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机器视觉光源的标定工具——标准白板的分类和
Date：2014-06-23
Source：九游会J9
引言：
机器视觉光源大部分都是安装在工厂的生产流水线设备上连续工作的，经过长时间工作后，光源的发光强度会逐步衰减，对于部分应用而言，一定的衰减不会影响机器视觉的判定结果，但对于部分设备，如AOI（自动光学检测设备），光强的衰减直接影响到机器检测性能的稳定性和重复性，因此，需要定期对光源进行标定，以补偿其衰减。光源标定就是采用白板。 标准白板是色度标准计量器具，由色度国家基准溯源于理想的完全反射漫射体，赋值为绝对光谱反射比。根据使用要求和技术条件，标准白板可分为以下三大类：
1．传递标准白板
传递标准白板用于“传递”反射比量值，比如上级计量部门向下级计量部门、高一级仪器向低一级仪器的量值传递或同级仪器之间的量值比对。传递标准白板的反射比值应与仪器的几何条件无关。因此，它要求： （1）高反射比。要求反射比值尽可能高，如高于0.97。 （2）漫射性能好。表面无光泽，接近朗伯漫射体。 （3）光谱选择性小。即中性好，对各波长都有同样的高光谱反射比。 （4）具有不透光性，以避免背景和边缘损耗。 （5）平整性和均匀性好。整个表面平整，各点的反射比相同。 （6）足够好的光学稳定性。 （7）量值溯源于PRD，其反射比值为已知。 符合上述技术要求，可以用作传递标准白板的材料有硫酸钡（BaSO4）、氧化镁（MgO）和聚四氟乙烯（Halon海伦）等。这些材料在常态下为白色粉体，用特制的压样器压制成板块状，工作面为近似朗伯体的漫射表面。由于白板是用粉体材料压制而成，其机械强度不高，易破碎污染，使用时必须格外小心。并且使用寿命不长，只适用于量值传递，一般不用作随仪器配备的工作标准。我国目前已建立的色度基准的照明和观测条件为：光源在样品表面垂直方向照明，经积分球漫射接收。这种条件用符号0/d表示。表1中用符号D65/10o表示色度值，它的计算采用D65照明体的光谱功率分布和10o现场三色函数。
2．工作标准白板
工作标准白板是指某台仪器专用的，作为常校准仪器用的标准，又称仪器工作标准白板。这种白板可能带有方向性或其他性质，它所赋于的标准值只对该台仪器有效，而不适合于别的仪器。由于经常使用和现场测量环境等因素影响，对工作标准白板除了要求反射比高，中性好，不远光，表面平整均匀，漫射性尽量好等外，更重要的是必须具备： （1）光学稳定性好，长期重复使用其量值不变。 （2）具有耐磨、抗展特性，在频繁的日常使用中不致损坏工作表面。 （3）便于清洁，在应用中表面积尘或污染后可用极简便的方法清洁。 满足上述技术条件，常用作工作标准白扳的材料有：釉面陶瓷白扳、抛光乳白玻璃及铁基搪瓷白扳等，它们具有耐久性、高强度及易清洁的特点，经过某一特定条件的仪器标定反射比和色度值后就可用作仪器标准白板。
3．参比标准白板
参比标准白板固定于双光路测色仪的参比光束窗口处，其反射比量值不必知道，但要求反射比高、漫射性好、光谱选择性小等特点。主要用于仪器校准基线，以及在测量中消除诸如光源和探测器灵敏度不稳定性，或光路不对称性等因素带来的系统误差。BaSO4、Halon及MgO等压制成的漫射白板，可满足参比标准白板的技术要求。 对于各类标准白板，很难全部满足技术要求，通常只能根据用途的必要性选定其应满足的特性。需强调的是，由于材料和工艺条件等的差异，标准白板不可能完全相同，因此必须逐块检测才能保证量值的准确可靠。 机器视觉光源标定时采用的是第2类白板（工作标准白板）。
机器视觉光源大部分都是安装在工厂的生产流水线设备上连续工作的，经过长时间工作后，光源的发光强度会逐步衰减，对于部分应用而言，一定的衰减不会影响机器视觉的判定结果，但对于部分设备，如AOI（自动光学检测设备），光强的衰减直接影响到机器检测性能的稳定性和重复性，因此，需要定期对光源进行标定，以补偿其衰减。光源标定就是采用白板。 标准白板是色度标准计量器具，由色度国家基准溯源于理想的完全反射漫射体，赋值为绝对光谱反射比。根据使用要求和技术条件，标准白板可分为以下三大类：
1．传递标准白板
传递标准白板用于“传递”反射比量值，比如上级计量部门向下级计量部门、高一级仪器向低一级仪器的量值传递或同级仪器之间的量值比对。传递标准白板的反射比值应与仪器的几何条件无关。因此，它要求： （1）高反射比。要求反射比值尽可能高，如高于0.97。 （2）漫射性能好。表面无光泽，接近朗伯漫射体。 （3）光谱选择性小。即中性好，对各波长都有同样的高光谱反射比。 （4）具有不透光性，以避免背景和边缘损耗。 （5）平整性和均匀性好。整个表面平整，各点的反射比相同。 （6）足够好的光学稳定性。 （7）量值溯源于PRD，其反射比值为已知。 符合上述技术要求，可以用作传递标准白板的材料有硫酸钡（BaSO4）、氧化镁（MgO）和聚四氟乙烯（Halon海伦）等。这些材料在常态下为白色粉体，用特制的压样器压制成板块状，工作面为近似朗伯体的漫射表面。由于白板是用粉体材料压制而成，其机械强度不高，易破碎污染，使用时必须格外小心。并且使用寿命不长，只适用于量值传递，一般不用作随仪器配备的工作标准。我国目前已建立的色度基准的照明和观测条件为：光源在样品表面垂直方向照明，经积分球漫射接收。这种条件用符号0/d表示。表1中用符号D65/10o表示色度值，它的计算采用D65照明体的光谱功率分布和10o现场三色函数。
2．工作标准白板
工作标准白板是指某台仪器专用的，作为常校准仪器用的标准，又称仪器工作标准白板。这种白板可能带有方向性或其他性质，它所赋于的标准值只对该台仪器有效，而不适合于别的仪器。由于经常使用和现场测量环境等因素影响，对工作标准白板除了要求反射比高，中性好，不远光，表面平整均匀，漫射性尽量好等外，更重要的是必须具备： （1）光学稳定性好，长期重复使用其量值不变。 （2）具有耐磨、抗展特性，在频繁的日常使用中不致损坏工作表面。 （3）便于清洁，在应用中表面积尘或污染后可用极简便的方法清洁。 满足上述技术条件，常用作工作标准白扳的材料有：釉面陶瓷白扳、抛光乳白玻璃及铁基搪瓷白扳等，它们具有耐久性、高强度及易清洁的特点，经过某一特定条件的仪器标定反射比和色度值后就可用作仪器标准白板。
3．参比标准白板
参比标准白板固定于双光路测色仪的参比光束窗口处，其反射比量值不必知道，但要求反射比高、漫射性好、光谱选择性小等特点。主要用于仪器校准基线，以及在测量中消除诸如光源和探测器灵敏度不稳定性，或光路不对称性等因素带来的系统误差。BaSO4、Halon及MgO等压制成的漫射白板，可满足参比标准白板的技术要求。 对于各类标准白板，很难全部满足技术要求，通常只能根据用途的必要性选定其应满足的特性。需强调的是，由于材料和工艺条件等的差异，标准白板不可能完全相同，因此必须逐块检测才能保证量值的准确可靠。 机器视觉光源标定时采用的是第2类白板（工作标准白板）。
