圖1.簡單的投影莫爾係統執行3D輪廓測量。
91香蕉视频官网通常認為，使用正確的照明是機器視覺應用成敗的關鍵。低角度照明可能會帶來表麵紋理或有用的陰影，背光提供幹淨的部分輪廓，偏振濾光片可以減少不必要的眩光。這些眾所周知且廣泛使用的工具已經存在了幾十年。
此類工具的高端包括3D方法，但這是以組件更複雜為代價的，通常需要更多時間來收集好的數據，當然也需要更多數據來分析。對於許多應用程序來說，並不真正需要完整的3D數據，但是具有表麵灰度圖像的2D圖像之外的東西可能非常有價值。
例如，鑄造金屬部件的圖像通常很少提供有關表麵特征的信息。輪廓線以外的任何結構的邊緣都可能提供較差的清晰度。由於表麵形狀引起的任何光的變化都可能由於表麵紋理、石墨粉塵或零件上的油脂引起的表麵亮度變化而丟失。
許多係統可能部署激光線傳感器或三維結構照明係統，但有一種可能的工具已經存在了很長時間，但很少使用，那就是摩爾紋。
圖2.邊緣方向或間距變化的莫爾條紋圖案表示零件表麵的傾斜或偏轉，並隨著零件的移動固定在零件表麵上。瓶子（右）上的標簽邊緣可以看作是通過製動器在標簽頂部的圖案中從表麵上抬起。
摩爾紋是由兩個光柵圖案的幹涉產生的。通過將光柵投射，遮蔽或接觸到待測物體上並通過覆蓋兩個光柵圖像將該光柵與一些參考光柵進行比較來產生對象光柵。在輪廓加工的情況下（圖1），從與投影或遮蔽到零件上的角度不同的角度觀察光柵，從而產生三角測量效果。如果參考光柵是直線光柵，則兩個光柵之間的拍子圖形形成物體表麵的等高線圖，其方式與地形圖描繪陸地輪廓的方式相同。
摩爾輪廓的解釋在視覺上很簡單。物體的傾斜產生均勻間隔的線，而彎曲或扭曲顯示可變間距。摩爾線或條紋的方向和間距純粹是主體形狀的函數，而不是線條的方向（圖2）。摩爾輪廓線具有一係列光量計的效果，該光線將一條線以一定角度投射到零件上並擴展該效果以在光學係統內提供一定程度的預處理。
圖3.圖案的簡單旋轉增加了交叉條紋的數量（左），但由於透視角度改變到零件的部件或形狀而引起的頻率變化引入了不同的圖案（右）。
這種摩爾效應還通過采用線的非常小的位移來放大圖案的靈敏度並且放大效果使得可以容易地看到它。許多光學玻璃刻度尺測量係統在兩個這樣的光柵之間使用莫爾圖案，因為更容易看到和測量大的莫爾“節拍”圖案而不是解決非常小的光柵線的移動。
對於3D測量，這種摩爾圖案允許測量零件形狀的微小變化，對於簡單的結構光係統，該變化低於相機或傳感器的分辨率極限，因此無法測量。作為一種增強工具，摩爾圖案在輕柔彎曲的零件表麵上產生直觀的圖案，增強了大多數簡單定向照明方法不可見的特征，並創建一個可以使用基本工具（如邊緣檢測器和許多智能相機中的模式匹配）進行定量解釋的模式。
圖4.這幅圖像顯示了在一個彎曲部分上應用的光柵的多條條紋上的莫爾條紋。在摩爾條紋圖像中，條帶對齊的變化在視覺上是明顯的。
使用該摩爾效應來觀察由於凹痕，曲率變化或對象表麵上的曲率方向引起的小缺陷，不需要生成具有數百萬個數據點的3D地圖。在觀察具有通過另一個光柵投射或附著到部件的線圖案的部件時，可以看到部件上的圖案相對於參考光柵（圖3）的取向變化，表明表麵的傾斜或取向，在該表麵上存在任何異常，例如凹痕。這裏可以看到一種模式，因為行間距的變化和與部件形狀相關的傾斜更像是地形圖，而不是在使用信息之前必須適合數學表麵的某些複雜的線條圖案。
與具有摩爾條紋輪廓線的簡單結構光圖案不同，圖案的輪廓效果隨著零件移動。通過將被認為是正確的參考部分的莫爾圖案與被測部件進行比較，從使用圖案匹配工具看到的摩爾圖案中減去部件的一致形狀，並僅留下關於部件表麵形狀變化的信息，可能。在向瓶子上貼標簽時（圖2），可以看到標簽上的皺紋，而無需首先將數據擬合到瓶子的形狀上，並對一百萬個點進行複雜的3D比較。圖4顯示了應用於平坦部分表麵的兩個光柵的莫爾圖案。產生莫爾條紋的參考是一個簡單的直線光柵。線的取向變化是由於兩個施加的光柵之間僅有幾度的角度差。
圖5.此圖像顯示的是一張平坦的紙張（頂部）。使用簡單的莫爾條紋設置（左）顯示紙張不平整，甚至在中間（底部）有折痕。
摩爾效應的力量可以通過一個簡單的演示看到。圖5顯示了一個陰影雲紋設置與光柵上方的一張紙。在沒有光柵的情況下，典型的灰度圖像幾乎沒有結構。但是在這下麵是同一張紙，左邊是陰影莫爾設置產生的莫爾圖案。盡管從簡單的圖像中看不到它們，但是紙張的曲線和折痕的存在是明顯的。
圖6.由莫爾條紋增強的斜邊（左）和皺紋標簽（右）使這兩種特征明顯，可以使用簡單的智能相機測量而無需計算3D表麵。
圖6顯示了斜邊和帶有和沒有莫爾效應的皺紋標簽。通過找到莫爾線的角度變化，可以使用許多智能相機中提供的簡單邊緣角度工具來測量斜角或識別皺折。
圖7中示出了一個更具戲劇性的例子，其中2英寸直徑的區域在部件的頂部表麵下方約0.25英寸處凹陷，但是平行於千分之幾英寸。該平行度誤差僅相對於頂麵的凹陷區域的大約十分之一度，但是線的角度的微小變化使得該平行度誤差明顯。
圖7.這兩個表麵不平行，誤差僅為幾千英寸。
觀察角度變化所需的唯一測量包括計算平麵給定區域的線數。如果每條莫爾線表示0.02英寸的距離變化（圖6中的分辨率），那麽一個表麵上的一條條紋線與另一條表麵上的另一條條紋線的變化超過4英寸意味著變化約為4.5°。在一英寸或更大的區域內看到小於一度的變化是切合實際的。
圖8顯示了兩個錐形為30°和45°的孔。使用莫爾紋增強圖像可以通過計算從孔中心到邊緣的線來識別使用的錐度。
由於莫爾條紋可突出部件相對於視野區域的深度變化非常小，因此通過增強莫爾條紋可以大大簡化4到6英尺大的鈑金麵板上的凹痕檢查。該圖像顯示了一個大約4英尺寬的車門。右下方的凹痕深約0.004英寸。雖然肉眼很難看到，甚至感覺不到，但一旦在汽車上塗上高光漆，從那個地方反射出來的光線就會對顧客產生潛在的負麵影響。
圖8。兩個孔的錐度差可以通過計算直線數來確定。
結論
許多機器視覺應用中，關鍵因素涉及測量相對於斜邊的特征、將兩個表麵相互對齊以進行焊接或分類錐形零件。摩爾成像方法可以創建地形圖，直觀地突出表麵坡度或曲率的變化，可與標準視覺工具（如邊緣計數或間距）一起使用，而無需生成完整的3D表麵圖。通過突出顯示，智能相機可以檢查形狀特征，而無需完整的實體模型和廣泛的編程工作。
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