在玻璃的生產(chǎn)過程中，由于加工工藝的影響，玻璃表面會(huì)出現(xiàn)諸如氣泡、黑點(diǎn)、斑點(diǎn)等瑕疵；玻璃上的結(jié)石、砂粒因運(yùn)輸過程中振動(dòng)摩擦，會(huì)出現(xiàn)玻璃表面劃傷。在對(duì)玻璃成品進(jìn)行工藝檢驗(yàn)的時(shí)候，需要將存在質(zhì)量缺陷的玻璃進(jìn)行甄選和分離，而這一過程中主要是通過兩種方式實(shí)現(xiàn)，其一就是人眼視覺對(duì)玻璃缺陷外觀的識(shí)別，其二則為通過一定的光學(xué)參數(shù)的鏡頭進(jìn)行拍攝來(lái)得到相應(yīng)的成像圖片，從而間接識(shí)別缺陷。

在對(duì)玻璃的缺陷進(jìn)行評(píng)估的時(shí)候，人眼的觀察距離，觀察角度，鏡頭的觀察角度，觀察距離，鏡頭的FOV的大小等均會(huì)對(duì)識(shí)別的效果產(chǎn)生影響。同時(shí)，環(huán)境光的強(qiáng)弱，缺陷的表面材質(zhì)也會(huì)影響識(shí)別效果。為了更全面的從仿真的角度去解決缺陷的識(shí)別問題，我們借助Ansys Speos這款光機(jī)設(shè)計(jì)一體化的光學(xué)軟件，從建模，仿真，再到成像結(jié)果分析的這一完整的流程來(lái)對(duì)缺陷的識(shí)別進(jìn)行詳細(xì)的剖析。

從分辨率的角度來(lái)說，肉眼的分辨能力是有限的?！鱍＝1.22λD，人眼的瞳孔直徑D為2mm～9mm，取中間值D為5mm，可見光中心波長(zhǎng)也就是人眼***敏感的波長(zhǎng)為5500埃，因此人眼的分辨極限角為一分。當(dāng)物體對(duì)人眼的視角小于1′時(shí)，人對(duì)物體的細(xì)節(jié)就不能分辨，看起來(lái)就是一點(diǎn)，這時(shí)物體在視網(wǎng)膜上的像剛好是一個(gè)感光細(xì)胞的大小，人眼的明視距離為25cm，視網(wǎng)膜至瞳孔的距離為22mm時(shí)，因此人眼可分辨明視距處的***小線距離為△y＝25△Q≈0.1mm。

在Speos中依次添加環(huán)境光，將其設(shè)置為北京時(shí)間上午10:00,探測(cè)器為VR Sensor中的Observe Sensor,因?yàn)檎麄€(gè)模型的***小尺寸單元為μm，因此初始的人眼觀察距離設(shè)置為2.5mm即可。

通過以上仿真結(jié)果可以看出在上下左右傾斜角度較小情況下缺陷是可識(shí)別的，而角度過大，缺陷近乎無(wú)法通過肉眼來(lái)識(shí)別。

針對(duì)相機(jī)而言，通常用圖像分辨率，也就是單位距離內(nèi)的像用多少個(gè)像素來(lái)顯示。以反推回實(shí)際物體，則圖像中的一個(gè)像素點(diǎn)表示的實(shí)際距離為就是像元尺寸/放大倍數(shù)。因此像元尺寸越小，其圖像分辨率越高。目前的像元均可以做到微米級(jí)，因此相機(jī)的圖像分辨能力是遠(yuǎn)大于人眼識(shí)別的能力。

在Ansys Speos中，我們可以通過Camera Sensor的功能，將Zemax設(shè)計(jì)好的鏡頭數(shù)據(jù)以參數(shù)化的形式引入到Speos里，從而可以創(chuàng)建虛擬相機(jī)實(shí)現(xiàn)光學(xué)成像系統(tǒng)的性能轉(zhuǎn)移。結(jié)合Speos的多物體場(chǎng)景的視覺仿真以及光度學(xué)、色度學(xué)、能量分析功能，可以從系統(tǒng)層面上更全面的展示鏡頭的真實(shí)的成像性能。

下圖是在Speos中定義了Camera的焦距、FOV、distortion、光譜響應(yīng)敏感性、光譜透過率等參數(shù)后，第 一步，依次將觀察距離定義為2.5mm、 5mm、 7.5mm、 15mm、 30mm。

通過仿真可以得到，F(xiàn)OV越小缺陷可視寬度越寬，越易被識(shí)別。

綜上可知，Speos在通過人眼視覺和Camera Sensor功能都能對(duì)一定尺寸物體進(jìn)行分析，Camera可以分析更小尺寸。物體離Camera越近，可識(shí)別性越強(qiáng)，Camera的FOV越小，拍攝角度越準(zhǔn)直，缺陷與玻璃表面屬性差異越大，缺陷反射的環(huán)境光越強(qiáng)，則可識(shí)別性越強(qiáng)。