線掃描相機閃頻應用案例-LineScan Camera Flash Application

2024.04.12

線掃描相機閃頻應用案例

1-1 應用產品介紹

此次分享案例的樣品為”網版印刷電極”，網版印刷電極被廣泛應用於環境監測、食品安全、醫療診斷、生物科技、光電等產業。常見的產品有水質檢測試劑、農藥或重金屬殘留檢測試劑、妊娠試劑、血糖試劑。

上圖為檢測電極實體照
(*圖片取自網路)

(上圖為LineScan相機掃描整片網版印刷電極之影像)

電極材料大部分為使用碳導電墨水與銀/銀氯化物導電墨水來印刷，印刷上去的電極接觸農產品或是血液時會產生電化學反應，使而產生電流來檢測農藥殘留或血糖數值等。

1-2 檢測需求

網版印刷電極製程中常見的外觀瑕疵如下:

墨水擴散：如果墨水超出了預定的區域，可能會導致電極之間的不必要連接，這可能被誤認為是短路，或者實際上導致短路。
氣泡和破孔：在印刷層中的氣泡或破孔可能會影響電極的結構完整性，降低其性能。
刮痕或損傷：物理損傷，如刮痕或裂縫，可能會破壞電極的導電路徑，影響其功能。
圖案尺寸誤差：電極圖案的尺寸不精確可能會影響其性能，尤其是當電極的工作原理依賴於精確的幾何尺寸時。

印刷製程上如果有外觀上的瑕疵都會使電極運作異常，導致試劑檢測失準或失敗，所以在生產過程中必須導入影像檢測，利用電腦視覺AI來檢測外觀上是否有異常，由於網版面積大、線路愈加變細的趨勢，尤其利用Linescan相機能得到最有效率的取像效率，是目前檢測方式的主流。

2-1 LineScan相機測試環境說明

2-2光場設計/取像效果比較

在LineScan線掃描相機拍攝下，一隻相機(一站)通常只搭配一種光源，來取得一種光源效果的影像，如果兩種不同效果的光源都照射在同一隻相機的視野內，會造成兩種效果互相干擾的情況，比較如下圖說明，上中下三張影像都是在同個位置，不知道各位是否看得出差異。

(上:只開正光、中:只開背光、下:正光背光都開)

接著，我們於各個圖中加上註記，以說明不同瑕疵於各光場的適用性:

1.註記A的瑕疵：比較可得[只開背光]的缺口瑕疵灰階對比是最好的，對比灰階大，最容易抓出此類瑕疵。

2.註記B的瑕疵：比較可得[只開正光]與[正光背光都開]的影像都能看到白色髒汙，其中又以[只開正光]效果較佳，灰階對比最明顯。

3.註記C的瑕疵：是背面隔離版有一道刮痕，只有用背光才能將刮痕打出來。

4.註記D的瑕疵：可以看到[只開背光]效果是最好的，線路的輪廓不論是銀漆或黑漆拍攝出來都是黑色的，與背景非常分明，適合尺寸量測或是線路短路判別。

2-3比較與結論

從2-2四個註記效果來看，[正光背光都開]的拍攝效果，的確會造成互相干擾，無法同時取得最佳的瑕疵灰階對比，以及清楚的外觀輪廓影像，這些都會影響到AI檢測的正確性與誤判率。由上述的實驗可推導出此結論：分別取得正光與背光的效果，會是對應各種瑕疵檢測的最好方式。但是要如何讓線掃描相機在一次的掃描中同時取得兩種效果呢? 雖然一般的線掃描相機無法做到這功能，但搭配奧騰獨家取得德國技術的[Linescan閃頻模組]，就可輕易完成。

關於閃頻取像技術的介紹，可以參考網站中的技術分享文章:
(請點擊以下文章連結)

Line Scan 多光譜閃頻模組

LineScan Flashing閃頻系統

3-1 其他網版印刷電極影像之閃頻效果比較:

以下是各種不同的印刷電極產品，實際利用線掃描相機搭配閃頻模組，於一次掃瞄中取得的兩種效果影像，左邊為背光效果、右邊則是正光效果。

● 效果比較1 ——————————

背光(左): 黃框中可清楚辨識兩個圓形印刷的輪廓，適合印刷線路量測用。
正光(右): 紅框中可清楚檢測出印刷表面的白色刮痕，適合作為外觀檢測用。