหตุนี้ ระบบการตรวจสอบด้วยภาพจึงกลายเป็นทางเลือกที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสำหรับการตรวจจับรอยขีดข่วนบนขวดแก้ว

ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ในระบบการตรวจสอบด้วยภาพ

ระบบแสง

แสงสว่างที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างมากในการเพิ่มความชัดเจนของรอยขีดข่วนบนขวดแก้ว สามารถเลือกใช้เทคนิคการให้แสงที่แตกต่างกันได้ตามลักษณะของขวดแก้วและประเภทของรอยขีดข่วนที่ต้องการตรวจจับ

การส่องแสงจากด้านหลังเป็นวิธีที่มักใช้กัน โดยการวางแหล่งกำเนิดแสงด้านหลังที่ให้แสงสว่างสม่ำเสมอ เช่น แผงไฟ LED ไว้ด้านหลังขวดแก้ว เมื่อแสงผ่านผ่านตัวแก้วที่ใส รอยขีดข่วนซึ่งเป็นการหยุดชะงักของพื้นผิวเรียบ จะทำให้แสงถูกบล็อกหรือกระเจิงไป ทำให้รอยขีดข่วนปรากฏเป็นเส้นหรือพื้นที่สีมืดบนพื้นหลังที่สว่าง จึงมองเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษ เทคนิคนี้มีความแม่นยำสูงโดยเฉพาะในการตรวจหารอยขีดข่วนที่ทะลุผ่านตัวแก้วหรือรอยที่ค่อนข้างลึก เพราะรอยลักษณะนี้จะสร้างการบดบังแสงได้ชัดเจนกว่า

การส่องแสงด้านข้างเป็นอีกวิธีที่มีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะในการตรวจหารอยขีดข่วนที่ตื้น ๆ บนพื้นผิวของขวดแก้ว โดยการวางตำแหน่งแหล่งกำเนิดแสงเอียงไปทางด้านข้างของขวด ทำให้แสงตกกระทบพื้นผิว และรอยขีดข่วนที่ตื้นจะเกิดเงาจากแสงที่ตกกระทบนั้น เงาดังกล่าวจะช่วยเพิ่มความคมชัดระหว่างรอยขีดข่วนกับพื้นผิวที่เรียบด้านข้าง ทำให้รอยขีดข่วนที่เล็กน้อยมองเห็นได้ชัดเจนด้วยกล้อง มุมของแสงด้านข้างมีความสำคัญมาก หากมุมเอียงมากเกินไปอาจทำให้เกิดแสงสะท้อนมากเกินไป ในขณะที่มุมเอียงน้อยเกินไปอาจไม่สามารถสร้างเงาที่ชัดเจนได้เพียงพอ

โคมไฟวงแหวนที่ให้แสงสว่างแบบ 360 องศาล้อมรอบเลนส์นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย โคมไฟชนิดนี้ให้แสงสว่างอย่างสม่ำเสมอรอบมุมมองของกล้อง ทำให้พื้นผิวทั้งหมดของขวดแก้วถูกแสงอย่างเท่าเทียมกัน ซึ่งช่วยป้องกันปัญหาแสงไม่เท่ากันที่อาจทำให้รอยขีดข่วนในบริเวณที่มืดกว่าไม่เห็นได้ชัด โคมไฟวงแหวนเหมาะสำหรับการตรวจจับรอยขีดข่วนบนพื้นผิวโค้งของขวดแก้ว เนื่องจากสามารถติดตามเส้นโค้งของขวดและให้แสงสว่างที่สม่ำเสมอตลอดทั้งพื้นผิวที่แตกต่างกัน

การใช้แสงแบบโพลาไรซ์มีจุดประสงค์เพื่อแก้ไขปัญหาที่เกี่ยวข้องกับแสงจ้าและแสงสะท้อน พื้นผิวกระจกมีคุณสมบัติสะท้อนแสงได้ดีมาก และแสงทั่วไปอาจก่อให้เกิดแสงสะท้อนที่ทำให้รอยขีดข่วนมองไม่เห็น แสงโพลาไรซ์เมื่อใช้ร่วมกับตัวกรองโพลาไรซ์ที่ติดอยู่บนเลนส์กล้อง สามารถช่วยลดหรือขจัดแสงสะท้อนเหล่านี้ได้ คลื่นแสงที่ถูกโพลาไรซ์จะสั่นในทิศทางเฉพาะ และตัวกรองของกล้องจะอนุญาตให้เฉพาะคลื่นแสงที่สั่นในทิศทางดังกล่าวเท่านั้นที่สามารถผ่านเข้าไปได้ ทำให้กรองแสงที่กระเจิงและแสงสะท้อนออกไป ทำให้สามารถมองเห็นรอยขีดข่วนได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

ปัญหาที่พบในกระบวนการตรวจจับ

การสะท้อนและการหักเหของแสง

หนึ่งในความท้าทายหลักในการตรวจจับรอยขีดข่วนบนขวดแก้วใสคือการสะท้อนและการหักเหของแสง แก้วเป็นวัสดุที่มีการสะท้อนและหักเหแสงได้สูง เมื่อแสงตกกระทบพื้นผิวของขวดแก้ว มันสามารถสะท้อนไปในหลายทิศทาง สร้างแสงจ้าและจุดสะท้อนที่อาจบดบังการมองเห็นรอยขีดข่วน ยิ่งไปกว่านั้น แสงที่ผ่านเข้าไปในแก้วสามารถเกิดการหักเห ทำให้ลักษณะของรอยขีดข่วนดูบิดเบือน ปัญหานี้จะชัดเจนมากยิ่งขึ้นเมื่อใช้การตั้งค่าแสงบางอย่าง ตัวอย่างเช่น หากมุมของแสงไม่เหมาะสม แสงที่สะท้อนจากพื้นผิวเรียบของขวดแก้วอาจมีความเข้มมากกว่าแสงที่กระเจิงจากรอยขีดข่วนอย่างมาก ทำให้กล้องถ่ายภาพได้ไม่ชัดเจน

ความแปรปรวนของพื้นผิวขวดแก้วและลักษณะของรอยขีดข่วน

ขวดแก้วสามารถมีคุณสมบัติพื้นผิวที่หลากหลาย ได้แก่ ความเรียบเนียน พื้นผิวสัมผัส และสีสัน ขวดแก้วบางชนิดอาจมีลวดลายหรือฉลากนูนขึ้นมา ซึ่งอาจเพิ่มความซับซ้อนให้กับกระบวนการตรวจจุดขีดข่วน ยิ่งไปกว่านั้น รอยขีดข่วนเองก็สามารถแตกต่างกันได้ในเรื่องขนาด รูปร่าง ความลึก และทิศทาง รอยขีดข่วนเล็กๆ ที่ตื้นอาจถูกละเลยได้ง่าย โดยเฉพาะหากอยู่ในบริเวณที่มีลักษณะพื้นผิวซับซ้อน รอยขีดข่วนที่ลึกอาจมีคุณสมบัติการสะท้อนแสงที่แตกต่างจากรอยขีดข่วนตื้น จึงต้องใช้เทคนิคการส่องแสงที่แตกต่างกันเพื่อการตรวจจับที่แม่นยำ นอกจากนี้ ทิศทางของรอยขีดข่วนยังส่งผลต่อปฏิกิริยาของแสงและลักษณะการที่กล้องจับภาพได้ รอยขีดข่วนที่ขนานไปกับทิศทางของแสงอาจมองเห็นได้ยากกว่ารอยที่ตั้งฉากกับแสง

การวิเคราะห์ความยากลำบาก

การตั้งค่าและการปรับแต่งแสง

การตั้งค่าแสงให้เหมาะสมที่สุดเป็นความยากลำบากที่สำคัญ เนื่องจากมีประเภทของแสงต่าง ๆ มากมาย การตัดสินใจว่าแสงแบบใดหรือการผสมผสานแบบใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับขวดแก้วและลักษณะรอยขีดข่วนเฉพาะนั้นเป็นเรื่องท้าทาย และต้องการการทดสอบและปรับตั้งค่าอย่างละเอียด ตัวอย่างเช่น ขวดแก้วที่มีพื้นผิวโค้งมาก อาจจำเป็นต้องใช้แสงแบบวงแหวนร่วมกับแสงด้านข้างเพื่อให้แน่ใจว่าทุกพื้นที่ได้รับการส่องสว่างอย่างเหมาะสม ในขณะที่ขวดที่มีพื้นผิวเรียบและแบน อาจใช้แสงจากด้านหลังได้ดี นอกจากนี้ ความเข้มของแสงต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำ แสงที่มากเกินไปอาจทำให้ภาพสว่างเกิน (Overexposure) จนรายละเอียดของรอยขีดข่วนจางหายไป ในขณะที่แสงที่น้อยเกินไป อาจทำให้รอยขีดข่วนแยกไม่ออกว่าเป็นรอยขีดข่วนหรือแค่พื้นหลัง

สรุป

ระบบการมองเห็นของเครื่องจักร (Machine vision systems) นำเสนอวิธีแก้ปัญหาที่มีศักยภาพสำหรับการตรวจจับรอยขีดข่วนบนขวดแก้วใส โดยระบบแสงมีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้ การใช้เทคนิคการให้แสงที่เหมาะสม เช่น การให้แสงจากด้านหลัง (backlighting) การให้แสงจากด้านข้าง (side-lighting) แสงวงแหวน (ring lights) และแสงแบบโพลาไรซ์ (polarized lighting) สามารถช่วยเพิ่มความชัดเจนของรอยขีดข่วน และปรับปรุงกระบวนการควบคุมคุณภาพในการผลิตขวดแก้ว อย่างไรก็ตาม กระบวนการตรวจจับยังมีความท้าทายหลายประการ ได้แก่ ปัญหาเกี่ยวกับการสะท้อนและหักเหของแสง ความแตกต่างของลักษณะเฉพาะของขวดแก้วและรอยขีดข่วน รวมถึงสภาพแวดล้อมการผลิตที่ซับซ้อน การเอาชนะความท้าทายเหล่านี้จำเป็นต้องมีการติดตั้งและปรับแต่งระบบแสงอย่างระมัดระวัง การปรับเทียบและผสานระบบให้ทำงานร่วมกันได้อย่างลงตัว รวมถึงการบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอ เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าต่อไป คาดว่าจะมีการพัฒนาและผสานการทำงานของระบบแสงเข้ากับระบบมองเห็นของเครื่องจักรสำหรับการตรวจจับรอยขีดข่วนบนขวดแก้วให้ดียิ่งขึ้น นำไปสู่กระบวนการควบคุมคุณภาพที่มีประสิทธิภาพและแม่นยำมากยิ่งขึ้นในอุตสาหกรรมการผลิตแก้ว