CN110346294B - 一种面板细微划伤缺陷的扫描检测系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种面板细微划伤缺陷的扫描检测系统和方法，属于表面缺陷检测技术领域。该系统包括多光谱线扫描相机、光源阵列和传送机构，多光谱线扫描相机位于传送机构上方，且扫描线垂直传送机构，光源阵列位于多光谱线扫描相机和传送机构之间。该方法采用多个方向照明光源覆盖细微划伤缺陷的显像扇区，使亚像素大小的细微划伤缺陷清晰成像；采用多光谱线扫描相机扫描成像，实现动态检测；检测算法排除了镜面光斑的影响，适用于对含曲面的面板进行划伤检测。

Description

一种面板细微划伤缺陷的扫描检测系统和方法

技术领域

本发明涉及表面缺陷检测技术领域，特别是指一种面板细微划伤缺陷的扫描检测系统和方法。

背景技术

手机外壳等产品，对面板的质量要求高，铝、不锈钢、塑料等材质的面板表面，容易受硬物划伤产生细微的划伤缺陷。划伤缺陷宽度小，最小的达到微米尺度，只能在特定光照角度下显像，因此采用人工肉眼观测的质检措施，质检效率低，人工成本高，容易产生漏检。

基于机器视觉的自动化表面检测技术，广泛应用于对面板产品的表面质量检测中，在针对细微划伤类缺陷检测中存在问题：

1)现有的表面检测系统，合理视野情况下，经济像素分辨率为0.05～0.5mm/pixel，而细微划伤缺陷的宽度为微米尺度。像素尺度大于划伤尺度时，出现采样均化现象，降低划伤缺陷与背景的对比度，因此仅在划伤缺陷出现镜面反射时，由才能使图像中细微划伤从背景中突出，满足条件的入射光角度范围称为“显像扇区”。

2)细微划伤的镜面反射角较小且朝向随机，现有的机器视觉检测设备通常采用明场、暗场照明等有限方向的照明系统，照明方向不能覆盖不同划伤的“显像扇区”；而采用穹顶光源全向照明系统具有与无影灯相似的模糊化效果，细微划伤与背景混淆难以区分。

3)存在一定曲面的面板产品，单一方向的光源在曲面上易产生高光斑点，干扰缺陷检测。

因此，有必要改进成像系统和检测方法，提高细微划伤缺陷的成像质量和检测效率。申请号为CN201210292335的专利采用两个条形光源扫描金属平面微小缺陷，提高了横向的缺陷成像质量，但对于纵向的缺陷不敏感；申请号为CN201810099920的专利采用多个方向光源轮流照明，用于测量静态平面物体的表面粗糙度，不便于对流水线上的面板产品进行快速动态检测。

本发明利用多光谱线扫描相机，对流水线上的面板产品进行快速动态表面检测；从多个方向照明的单色平行光源，入射角度足以覆盖细微划伤缺陷的显像扇区，从而提高细微划伤缺陷成像质量；检测算法排除了镜面光斑的影响，适用于对含曲面的面板进行划伤检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种面板细微划伤缺陷的扫描检测系统和方法，适用于对含有曲面的面板类产品进行表面质量检测，能够发现亚像素大小的细微划伤缺陷。

该系统包括多光谱线扫描相机、光源阵列和传送机构，多光谱线扫描相机位于传送机构上方，且多光谱线扫描相机的扫描线垂直传送机构运动方向，光源阵列位于多光谱线扫描相机和传送机构之间，传送机构上放置被测面板。

其中，光源阵列中光源数量为n台，n大于等于3，均为单色平行光源，其波长与多光谱扫描相机中的n个光谱对应。

被测面板为赤道面，多光谱扫描相机光轴为极轴，光源阵列的光源围绕极轴排列为两个环形，光源从等间隔的经度角入射，内环入射纬度角范围30°～40°，外环入射纬度角范围为50～80°。

传送机构匀速平动，多光谱线扫描相机逐行扫描产生n幅多光谱图像。

采用该系统进行检测的方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：扫描均匀漫反射标定平板的多光谱图像E_i，(1≤i≤n)，标定光强向量

反映了光源A_i，(1≤i≤n)在扫描线上的光强分布，其中w为扫描线宽，h为扫描线数；

S2：扫描被测面板的多光谱图像I_i，(1≤i≤n)，被测面板的图像光信号来自于光源阵列在被测面板上的反射光；

S3：定位面板区域Ω，计算区域内均化图像

S4：阈值化提取亮反射区域

其中t为用户设置灵敏度，m_i为均化图像均值

S5：用形态学Tophat运算提取细小亮反射区

排除高光斑点；

S6：合成第1至n号光谱频段细小亮反射区

如

表明被测面板没有缺陷，否则输出缺陷区域。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1)采用多个方向照明的单色平行光源，入射角度足以覆盖细微划伤缺陷的显像扇区，使细微划伤呈现镜面反射；相对于全向照明的穹顶光源，没有无影灯模糊化效果，使细微划伤容易与背景区分，实现亚像素细微划伤良好成像。

2)检测算法排除了曲面面板上的高光斑点。

3)采用多光谱线扫描相机，对流水线上的面板产品进行快速动态表面检测，检测速度快，不影响生产速度。

附图说明

图1为本发明的面板细微划伤缺陷的扫描检测系统成像示意图；

图2为本发明实施例中细微划伤缺陷在亚像素尺度的采样均化问题；

图3为本发明实施例中细微划伤缺陷在显像扇区角度示意图，其中，a为入射光在显像扇区外，b为入射光在显像扇区内；

图4为本发明的面板细微划伤缺陷的扫描检测检测方法流程图。

其中：1-多光谱线扫描相机；2-传送机构；3-被测面板；A_i-光源阵列。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种面板细微划伤缺陷的扫描检测系统和方法。

如图1所示，该系统包括多光谱线扫描相机1、光源阵列A_i和传送机构2，多光谱线扫描相机1位于传送机构2上方，且多光谱线扫描相机1的扫描线垂直传送机构2运动方向，光源阵列A_i位于多光谱线扫描相机1和传送机构2之间，传送机构2上放置被测面板3。

实际应用中，被测面板置于传送机构上；多光谱线扫描相机面向被测面板，光轴与之垂直，扫描线与传送机构运动方向垂直；以被测面板为赤道面，相机光轴为极轴建立极坐标系；n≥3台波长与相机的n个光谱对应的单色平行光源围绕极轴从等间隔的经度角入射，入射纬度角范围30°～80°；传送机构匀速平动时，多光谱线扫描相机逐行扫描产生n幅多光谱图像；

其中，单色平行光源围绕极轴排列为两个环形，光源A_1～k排列环形的入射纬度角30～40°，光源A_k+1～n排列环形的入射纬度角50～80°，对于曲面程度较大的面板，具有更好的检测效果。

如图4所示，应用该系统进行检测的方法，包括步骤如下：

S1：扫描均匀漫反射标定平板的多光谱图像E_i，(1≤i≤n)，标定光强向量

反映了光源A_i，(1≤i≤n)在扫描线上的光强分布，其中w为扫描线宽，h为扫描线数；

S2：扫描被测面板的多光谱图像I_i，(1≤i≤n)，被测面板的图像光信号来自于光源阵列(A_i)在被测面板上的反射光；

S3：定位面板区域Ω，计算区域内均化图像

S4：阈值化提取亮反射区域

其中t为用户设置灵敏度，m_i为均化图像均值

S5：用形态学Tophat运算提取细小亮反射区

排除高光斑点；

S6：合成第1至n号光谱频段细小亮反射区

如

表明被测面板没有缺陷，否则输出缺陷区域。

本发明检测细微划伤缺陷的原理是：

1)采样均化现象如图2所示，当细微划伤缺陷的尺度小于像素时，只有划伤产生突出于背景的镜面反射，才能使划伤部分产生显著的图像。

2)显像扇区现象如图3所示，由于划伤部分的微观晶面朝向与背景区域不同，且存在一定随机性，单一方向的入射光不能确保划伤在相机中呈现镜面反射，即光源处于“显像扇区”；而多个方向的入射光能够确保覆盖划伤的显像扇区，使细微划伤呈现镜面反射，容易与背景区分，使亚像素的细微划伤良好成像。

3)检测算法通过形态学Tophat运算，排除了曲面面板上的高光斑点，仅余细小的划伤亮反射区域；合成第1至n号光谱频段细小亮反射区，真实反映亚像素的细微划伤缺陷分布。

4)采用多光谱线扫描相机，对流水线上的面板产品进行快速动态表面检测，检测速度快，不影响生产速度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种面板细微划伤缺陷的扫描检测系统，其特征在于：包括多光谱线扫描相机(1)、光源阵列(A_i)和传送机构(2)，多光谱线扫描相机(1)位于传送机构(2)上方，且多光谱线扫描相机(1)的扫描线垂直传送机构(2)运动方向，光源阵列(A_i)位于多光谱线扫描相机(1)和传送机构(2)之间，传送机构(2)上放置被测面板(3)；

所述光源阵列(A_i)中光源数量为n台，n大于等于3；

所述n台光源为单色平行光源，其波长与多光谱扫描相机(1)中的n个光谱对应；

所述被测面板(3)为赤道面，多光谱扫描相机(1)光轴为极轴，光源阵列(A_i)的光源围绕极轴排列为两个环形，光源从等间隔的经度角入射，内环入射纬度角范围30°～40°，外环入射纬度角范围为50～80°。

2.根据权利要求1所述的面板细微划伤缺陷的扫描检测系统，其特征在于：所述传送机构(2)匀速平动。

3.采用权利要求1所述的面板细微划伤缺陷的扫描检测系统进行检测的方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：扫描均匀漫反射标定平板的多光谱图像E_i，(1≤i≤n)，标定光强向量

反映了光源A_i，(1≤i≤n)在扫描线上的光强分布，其中w为扫描线宽，h为扫描线数；

S2：扫描被测面板的多光谱图像I_i，(1≤i≤n)，被测面板的图像光信号来自于光源阵列(A_i)在被测面板上的反射光；

S3：定位面板区域Ω，计算区域内均化图像

S4：阈值化提取亮反射区域

其中t为用户设置灵敏度，m_i为均化图像均值

S5：用形态学Tophat运算提取细小亮反射区

排除高光斑点；

S6：合成第1至n号光谱频段细小亮反射区

如

表明被测面板没有缺陷，否则输出缺陷区域。

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