CN107300559A - 一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统及方法，包括数据采集单元、光照单元、分切机、计算机工作站、报警单元、打印单元以及检测机架，数据采集单元用于数据的采集与输送；光照单元用于信息采集提供光照支持，并消除可能影响到图像采集质量的外来光线的影响；计算机工作站用于数据的处理和设备控制；报警单元用于缺陷进行提醒；打印单元将缺陷信息打印。与现有技术相比，本发明通过高性能线阵CCD扫描相机，采集产品表面图像，由图像采集卡将数据传送到计算机，计算机对每幅图像进行运算，如果发现有不一致的区域并且超过设定的偏差范围，则报警灯响亮；显示缺陷信息，从而达到控制产品质量的目的，提高生产效率，降低了生产成本。

Description

一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统及方法

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺薄膜检测设备及使用方法，具体是一种用于聚酰亚胺薄膜疵点的检测系统及检测方法。

背景技术

聚酰亚胺薄膜目前已被广泛地应用于化工、机械、建筑、轻纺、食品、医疗等行业,并日益深入到人们的日常生活中，需求量不断增大。在聚酰亚胺薄膜生产中,薄膜上会出现一些缺陷，称为表面疵点。产生表面疵点有多种原因,比如设备的性能不良、人为操作不当、生产原料在传送过程中被意外污染等。表面疵点会严重地影响聚酰亚胺薄膜的质量和品质，致使产品的次品率增加。疵点检测就是检查聚酰亚胺薄膜表面，发现疵点的过程。对于薄膜质量检测环节大多依靠人工目测的方法来完成，依靠传统的人工检测难以适应高速的薄膜生产线，容易产生漏检造成质量损失，人工目测易受到经验和精神状况等主观方面的影响，不但存在劳动强度大、效率低、易受人为因素影响!误检率和漏检率高等缺点,还会对检测工人的视觉造成严重伤害。

薄膜疵点检测系统用于检测各类薄膜产品在生产过程中表面出现的污点、蚊虫、孔洞、杂质等常见缺陷,系统可以在生产过程中及时的发现产品表面出现的疵点信息，实时反映生产线表面的缺陷信息，并进行瑕疵分类处理，完全取代人工肉眼进行瑕疵检测。大大的节省了生产成本，提高了生产效率，保证了薄膜的质量。

发明内容

本发明的目的旨在解决上述现有技术所存在的不足，提供一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，该系统通过高性能线阵CCD扫描相机，采集薄膜表面图像，由专用的数据采集卡将图像数据传送到计算机系统，计算机对每幅图像进行预处理、分割、匹配等运算，与标准模板图像进行比较，如果发现有不一致的区域并且超过设定的偏差范围，则报警灯响亮，显示缺陷信息，自动识别线或块缺陷类型；输出缺陷并打印结果，从而达到控制产品质量目的，提高生产效率，降低了生产成本。

本发明所采取的技术方案是：一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，包括数据采集单元、光照单元、分切机、计算机工作站、报警单元、打印单元以及检测机架。

所述的数据采集单元包括采集盒、扫描相机、数据采集卡及编码器，所述的扫描相机为4K彩色线阵扫描相机，并通过检测机架设置在分切机上部的采集盒内，用于采集薄膜的图形信息；所述的数据采集卡设置在采集盒内，通过导线与扫描相机连接，用于接收和存储图像数据；所述的编码器设置在且切分机后部的转轴上，并通过导线与数据采集卡连接，用于提供同步采集触发信号，实现图像采集和输出模块同步对应。

所述的光照单元用于信息采集提供光照支持，并消除可能影响到图像采集质量的外来光线的影响；所述的光照单元采用前光照明的方式，通过检测支架设置在切分机分卷处上部扫描相机的同侧，所述的光照单元采用LED光源，没有热辐射，基本没有温度变化，不会对薄膜产生影响。

所述的计算机工作站设置在切分机一旁的操作室内，并通过导线与数据采集卡连接，所述的计算机工作站包括计算机、设置在计算机内的数据处理单元及操作界面，所述的数据处理单元为工控机，通过导线与数据采集卡连接，用于处理数据采集卡内的数据，所述的操作界面包括操作区、图片墙、缺陷分布区、实时显示区、缺陷信息区，用于显示薄膜检测的结果及进行下一步操作。

所述的报警单元设置在计算机工作站的一旁，通过导线与计算机工作站连接，所述的报警单元为声光报警器，将薄膜检测的缺陷进行提醒，同时在实时显示区显示缺陷所在的坐标。

所述的打印单元通过导线与计算机工作站连接，所述的打印单元为打印机，将缺陷信息区中的记录打印；

所述的检测机架设置在切分机的上部，用于安装数据采集单元、光照单元等单元。

作为优化，所述的操作区用于设置产品的检测精度级别与报警条件，精度级别无级调整或用户自定义，报警可根据用户设置的等级要求和缺陷类型选择性提示；所述的图片墙用于实时显示缺陷图片及信息(编号、坐标、位置、面积及类型)，可以不同颜色标示缺陷等级，单击任一缺陷图片，放大显示的同时，该图片以红色框标记，更清晰直观；所述的缺陷分布区：动态显示缺陷范围，是当前卷料缺陷严重程度及分布位置的概略图，该功能对因过料辊本身问题而导致的薄膜缺陷有极大的提示作用；所述的实时显示区：用户能在当前界面对产品进行人工监视，总体观察缺陷位置及状态；所述的缺陷信息区用于记录所有缺陷详细信息，与图片墙相互对应：任意选择一条记录则图片墙显示对应图片；点击一张图片则凸显其相应信息，可快速完成前后段缺陷结果的对比。

作为优化，所述的缺陷信息区设置有数据信息表格，所述的数据表格记录当前缺陷的生产批号、缺陷位置、坐标、面积、类别、产生时间等相关信息；可对缺陷记录即时删除和缺陷类别的人工判定修改；

作为优化，所述的打印单元为打标机，在发现缺陷后，由计算机工作站发出命令控制PLC，通过PLC向打标机发送指令，完成打标动作。

作为优化，所述的光照单元设置有智能光照补偿系统，通过传感器检测光照强度，出现光照不足的情况下，进行提醒告知；

作为优化，所述的分切机检测幅宽为1300mm。

作为优化，所述的数据采集卡为半高PCI express x 4采集卡，图像传输速率为1204MB/S。

作为优化，所述的扫描相机分辨率为4096p。

作为优化，所述的检测系统检测方法，其步骤为：

1)系统开机后进行自检，工作站状态是否正常；

2)如果正常则开始检测工作；如果不正常，则检查检测系统；

3)系统工作后，根据产品的不同，检测精度级别与报警条件的变化，新建或读取已有的检测方案；

4)开始检测，数据采集单元的扫描相机进行图像扫描并将数据发送至数据采集卡，编码器将实时数据发送至数据采集卡，同时光照单元提供照明光源，数据采集卡将数据实时发送至计算机工作站，通过数据处理系统进行数据分析，并将数据分析结果显示在界面上；

5)如果有确缺陷，报警单元进行报警，并可以通过操作区操作将缺陷进行打印；

6)根据缺陷的情况按照设定的方案控制分切机换卷工作。

本发明的有益效果是：本发明的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，通过高性能线阵CCD扫描相机，采集产品表面图像，由专用的图像采集卡将图像数据传送到计算机系统，计算机对每幅图像进行预处理、分割、匹配等运算，与标准模板图像进行比较，如果发现有不一致的区域并且超过设定的偏差范围，则报警灯响亮；显示缺陷信息，自动识别线或块缺陷类型；输出缺陷并打印结果；从而达到控制产品质量的目的，提高生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的检测系统结构示意图；

图2为本发明的检测系统工作流程示意图；

图3为本发明的系统检测流程图；

图4为本发明计算机工作站操作界面示意图；

图5为本发明检测的缺陷图片；

其中：1光照单元、2数据采集单元、21编码器、22采集盒、3分切机、4计算机工作台、5报警单元、6打印单元。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，包括数据采集单元2、光照单元1、分切机3、计算机工作站4、报警单元5、打印单元6以及检测机架。

所述的数据采集单元2包括采集盒22、扫描相机、数据采集卡及编码器21，所述的扫描相机为4K彩色线阵扫描相机，并通过检测机架设置在分切机3上部的采集盒22内，用于采集薄膜的图形信息；所述的数据采集卡设置在采集盒22内，通过导线与扫描相机连接，用于接收和存储图像数据；所述的编码器21设置在且切分机3后部的转轴上，并通过导线与数据采集卡连接，用于提供同步采集触发信号，实现图像采集和输出模块同步对应。

所述的光照单元1用于信息采集提供光照支持，并消除可能影响到图像采集质量的外来光线的影响；所述的光照单元1采用前光照明的方式，通过检测支架设置在切分机分卷处上部扫描相机的同侧，所述的光照单元1采用LED光源，没有热辐射，基本没有温度变化，不会对薄膜产生影响。

所述的计算机工作站4设置在切分机3一旁的操作室内，并通过导线与数据采集卡连接，所述的计算机工作站4包括计算机、设置在计算机内的数据处理单元及操作界面，所述的数据处理单元为工控机，通过导线与数据采集卡连接，用于处理数据采集卡内的数据，所述的操作界面包括操作区、实时显示区、图片墙、缺陷分布区、缺陷信息区，用于显示薄膜检测的结果及进行下一步操作。

所述的报警单元5设置在计算机工作站4的一旁，通过导线与计算机工作站4连接，所述的报警单元5为声光报警器，将薄膜检测的缺陷进行提醒，同时在实时显示区显示缺陷所在的坐标。

所述的打印单元通过导线与计算机工作站连接，所述的打印单元为打印机，将缺陷信息区中的记录打印；

所述的检测机架设置在切分机的上部，用于安装数据采集单元、光照单元等单元。

作为优化，所述的操作区用于设置产品的检测精度级别与报警条件，精度级别无级调整或用户自定义，报警可根据用户设置的等级要求和缺陷类型选择性提示；所述的图片墙用于实时显示缺陷图片及信息(编号、坐标、位置、面积及类型)，可以不同颜色标示缺陷等级，单击任一缺陷图片，放大显示的同时，该图片以红色框标记，更清晰直观；所述的缺陷分布区：动态显示缺陷范围，是当前卷料缺陷严重程度及分布位置的概略图，该功能对因过料辊本身问题而导致的薄膜缺陷有极大的提示作用；所述的实时显示区：用户能在当前界面对产品进行人工监视，总体观察缺陷位置及状态；所述的缺陷信息区用于记录所有缺陷详细信息，与图片墙相互对应：任意选择一条记录则图片墙显示对应图片；点击一张图片则凸显其相应信息，可快速完成前后段缺陷结果的对比。

作为优化，所述的缺陷信息区设置有数据信息表格，所述的数据表格记录当前缺陷的生产批号、缺陷位置、坐标、面积、类别、产生时间等相关信息；可对缺陷记录即时删除和缺陷类别的人工判定修改；

作为优化，所述的打印单元6为打标机，在发现缺陷后，由计算机工作站发出命令控制PLC，通过PLC向打标机发送指令，完成打标动作。

作为优化，所述的光照单元1设置有智能光照补偿系统，通过传感器检测光照强度，出现光照不足的情况下，进行提醒告知；

作为优化，所述的分切机3检测幅宽为1300mm。

作为优化，所述的数据采集卡为半高PCI express x 4采集卡，图像传输速率为1204MB/S。

作为优化，所述的扫描相机分辨率为4096p。

作为优化，所述的检测系统的工作步骤为：

1）系统开机后进行自检，工作站状态是否正常；

2）如果正常则开始检测工作；如果不正常，则检查检测系统；

3）系统工作后，根据产品的不同，检测精度级别与报警条件的变化，新建或读取已有的检测方案；

4）开始检测，数据采集单元的扫描相机进行图像扫描并将数据发送至数据采集卡，编码器将实时数据发送至数据采集卡，同时光照单元1提供照明光源，数据采集卡将数据实时发送至计算机工作站4，通过数据处理系统进行数据分析，并将数据分析结果显示在界面上；

5）如果有确缺陷，报警单元6进行报警，并可以通过操作区操作打印单元3将缺陷进行打印；

6）根据缺陷的情况按照设定的方案控制分切机3换卷工作。

结合附图1、2、3、4，在实施中，聚酰亚胺薄膜生产线的分切机处理宽度为1300mm，检测的最小理论精度：横向：0.13mm ，纵向：0.08mm，扫描相机分辨率为4096p，40MHz单通道数据输出，所述的数据采集卡为半高PCI express x 4采集卡，图像传输速率为1204MB/S，系统开机后进行自检，工作站状态是否正常；如果正常则开始检测工作；如果不正常，则检查检测系统；系统工作后，根据产品的不同，检测精度级别与报警条件的变化，新建或读取已有的检测方案；开始检测，数据采集单元2的扫描相机进行图像扫描并将数据发送至数据采集卡，编码器将实时数据发送至数据采集卡，同时光照单元1提供照明光源，数据采集卡将数据实时发送至计算机工作站4，通过数据处理系统进行数据分析，并将数据分析结果显示在界面上；如果有确缺陷，报警单元6进行报警，并可以通过操作区操作打印单元3将缺陷进行打印；根据缺陷的情况按照设定的方案控制分切机3换卷工作。

在本实施例中，采用图像融合的判断方法，扫描相机在薄膜表面横向上分区域设置多个并行采集线阵CCD，并行采集线阵CCD输出信号编码器的实时信号通过数据采集单元送入计算机工作站后，先对各CCD采集的图像进行融合和处理，得到一幅完整图像的数据，在选择性图像融合中，若各CCD采集的图像数据均不含疵点，则不进行图像融合:只要有一帧数据含有疵点，则进行图像融合。

在本实施例中照明单元主要负责给图像采集提供亮光源，目前主要有两种照明方式，照明方式主要有两种方式：前光照明和背光照明。前光照明是指光源和摄像机均在采集对象的同一侧，光源发出的光线经过目标反射后进入摄像机的光源布置方式，主要用于反射率较大、 透射率和吸收率较低的不透明材料的检测，背光照明是指光源和摄像机分布在采集目标的两侧，光源的光线穿过目标后进入摄像机的光源布置方式，主要用于透射率较高的透明材料的检测，根据薄膜的特点选择了前光照明。照明单元采用LED光源冷光源，无热辐射，被照射产品的温度几乎不变，不会对照射物产生损坏；不需预热瞬间点亮,即刻达到100%功率紫外输出，照射强度可达3000mW/ cm2，照射效果非常突出；同时采用智能光照控制设计，适时补偿因使用和灰尘带来的光衰，当补偿不足以克服时自动提示用户，保证图像采集的质量。

在本实施例中，图片墙可以即时显示缺陷，以不同颜色提示严重程度，标注缺陷的类别、位置、面积等信息；单击缺陷图片，可放大查看图片，在保证清晰度的情况下，可连续放大缺陷倍数；具备回放功能，方便历史查看。

实时显示区可以实时显示整幅画面，可总体观察产品图像；局部放大，可查看任意区域的放大图像；通过闪烁矩形框标注缺陷在实时图像中的真实位置；和图片墙相应图片互闪，更清晰显示缺陷的形状及大小。

缺陷信息区设置有数据信息表格，通过数据表格记录当前缺陷的相关信息（生产批号、缺陷位置、坐标、面积、类别、产生时间等信息）；可对缺陷记录即时删除和缺陷类别的人工判定修改；每卷完成后以Word、Excel、Txt等方式打印报表；可一键导出用户需要的文字及图片信息到指定路径。

薄膜疵点检测系统用于检测各类薄膜产品在生产过程中表面出现的污点、蚊虫、孔洞、杂质等常见缺陷,系统可以在生产过程中及时的发现产品表面出现的疵点信息，实时反映生产线表面的缺陷信息，并进行瑕疵分类处理，完全取代人工肉眼进行瑕疵检测。大大的节省了生产成本，提高了生产效率，保证了薄膜的质量。

上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (9)

1.一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，包括数据采集单元、光照单元、分切机、计算机工作站、报警单元、打印单元以及检测机架，其特征在于：

所述的数据采集单元包括采集盒、扫描相机、数据采集卡及编码器，所述的扫描相机为4K彩色线阵扫描相机，通过检测机架设置在分切机上部的采集盒内，用于采集薄膜的图形信息；所述的数据采集卡设置在采集盒内，通过导线与扫描相机连接，用于接收和存储图像数据；所述的编码器设置在且切分机后部的转轴上，通过导线与数据采集卡连接，用于实现图像采集和输出模块同步对应；

所述的光照单元为LED光源，采用前光照明的方式，通过检测支架设置在切分机分卷处上部扫描相机同侧，用于信息采集提供光照支持；所述的计算机工作站设置在切分机一旁的操作室内，并通过导线与数据采集卡连接，所述的计算机工作站包括计算机、设置在计算机内的数据处理单元及操作界面，所述的数据处理单元为工控机，通过导线与数据采集卡连接，用于处理数据采集卡内的数据，所述的操作界面包括操作区、图片墙、缺陷分布区、实时显示区、缺陷信息区，用于显示薄膜检测的结果及进行下一步操作；

所述的报警单元设置在计算机工作站的一旁，通过导线与计算机工作站连接，所述的用于缺陷提醒的报警单元为声光报警器，所述的打印单元通过导线与计算机工作站连接，所述的打印单元为打印机，用于缺陷信息区中的记录打印；所述的检测机架设置在切分机的上部，用于安装数据采集单元、光照单元等单元部分。

2.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，其特征在于：所述的操作区用于设置产品的检测精度级别与报警条件，精度级别无级调整或用户自定义，报警可根据用户设置的等级要求和缺陷类型选择性提示；所述的图片墙用于实时显示缺陷图片及信息(编号、坐标、位置、面积及类型)，可以不同颜色标示缺陷等级，单击任一缺陷图片，放大显示的同时，该图片以红色框标记，更清晰直观；所述的缺陷分布区：动态显示缺陷范围，是当前卷料缺陷严重程度及分布位置的概略图，该功能对因过料辊本身问题而导致的薄膜缺陷有极大的提示作用；所述的实时显示区：用户能在当前界面对产品进行人工监视，总体观察缺陷位置及状态；所述的缺陷信息区用于记录所有缺陷详细信息，与图片墙相互对应：任意选择一条记录则图片墙显示对应图片；点击一张图片则凸显其相应信息，可快速完成前后段缺陷结果的对比。

3.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，其特征在于：所述的缺陷信息区设置有数据信息表格，所述的数据表格记录当前缺陷的生产批号、缺陷位置、坐标、面积、类别、产生时间等相关信息，可对缺陷记录即时删除和缺陷类别的人工判定修改。

4.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，其特征在于：所述的打印单元为打标机。

5.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，其特征在于：所述的光照单元设置有智能光照补偿系统。

6.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，其特征在于：所述的分切机检测幅宽为1300mm。

7.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，其特征在于：，所述的数据采集卡为半高PCI express x 4采集卡，图像传输速率为1204MB/S。

8.根据权利要求1所述的一种聚酰亚胺薄膜疵点检测系统，其特征在于：所述的扫描相机分辨率为4096p。

9.一种聚酰亚胺薄膜疵点检测方法，该方法包括以下步骤：

1)系统开机后进行自检，工作站状态是否正常；

2)如果正常则开始检测工作；如果不正常，则检查检测系统；

3)系统工作后，根据产品的不同，检测精度级别与报警条件的变化，新建或读取已有的检测方案；

4)开始检测，数据采集单元的扫描相机进行图像扫描并将数据发送至数据采集卡，编码器将实时数据发送至数据采集卡，同时光照单元提供照明光源，数据采集卡将数据实时发送至计算机工作站，通过数据处理系统进行数据分析，并将数据分析结果显示在界面上；

5)如果有确缺陷，报警单元进行报警，并可以通过操作区操作将缺陷进行打印；

6)根据缺陷的情况按照设定的方案控制分切机换卷工作。