CN112557407A - 笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块及光学检测方法 - Google Patents

笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块及光学检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块及光学检测方法，其中光学检测模块包括安装支架；所述安装支架上设有相互配合且用于采图的面阵相机、镜头、同轴光源、无影光源；所述镜头设置在面阵相机和同轴光源之间且相互对应配合；所述同轴光源位于镜头与无影光源之间；所述无影光源为中心为圆形开孔的方形无影光源；圆形开孔与同轴光源对应配合。其通过光源组合和面阵相机的选择能够有效提高检测精度，并且有效防止过杀的问题。而光学检测方法，通过角度调整和检测布局优化大大提高检测效率和检测效果。

Description

笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块及光学检测方法
技术领域
本发明涉及产品外观缺陷智能化检测领域，特别涉及笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块及光学检测方法。
背景技术
现有实际生产当中，由于笔记本电脑外壳样式、尺寸不一样，导致笔记本外壳拐角部位形状多种多样。由于笔记本外壳拐角部位既有弧面又有垂直面，这样会造成笔记本外壳拐角部位缺陷检测难度大大增加，目前仍采用的是人工检测，其检测效率低，费时费力，且在人工检测过程中容易对产品造成二次伤害，间接增加了成本。
随着外观缺陷检测系统的不断发展，其应用范围越来越广泛。其主要原理为通过光学检测模块进行采图，然后将采集的图片输入智能化识别分析系统，通过智能化识别分析系统的分析获得检测结果。因此影响外观缺陷检测系统的高效性和精准性主要依靠在光学检测模块的优化创新以及智能化识别分析系统的优化创新。光学检测模块的优化创新是为了获得更加精准清晰的成像图片，以便于分析系统识别分析。而智能化识别分析系统通过不断的优化创新，调整内部算法可以不断提高检测效率和检测精度。
在对笔记本电脑外壳的拐角部分的缺陷检测中，若采用现有的外观检测系统，由于拐角部分既有弧面又有垂直面，检测难度较大。为了提高检测精度，往往会造成较大的过杀现象。而且对于拐角部位竖方向的凹印缺陷，现有的检测系统往往需要进行单独检测，从而增加了检测步骤，降低了检测效率。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，通过优化组合能够一次性对拐角部位的面积、形状、尺寸、位置以及竖方向的凹印等缺陷进行有效测量和采集，大大提高检测精准度和检测效率，减少过杀现象。
实现本发明第一个目的的技术方案是：本发明中笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块包括安装支架；所述安装支架上设有相互配合且用于采图的面阵相机、镜头、同轴光源、无影光源；所述镜头设置在面阵相机和同轴光源之间且相互对应配合；所述同轴光源位于镜头与无影光源之间；所述无影光源为中心为圆形开孔的方形无影光源；圆形开孔与同轴光源对应配合。
面阵相机的像素选择按照如下方法计算获得：
S1、确定拐角部位X方向尺寸A，Y方向尺寸B；确定最小缺陷尺寸为C，单位均为mm；X方向尺寸和Y方向尺寸分别为拍摄的拐角视野中X方向和Y方向的尺寸；
S2、确定X方向分辨率为nA/C，Y方向分辨率为nB/C；
S3、确定面阵相机的像素至少大于n²AB/C²；
其中，n为像素单位，且n为3-5。
无影光源的四条斜边的每条斜边灯珠倾斜角度相同且均为β；拐角部位的弧面度为α；α=β。其中拐角部位的弧面度即为沿Y方向从上至下的弧度所形成的角度。
面阵相机的优点是可以获取二维图像信息，测量图像直观。因此其应用面较广，如面积、形状、尺寸、位置，甚至温度等的测量，因此面阵相机完全满足笔记本外壳拐角部位的缺陷检测。
由于笔记本外壳拐角部位弧度比较大，常规视觉检测光源无法满足检测要求，如环形光源及圆顶光源会导致笔记本外壳拐角部位的成像中有大面积的环形阴影出现，环形阴影会造成过杀。
而本发明中无影光源采用中心为圆形开孔的方形无影光源，无影光源能无影的原理是利用光的漫反射的原理。无影光源发射光向各个方向，这样使它射到物体表面时，就会有不同方向的光线被反射，从而使无影光源能无影。主要目的是使笔记本外壳拐角部位四周视野处于亮场当中。
之所以无影光源需要圆形开孔是因为当开孔直径相同时，圆形的环形阴影面积最小，相应的阴影部位面积也能达到最小，从成像系统来说阴影面积越小对产品造成的过杀越少，具体公式如下：假设开孔半径为R，那么投影到产品上的圆形阴影面积=πR²，方形阴影面积=（2R）²，方形阴影面积-圆形阴影面积=（2R）²-πR²=（4-π）R²=0.86R²。也就是说如果使用方形开孔的无影光源投射到产品上的阴影会比圆形开孔无影光源的大0.86R²。那么当笔记本外壳拐角弧面度与圆形开孔无影光源灯珠倾斜角度相同，且使用圆形开孔无影光源时可以有效缩减甚至完全去除拐角部位亮场中间的阴影。
但是由于笔记本外壳拐角部位缺陷多种多样，只使用圆形开孔无影光源无法解决竖方向的凹印缺陷，因此本发明中又加入了同轴光源来解决竖方向的凹印缺陷问题。同轴光源能够凸显物体表面不平整，克服表面反光造成的干扰，主要用于检测物体平整光滑表面的碰伤、划伤、裂纹和异物。这样可以有效克服因无影光太靠近笔记本外壳拐角部位导致的中心过度曝光问题。
本发明的第二个目的是提供一种利用上述笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行的光学检测方法，该方法能够大大提高检测效率。
实现本发明第二个目的的技术方案是：本发明中光学检测方法包括以下步骤：
a、将笔记本外壳放置在待检平台上；
b、选择至少一组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，一组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块对应一个笔记本外壳的拐角部位；每组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块的拍摄中心线与笔记本边线呈45°夹角，且与拐角部位垂直；
c、控制笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行采图；
d、笔记本外壳的四个拐角部位均完成采图后完成采图工作；
e、采图获得的图片传输给检测系统进行识别分析，并获得检测结果。
作为优化设计，上述步骤b中，选择两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块；两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块位于笔记本外壳的一侧，且分别对应相邻的两个拐角部位；每组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块的拍摄中心线均与相邻两个拐角部位之间的笔记本边线呈45°夹角，且均与对应的拐角部位垂直；
所述步骤c通过如下步骤进行采图；
Ⅰ、两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块先对笔记本外壳的两个拐角部位进行拍摄采图；
Ⅱ、待检平台在伺服模块驱动下旋转180°；
Ⅲ、两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块对笔记本外壳的另外两个拐角部位进行拍摄采图。
光学检测模块中镜头至拐角部位的距离为相机工作距离c，相机工作距离c通过以下公式计算得出：c=Ad/b；其中d为相机焦距，A为拐角部位的X方向尺寸，b为相机感光元件尺寸。
本发明具有积极的效果：（1）本发明通过同轴光源和无影光源的组合优化，能够对笔记本外壳拐角部位的形状、尺寸、位置以及竖方向的凹印等缺陷一次性采集，并且能够获得突出的采图精准度，在有效提高检测效率的同时也能够提高检测精准度。
（2）本发明对无影光源的优化设计，能够有效减少阴影面积，从而减少过杀率，进一步提高检测效率。
（3）本发明通过对笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块在检测时的位置设计，能够进一步提高检测效率和检测精准度。
（4）本发明通过两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，以及伺服模块，能够进一步提高检测效率。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明中笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块；
图2为本发明中无影光源的结构示意图；
图3为本发明中笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块在检测时与笔记本外壳的位置关系示意图；
图4为本发明中拍摄的拐角视野的示意图。
具体实施方式
（实施例1）
见图1，本发明中笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块；包括安装支架1；所述安装支架1上设有相互配合且用于采图的面阵相机2、镜头3、同轴光源4、无影光源5；所述镜头3设置在面阵相机2和同轴光源4之间且相互对应配合；所述同轴光源4位于镜头3与无影光源5之间；所述无影光源5为中心为圆形开孔的方形无影光源；圆形开孔与同轴光源4对应配合。
面阵相机2的像素选择按照如下方法计算获得：
S1、确定拐角部位X方向尺寸A，Y方向尺寸B；确定最小缺陷尺寸为C，单位均为mm；X方向尺寸和Y方向尺寸分别为拍摄的拐角视野中X方向和Y方向的尺寸，如图4所示，其中长方形为拐角视野；
S2、确定X方向分辨率为nA/C，Y方向分辨率为nB/C；
S3、确定面阵相机2的像素至少大于n²AB/C²；
其中，n为像素单位，且n为3-5。
以拐角部位尺寸为15x10mm（假设X方向尺寸为15mm，Y方向尺寸为10mm）,最小缺陷尺寸为0.01mm为例。
X方向分辨率为:15n/0.01=1500n；Y方向分辨率为:10n/0.01=1000n；然而为了增加系统稳定性，不会只用一个像素单位对应一个测量精度值，一般会用3-5个像素单位(即：n)对应一个精度值，在此选用n=3；因此X方向分辨率为:1500x3=4500；Y方向分辨率为:1000x3=3000；那么我们所需要的面阵相机2的像素至少为：4500x3000=13500000；因此可选用1400万像素的面阵相机2。
见图2，无影光源5的四条斜边51的每条斜边灯珠倾斜角度相同且均为β；拐角部位的弧面度为α；α=β。
本发明中利用上述的笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行的光学检测方法，包括以下步骤：
a、将笔记本外壳放置在待检平台上；
b、选择两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块位于笔记本外壳的一侧，且分别对应相邻的两个拐角部位；每组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块的拍摄中心线均与相邻两个拐角部位之间的笔记本边线呈45°夹角，且均与对应的拐角部位垂直，见图3；同时光学检测模块中镜头至拐角部位的距离为相机工作距离c，相机工作距离c通过以下公式计算得出：c=Ad/b；其中d为相机焦距，A为拐角部位的X方向尺寸，b为相机感光元件尺寸；
c、控制笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行如下步骤采图：
Ⅰ、两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块先对笔记本外壳的两个拐角部位进行拍摄采图；
Ⅱ、待检平台在伺服模块驱动下旋转180°；
Ⅲ、两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块对笔记本外壳的另外两个拐角部位进行拍摄采图；
d、笔记本外壳的四个拐角部位均完成采图后完成采图工作；
e、采图获得的图片传输给检测系统进行识别分析，并获得检测结果。
（实施例2）
本发明中笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块的技术特征与实施例1相同。而利用上述的笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行的光学检测方法，包括以下步骤：
a、将笔记本外壳放置在待检平台上；
b、选择至少一组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，一组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块对应一个笔记本外壳的拐角部位；每组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块的拍摄中心线与笔记本边线呈45°夹角，且与拐角部位垂直；光学检测模块中镜头至拐角部位的距离为相机工作距离c，相机工作距离c通过以下公式计算得出：c=Ad/b；其中d为相机焦距，A为拐角部位的X方向尺寸，b为相机感光元件尺寸；
c、控制笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行采图；
d、笔记本外壳的四个拐角部位均完成采图后完成采图工作；
e、采图获得的图片传输给检测系统进行识别分析，并获得检测结果。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块；其特征在于：包括安装支架；所述安装支架上设有相互配合且用于采图的面阵相机、镜头、同轴光源、无影光源；所述镜头设置在面阵相机和同轴光源之间且相互对应配合；所述同轴光源位于镜头与无影光源之间；所述无影光源为中心为圆形开孔的方形无影光源；圆形开孔与同轴光源对应配合。
2.根据权利要求1所述的笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，其特征在于：面阵相机的像素选择按照如下方法计算获得：
S1、确定拐角部位X方向尺寸A，Y方向尺寸B；确定最小缺陷尺寸为C，单位均为mm；
S2、确定X方向分辨率为nA/C，Y方向分辨率为nB/C；
S3、确定面阵相机的像素至少大于n²AB/C²；
其中，n为像素单位，且n为3-5。
3.根据权利要求1或2所述的笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，其特征在于：无影光源的四条斜边的每条斜边灯珠倾斜角度相同且均为β；拐角部位的弧面度为α；α=β。
4.根据权利要求1所述的笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行的光学检测方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将笔记本外壳放置在待检平台上；
b、选择至少一组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块，一组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块对应一个笔记本外壳的拐角部位；每组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块的拍摄中心线与笔记本边线呈45°夹角，且与拐角部位垂直；
c、控制笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块进行采图；
d、笔记本外壳的四个拐角部位均完成采图后完成采图工作；
e、采图获得的图片传输给检测系统进行识别分析，并获得检测结果。
5.根据权利要求4所述的光学检测方法，其特征在于：所述步骤b中，选择两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块；两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块位于笔记本外壳的一侧，且分别对应相邻的两个拐角部位；每组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块的拍摄中心线均与相邻两个拐角部位之间的笔记本边线呈45°夹角，且均与对应的拐角部位垂直；
所述步骤c通过如下步骤进行采图；
Ⅰ、两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块先对笔记本外壳的两个拐角部位进行拍摄采图；
Ⅱ、待检平台在伺服模块驱动下旋转180°；
Ⅲ、两组笔记本外壳拐角缺陷检测用光学检测模块对笔记本外壳的另外两个拐角部位进行拍摄采图。
6.根据权利要求4或5所述的光学检测方法，其特征在于：光学检测模块中镜头至拐角部位的距离为相机工作距离c，相机工作距离c通过以下公式计算得出：c=Ad/b；其中d为相机焦距，A为拐角部位的X方向尺寸，b为相机感光元件尺寸。
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