單元對比 Cell Contrast Cell Contrast (CC)

單元對比（Cell Contrast）量什麼？

單元對比（Cell Contrast, CC）是 ISO/IEC TR 29158（直接零件標記 DPM；2006／2011 版屬技術報告 Technical Report）的評分參數之一。它衡量一顆 2D 碼（多為 Data Matrix）上，「亮單元（light cell）」與「暗單元（dark cell）」之間的反射率對比夠不夠大——對比越大、明暗越分明，相機越容易把每一格判對。

關鍵差別在於：一般紙張印刷的 2D 碼用 Symbol Contrast（符號對比）＝整顆碼單一最亮點減單一最暗點；但 DPM 是把碼直接打／刻／雷射在金屬、塑膠、鑄件等粗糙反光面上，同一顆碼裡亮暗反射率本來就很不均勻，用單一極值會被一兩個反光亮點或雜訊暗點誤導。因此 ISO/IEC 29158 改採單元層級：先把每個單元歸成亮或暗，分別取平均亮反射率與平均暗反射率，再算兩者的對比，這就是 Cell Contrast。直覺上＝「整片網格的平均黑白落差」，而不是「最黑那點對最白那點」。

ISO/IEC 29158（DPM）怎麼評單元對比？

在 ISO/IEC 29158 裡，單元對比的取值方式是先取得平均亮反射率（mean light，常記為 Lmean／ML）與平均暗反射率（mean dark，常記為 Dmean／MD），再以兩者相對對比計算。Cognex 驗證機（AIM-DPM）文件給出的形式為 CC =(Lmean − Dmean) / Lmean，即亮暗平均之差相對於亮的比例；最終仍依由高到低的字母等級（A 最佳）評分，整顆碼總評取所有參數中最差的一項。

另外 ISO/IEC 29158 的量測流程和一般印刷碼不同：驗證機會調整讀取孔徑（aperture）並以多組設定重複評分（例如 50% 與 80% 孔徑、含／不含 stick 演算法），取較佳結果；單元對比之外，DPM 還搭配最小反射率（Minimum Reflectance）等參數一起把關，避免整體訊號太弱。

※ 單元對比各等級（A–F）的確切反射率門檻、ML／MD 的判定細節，以 ISO/IEC 29158 標準本文與驗證機報告為準，本文不臆造任何數字或百分比。

為什麼單元對比會失分？

DPM 件的單元對比偏低，通常不是碼「畫錯」，而是標記與底材的光學反差不足、或反光被打亂。常見製程原因：

1. 標記深度／能量不足：雷射功率、點針壓力或噴印墨量太低，暗單元和底材的反射率差距拉不開。
2. 底材太亮或太反光：拋光金屬、鏡面不鏽鋼會把光直接鏡面反射回鏡頭，亮暗都變很亮，平均落差被壓縮。
3. 表面處理改變反射：陽極處理、噴砂、電鍍、油污或氧化層，讓亮暗單元的反射率漂移、不一致。
4. 打光方式不對：同軸光打到粗糙面變散射、暗場光角度不對，使本該暗的單元反光、或本該亮的底材變暗。
5. 對焦／解析度不足：每單元像素太少（PPM 偏低）、失焦使單元邊界糊化，亮暗被平均掉，量到的對比下降。

怎麼把單元對比救回來？

單元對比是「光學反差」問題，多半要從打光、製程與鏡頭三方向同時調，而不是只改軟體門檻：

• 選對打光幾何：DPM 多用暗場（low-angle）或散射圓頂光（dome），讓暗單元（凹痕／燒蝕）與亮底材的反射明顯分開——這是拉開 CC 最有效的一招。
• 加大標記與底材反差：調整雷射功率／頻率、點針深度或墨色，讓暗單元更暗、底材更均勻亮（或反向，視亮暗極性而定）。
• 抑制鏡面反光：對拋光／反光面改用偏振片、調整入射角，避免整片過曝把亮暗壓平。
• 對焦與放大率到位：確保每單元有足夠像素（提高 PPM）、影像清晰，避免單元邊界被平均化而吃掉對比。
• 穩定治具與工作距離：用治具固定零件角度與 WD，讓每次取像的反射條件一致，減少 CC 量測飄動。

實務上可先用 Cognex 驗證機（AIM-DPM 模式）量出目前等級，逐項調光與製程後重驗，直到單元對比與整體評分穩定達標。