CN115060740A - 基于离轴式照明结构的表面缺陷检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及包装表面检测设备领域,具体而言,涉及基于离轴式照明结构的表面缺陷检测装置及方法,一定程度上可以解决镭射膜表面进行缺陷检测时检测结果不准确的问题。所述装置包括:光源部件,用于发射初级入射光束;光源成像部件,用于使初级入射光束聚光并反射至待检测镭射包装,形成次级入射光束;次级入射光束经待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束;成像物镜,用于采集第一衍射光,并获取第一衍射光对应的第一图像;第一衍射光的衍射角等于次级入射光对应的次级反射光的反射角;第一图像不包括其余衍射光产生的光柱条纹;探测器,用于获取第二图像,第二图像通过对第一图像拍照获得,第二图像用于获取镭射包装的缺陷检测结果。
Description
技术领域
本申请涉及包装表面检测设备领域,具体而言,涉及基于离轴式照明结构的表面缺陷检测装置及方法。
背景技术
工业产品的外观包装不仅有营销宣传的作用,而且还具有防伪等独特的安全识别功能。镭射膜作为外观包装中的一种,很受亲赖。镭射膜一般采用计算机点阵光刻技术、3D真彩色全息技术或者多重与动态成像技术等,经模压把具有彩虹动态、三维立体效果的全息图像转移到PET、BOPP、PVC或带涂层的基材上,然后利用复合、烫印、转移等方式使商品包装表面获得某种激光镭射效果。为了使镭射膜包装袋在使用过程中能够被正常使用且不易损坏,需要对投入使用前的镭射膜包装袋进行表面缺陷检测。
在一些镭射膜包装袋的表面缺陷检测过程的实现中,一般采用工业视觉领域中对工业产品外观包装的表面缺陷检测方法,故镭射包装缺陷检测系统一般由穹顶照明光源、探测器与待检测样品组成,穹顶照明光源照射待检测样品后行程衍射光并成像,探测器采集图像并进行后续的缺陷判断。
然而采用上述方式对镭射包装表面进行检测时,由于镭射膜本身在被光照射时会产生色散和衍射的效果,其发出的彩色光会对包装本身的缺陷识别造成一定的干扰,使探测器采集到的样品图像无法消除镭射光柱条纹对检测结果的影响,从而让镭射膜表面进行缺陷检测时检测不准确,进一步容易导致工业检测中出现漏检和过检的问题,因此针对带有镭射膜特征的包装表面的缺陷检测是印刷工业视觉领域中一个亟待解决的难题。
发明内容
为了解决镭射膜表面进行缺陷检测时检测不准确的问题,本申请提供了基于离轴式照明结构的表面缺陷检测装置及方法。
本申请的实施例是这样实现的:
本申请实施例的第一方面提供基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,包括:
光源部件,用于发射初级入射光束;
光源成像部件,用于使所述初级入射光束聚光并反射至所述待检测镭射包装,形成次级入射光束;所述次级入射光束经所述待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束,所述第一衍射光束被分散成可明显分界的不同级次光束,所述不同级次光束对应于不同衍射角的光束;
成像物镜,位于所述第一衍射光束的像面位置,用于采集第一衍射光,并获取所述第一衍射光对应的第一图像;所述第一衍射光的衍射角等于所述次级入射光对应的次级反射光的反射角,其中,第一衍射光束包括所述第一衍射光,且所述次级入射光束包括所述次级入射光;所述第一图像包含所述待检测镭射包装,且所述第一图像不包括所述第一衍射光束中其余衍射光产生的光柱条纹;
探测器,用于获取第二图像,并将所述第二图像传输到后续处理机构中,所述第二图像通过对所述第一图像拍照获得,所述第二图像用于获取所述镭射包装的缺陷检测结果。
在一些实施例中,在所述初级入射光束照射在所述光源成像部件的过程中,所述光源成像部件采用球面反射镜或者球面正透镜,
所述球面反射镜或者球面正透镜用于对所述初级入射光束进行一次成像,并使所述初级入射光束发生反射,形成所述次级入射光束。
在一些实施例中,在所述光源部件发射初级入射光束的过程中,所述光源部件采用LED光源,
所述LED光源用于使所述第一图像包含所述待检测镭射包装的压凹信息。
在一些实施例中,在所述次级入射光束经所述待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束的过程中,所述第一衍射光束包括0级次衍射光和±1级次衍射光,所述第一衍射光对应于0级次衍射光。
在一些实施例中,所述光源成像部件和所述光源部件位于所述待检测镭射包装的上方,且所述成像物镜部件位于所述光源成像部件和所述光源部件之间的上方。
在一些实施例中,在所述获取第二图像的过程中,所述探测器采用CCD探测器。
本申请实施例的第二方面提供基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测方法,包括以下步骤:
在所述光源部件照射所述光源成像系统时,光源成像部件将所述初级入射光束聚光并反射至所述待检测镭射包装,形成次级入射光束;当所述次级入射光束照射在所述待检测镭射包装时,所述次级入射光束经所述镭射包装衍射后形成第一衍射光束,所述第一衍射光束为不同级次的光束,所述不同级次光束对应于不同衍射角的光束;
采集第一衍射光,并获取第一衍射光对应的第一图像,所述第一图像包含所述待检测镭射包装,所述第一衍射光的衍射角等于所述次级入射光对应的次级反射光的反射角,其中,第一衍射光束包括所述第一衍射光,且所述次级入射光束包括所述次级入射光;且所述第一图像不包括所述第一衍射光束中其余衍射光产生的光柱条纹;
获取第二图像,并将所述第二图像传输到后续处理机构中,所述第二图像通过对第一图像拍照获得;
基于所述第二图像,获取所述镭射包装的缺陷检测结果。
在一些实施例中,在所述初级入射光束照射在所述光源成像部件的过程中,所述方法进一步包括:
所述光源成像部件采用球面反射镜或者球面正透镜,
所述球面反射镜或者球面正透镜用于对所述初级入射光束进行一次成像,并使所述初级入射光束发生反射,形成所述次级入射光束。
在一些实施例中,在所述光源部件发射初级入射光束的过程中,所述方法进一步包括:
所述光源部件采用LED光源,所述LED光源用于使所述第一图像包含所述待检测镭射包装的压凹信息。
在一些实施例中,位于所述待检测镭射包装上方一侧的所述光源部件发射所述初级入射光束,位于所述待检测镭射包装上方另一侧的所述光源成像部件将所述初级入射光束反射为所述次级入射光束,所述次级入射光束用于经所述待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束;
位于所述光源成像部件和所述光源部件之间上方的所述成像物镜部件采集所述第一衍射光,并获取所述第一衍射光对应的第一图像。
本申请的有益效果:通过设置光源部件、光源成像部件及成像物镜,三者相互配合,成像物镜能够过滤掉镭射包装表面由于衍射所产生的高级次衍射信息,而只保留0级次衍射信息进行成像,消除了彩色光柱条纹,使成像物镜能够获取包含镭射包装表面真实信息的第二图像,有助于后续精确检测镭射表面的缺陷。
进一步通过采用LED光源作为光源部件,与光源成像部件配合作用,省去了穹顶照明光源,在采集图像信息的过程中,保留了待检测样品的压凸信息,解决了传统检测装置消除镭射条纹过程中损失样品压凸信息的问题,也有助于进一步促进最终镭射表面缺陷结果的准确性;
进一步通过使用球面反射镜,不仅大幅度减少了系统生产成本,而且提高了整个缺陷检测装置的集成度;
进一步通过将光源部件和光源成像部件设置在待检测镭射包装的上方,且将成像物镜设置在光源部件及光源成像部件之间的上方,有助于减少整个镭射包装表面缺陷检测装置占用的空间,提高对操作空间的利用率,而且有助于使整个镭射包装表面缺陷检测装置中的各部件不易相互干扰,从而有助于提升镭射包装表面缺陷检测装置的检测效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了镭射包装表面中的镭射光柱特征示意图;
图2示出了相关技术中镭射包装缺陷检测系统的结构示意图;
图3A示出了照明光束照射在普通包装表面上的效果示意图;
图3B示出了普通包装表面的微观结构示意图;
图4A示出了照明光束照射在镭射包装表面上的效果示意图;
图4B示出了镭射包装表面的微观结构示意图;
图5示出了本申请一实施例或多实施例中基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置的立体结构示意图;
图6示出了本申请一实施例或多实施例中基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置的光学原理示意图;
图7示出了本申请一实施例或多实施例中基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置工作时的流程图。
具体实施方式
为使本申请的目的、实施方式和优点更加清楚,下面将结合本申请示例性实施例中的附图,对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述,显然,所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。
需要说明的是,本申请中对于术语的简要说明,仅是为了方便理解接下来描述的实施方式,而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明,这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。
本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语″第一″、″第二″、″第三″等是用于区别类似或同类的对象或实体,而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序,除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。
术语″包括″和″具有″以及他们的任何变形,意图在于覆盖但不排他的包含,例如,包含了一系列部件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有部件,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它部件。
图1为镭射包装表面中的镭射光柱特征示意图。
如今,针对工业产品外观包装的表面缺陷检测成为工业视觉领域中一个很重要的分支,当对镭射包装的表面缺陷进行检测时,如图1所示,由于镭射包装表面在被光照射时会产生色散和衍射的效果,其发出的彩色光及形成的条纹柱会对包装本身的缺陷识别造成一定的干扰。
图2为相关技术中镭射包装缺陷检测系统的结构示意图。
为了减少镭射包装表面对光的影响,如图2所示,传统的镭射包装缺陷检测系统包括穹顶照明光源、环形LED光源、物镜和探测器,环形LED光源设置有多个且均匀环设在穹顶照明光源的内周,物镜位于穹顶照明光源中央的正上方,探测器位于物镜的上方且用于对物镜中的成像拍照。上述镭射包装缺陷检测系统的检测过程如下:将待测样品放置在穹顶照明光源的下方,并使待测样品位于物镜的正下方之后,开启穹顶照明光源及环形LED光源,照射待检测样品的表面,物镜采集光线并聚光形成图像,探测器能够对图像进行拍照形成待处理的图像,并将待处理的图像传到相应的处理器中进行后续处理。
上述检测过程中,当使用穹顶照明光源作为明场照明方式,对待检测样品进行照射时,既能够由于照射到待检测样品上的光束的能量分布均匀,而使镭射包装表面的缺陷检测结果具有较强的一致性;又能够使照射到待检测样品上的光束的入射角度多样化,通过光线之间的相互抵消,而在一定程度上弱化镭射彩色光柱。但是,正是由于穹顶照明光源发出的光束为入射角度丰富的均匀光束,因此物镜采集到的样品图像会损失镭射包装表面本身存在的压凸印刷效果,不利于最终检测结果的准确性;而且,传统检测方式中,本质是通过使用穹顶照明光源,提升照射在镭射膜上光束角度的丰富程度,使镭射膜产生不同角度的衍射效果相互抵消,从而弱化采集图像中的镭射光柱条纹,但是很难将镭射光柱条纹完全消除,镭射光柱条纹会对物镜采集的图像有严重干扰,进而导致最终的镭射包装缺陷检测结果有误。因此,进一步优化镭射包装表面缺陷检测装置,促进检测结果的准确性是非常必要的。
图3A为照明光束照射在普通包装表面上的效果示意图。
如图3A所示,当光束照射在普通包装表面时,结合图3B可知,普通包装表面相对凹凸不平,因此普通包装表面仅仅对光束产生漫反射作用,漫反射效果不会将不同波长的光束分散开,因此不会产生彩色光柱条纹。当光束照射在镭射包装表面时,由于镭射包装表面的微观结构与普通包装表面的微观结构不同,且如图4B所示,衍射包装表面具有微观周期性条纹的结构特征,能够让照射在镭射包装表面的光束发生衍射,从而产生条纹柱。
需要说明的是,衍射是波的一种物理特性,光或者波在传播路径中,遇到不透明或透明的障碍物时,会绕过障碍物,产生偏离直线传播的现象,即为光的衍射现象,衍射的结果是产生明暗相间的衍射花纹,代表着衍射方向(角度)和强度。
如图4A所示,在光束照射在镭射包装表面时,其独特的微观结构会对光束产生衍射作用,衍射方程如下式所示:
d sinθ=mλ
其中,d代表镭射包装表面微观周期性条纹中相邻条纹之间的间隔,θ代表光束的反射或者衍射角度,m代表衍射光束的级次,λ代表入射光束的波长。
需要说明的是,入射角是指入射光线与入射表面法线的夹角,反射角是指反射光线与界面法线的夹角,衍射角为光或波进行衍射时,其在行进方向线与法线之间的角度。
由上述衍射方程可知,不同波长的光束将由于镭射包装表面的衍射效果而被分散开,如图4A所示,不同波长的光束以不同角度进行衍射,不同波长的光束与不同的衍射级次相对应,从而产生彩色光柱条纹。
由图4A及上述衍射方程可以看出,当光束的衍射角度等于反射角度时,光束将不会发生衍射效果,因此0级次的光束不会被镭射包装表面分散开,从而不会产生彩色光柱条纹。故本申请据此设置了基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,将高级次的衍射光束过滤,只保留0级次衍射光束,以达到消除彩色镭射光柱条纹的目的。基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置地具体方案进行如下阐述:
图5示出了基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置的立体结构示意图。
如图5所示,镭射包装表面缺陷检测装置包括光源部件、光源成像部件、成像物镜和探测器,光源部件用于发射初级入射光束。
光源成像部件用于使初级入射光束聚光并反射至待检测镭射包装,形成次级入射光束;次级入射光束经待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束,第一衍射光束被分散成可明显分界的不同级次光束,不同级次光束对应于不同衍射角的光束。
成像物镜位于第一衍射光束的像面位置,用于采集第一衍射光,并获取第一衍射光对应的第一图像;第一衍射光的衍射角等于次级入射光对应的次级反射光的反射角,其中,第一衍射光束包括第一衍射光,且次级入射光束包括次级入射光;第一图像包含待检测镭射包装,且第一图像不包括第一衍射光束中其余衍射光产生的光柱条纹。
探测器用于获取第二图像,并将第二图像传输到后续图像处理机构中,第二图像通过对第一图像拍照获得。第二图像用于获取镭射包装的缺陷检测结果。
其中,成像物镜采用市面上的工业镜头,工业镜头的选型与被检测样品参数和要求有关,与传统机器视觉中的镜头选型无太大区别,故本申请不对成像物镜进行赘述。
图6为基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置的光学原理示意图。
采用上述镭射包装表面缺陷检测装置,初级入射光束通过光源成像部件进行聚光成像,在成像的过程中,初级入射光束被光源成像部件反射后形成次级入射光束,次级入射光束经过待检测镭射包装表面,完成照明功能,镭射包装表面对次级入射光束进行衍射,形成第一衍射光束,由于光源成像部件的存在,第一衍射光束被分散成明显分界的不同级次的光束,如图6所示,第一衍射光束包括±1级次高阶衍射光和0级次衍射光。通过让成像物镜接收镭射包装表面的0级次衍射信息,过滤掉±1级次高阶衍射光信息,过滤掉由于镭射表面对光束进行高阶衍射而形成的彩色光柱条纹,达到了消除镭射的效果,因此后续探测器采集到的图像中,也消除了光柱条纹的影响,进而有助于提高镭射包装表面缺陷检测结果的准确性。
可以理解的是,本申请中的第一衍射光即为0级次衍射光束。
在一些实施例中,如图5所示,光源成像部件和光源部件位于待检测镭射包装的上方,且成像物镜部件位于光源成像部件和光源部件之间的上方。此时,整个镭射包装表面缺陷检测装置的空间利用率较高,且镭射包装表面缺陷检测装置中的各组成部件不易互相产生干扰,有助于提高整个镭射包装表面缺陷检测装置的运行效率。
在一些实施例中,光源部件采用条形LED光源,LED光源成本低、寿命长且光谱宽,因此LED光源发射的光线照射到被检测样品时的细节丰富,利于检出,而且由于只使用LED光源,因此成像物镜采集到的第一图像不会损失其本身的压凸特征,故第一图像包含待检测镭射包装的压凹信息,有助于缓减检测镭射包装表面缺陷检测时必要信息损失的情况发生。
在一些实施例中,光源成像部件采用球面正透镜,球面正透镜用于对初级入射光束进行一次成像,并使初级入射光束发生反射,形成次级入射光束。在另一些实施例中,光源成像部件可采用球面反射镜。需要说明的是,球面反射镜和球面正透镜均只可使用凹面镜,因为凹面反射镜才有聚光效果,从而对光源进行成像。
可以理解的是,待检测镭射包装的尺寸往往不同,当待检测镭射包装的尺寸较大时,若使用球面透镜对初级入射光束进行成像,则需要很大体积的球面透镜,这将导致整个检测系统的生产成本大幅度提升,同时也大幅度降低整机系统的集成度。故当检测小尺寸的镭射包装时,光源成像部件采用球面反射镜和球面正透镜均可行,但是,当检测大尺寸的镭射包装时,采用球面反射镜作为光源成像部件效果较佳,此时,球面反射镜对初级入射光束进行一次成像时,除了对初级入射光束的光路产生转折效果,压缩整个检测装置的系统体积空间之外,还可大幅度节约了整个检测装置的生产成本。
可以理解的是,探测器可采用CID探测器、P级次T探测器或者PDA探测器等任意能够获取完整的第二图像的结构,在一些实施例中,探测器采用CCD探测器,CCD探测器具有较高的准确性和稳定性,即使在恶劣环境中也可长久使用,且具有长期使用时成本更低等优势。
本申请在使用基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置对镭射包装表面缺陷进行检测时,由于整个镭射包装表面缺陷检测装置是经过分析镭射条纹产生的光学原理后,通过设计特定的系统照明光路与成像光路结构而形成的,且通过使用光源成像部件,光源成像部件能够将初级入射光束聚光后并反射形成次级入射光束,并使第一衍射光束被分散成能够明显分级的多个级次的光束,之后再通过成像物镜过滤掉第一衍射光束中其他衍射光的衍射信息,只采集第一衍射光,达到在本质上消除镭射光柱条纹的目的。此外,由于光源部件和光源成像部件配合作用,而不再需要使用穹顶照明光源,有助于使采集到的第一图像能够保留镭射包装本身的压凸特征,并且也有助于保留高检测精度的特征和传统检测方式中宽幅视场探测范围。
基于上文中对基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测设备方案及相关附图的介绍,本申请还提供了基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷的检测方法,所述方法在镭射包装表面缺陷检测设备的实际使用步骤中已进行详细阐述,在此不再赘述,下文仅举一例予以说明。
图7为基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置工作时的流程图。
如图7所示,基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测方法包括如下步骤:
在步骤710中,搭建光源部件、光源成像部件、成像物镜和探测器,光源部件和光源成像部件位于待检测镭射包装的上方,成像物镜位于光源部件及光源成像部件之间的上方,探测器位于成像物镜的上方。
其中,光源部件采用线性LED光源,光源成像部件采用球面反射镜,探测器采用CCD探测器,可以理解的是,待检测镭射包装放置在平整的载样平台上,本实施例不对载样平台的结构进行具体限定。
在步骤720中,开启LED光源,LED光源发射的初级入射光束照射在球面反射镜上;
在步骤730中,球面反射镜聚光并反射初级入射光束,形成次级入射光束,次级入射光束照射在待检测镭射包装后衍射形成第一衍射光束,此时,第一衍射光束为明显分界的不同级次的衍射光。
在步骤740中,成像物镜采集第一衍射光,并获取第一衍射光对应的第一图像,第一图像包含待检测镭射包装,第一衍射光束包括第一衍射光,且第一衍射光为0级次的衍射光束,即第一衍射光的衍射角等于次级入射光对应的次级反射光的反射角,次级入射光束包括次级入射光;第一图像不包括第一衍射光束中其余衍射光产生的光柱条纹,第一图像包括待检测镭射包装的压凸信息。
在步骤750中,探测器对第一图像进行拍照,以获取第二图像,并将第二图像传输到后续处理机构中。
在步骤760中,基于第二图像,获取镭射包装的缺陷检测结果。
其中,后续处理机构可为图像处理器等结构,且后续处理机构也可通过预先训练好的模型进行缺陷评级,属于现有技术,此处不再赘述。
本申请通过采用上述步骤对镭射包装表面的缺陷进行检测时,整个操作过程简单便捷,而且由于LED光源与球面反射镜的配合作用,成像物镜能够仅采集第一衍射光,并获取第一衍射光对应的第一图像,此时,第一图像在保留压凸特征的同时,还能从本质上消除光柱条纹,使光柱条纹不易影响镭射包装表面缺陷的检测,从而使镭射包装表面缺陷的检测结果较为准确。
本部分实施例的有益效果在于,通过在传统检测装置的基础上增加光源成像部件,光源成像部件将光源部件发射的初级入射光束进行一次成像,并将初级入射光束反射成次级反射光束,并让成像物镜获取第一衍射光对应的第一图像,过滤了镭射包装表面由于衍射所产生的高级次衍射信息,从而消除彩色光柱条纹,达到准确检测镭射包装表面缺陷的效果;进一步通过将光源部件设置为LED光源,LED光源与球面反射镜配合作用,省去了穹顶照明光源,有助于让第一图像保留镭射包装表面的压凹特征,从而使镭射包装表面缺陷的检测结果更加准确;进一步通过将光部件和光源成像部件设置在待检测镭射包装的上方,成像物镜设置在光源部件及光源成像部件之间的上方,有助于减少整个镭射包装表面缺陷检测装置占用的空间,且使整个镭射包装表面缺陷检测装置中的各个部件不易相互干扰;进一步通过使用球面反射镜,有助于大幅减少系统生产成本,而且通过对光路进行转折,提升了整机的系统集成度。
为了方便解释,已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是,上述在一些实施例中讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导,可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用,从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。
Claims (10)
1.基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,其特征在于,包括:
光源部件,用于发射初级入射光束;
光源成像部件,用于使所述初级入射光束聚光并反射至所述待检测镭射包装,形成次级入射光束;所述次级入射光束经所述待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束,所述第一衍射光束被分散成可明显分界的不同级次光束,所述不同级次光束对应于不同衍射角的光束;
成像物镜,位于所述第一衍射光束的像面位置,用于采集第一衍射光,并获取所述第一衍射光对应的第一图像;所述第一衍射光的衍射角等于所述次级入射光对应的次级反射光的反射角,其中,第一衍射光束包括所述第一衍射光,且所述次级入射光束包括所述次级入射光;所述第一图像包含所述待检测镭射包装,且所述第一图像不包括所述第一衍射光束中其余衍射光产生的光柱条纹;
探测器,用于获取第二图像,并将所述第二图像传输到后续处理机构中,所述第二图像通过对所述第一图像拍照获得,所述第二图像用于获取所述镭射包装的缺陷检测结果。
2.如权利要求1所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,其特征在于,在所述初级入射光束照射在所述光源成像部件的过程中,所述光源成像部件采用球面反射镜或者球面正透镜,
所述球面反射镜或者球面正透镜用于对所述初级入射光束进行一次成像,并使所述初级入射光束发生反射,形成所述次级入射光束。
3.如权利要求1所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,其特征在于,在所述光源部件发射初级入射光束的过程中,所述光源部件采用LED光源,
所述LED光源用于使所述第一图像包含所述待检测镭射包装的压凹信息。
4.如权利要求1所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,其特征在于,在所述次级入射光束经所述待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束的过程中,所述第一衍射光束包括0级次衍射光和±1级次衍射光,所述第一衍射光对应于0级次衍射光。
5.如权利要求4所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,其特征在于,所述光源成像部件和所述光源部件位于所述待检测镭射包装的上方,且所述成像物镜部件位于所述光源成像部件和所述光源部件之间的上方。
6.如权利要求3所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测装置,其特征在于,在所述获取第二图像的过程中,所述探测器采用CCD探测器。
7.基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测方法,其特征在于,所述方法包括:
在所述光源部件照射所述光源成像系统时,光源成像部件将所述初级入射光束聚光并反射至所述待检测镭射包装,形成次级入射光束;当所述次级入射光束照射在所述待检测镭射包装时,所述次级入射光束经所述镭射包装衍射后形成第一衍射光束,所述第一衍射光束为不同级次的光束,所述不同级次光束对应于不同衍射角的光束;
采集第一衍射光,并获取第一衍射光对应的第一图像,所述第一图像包含所述待检测镭射包装,所述第一衍射光的衍射角等于所述次级入射光对应的次级反射光的反射角,其中,第一衍射光束包括所述第一衍射光,且所述次级入射光束包括所述次级入射光;且所述第一图像不包括所述第一衍射光束中其余衍射光产生的光柱条纹;
获取第二图像,并将所述第二图像传输到后续处理机构中,所述第二图像通过对第一图像拍照获得;
基于所述第二图像,获取所述镭射包装的缺陷检测结果。
8.如权利要求7所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测方法,其特征在于,在所述初级入射光束照射在所述光源成像部件的过程中,所述方法进一步包括:
所述光源成像部件采用球面反射镜或者球面正透镜,
所述球面反射镜或者球面正透镜用于对所述初级入射光束进行一次成像,并使所述初级入射光束发生反射,形成所述次级入射光束。
9.如权利要求8所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测方法,其特征在于,在所述光源部件发射初级入射光束的过程中,所述方法进一步包括:
所述光源部件采用LED光源,所述LED光源用于使所述第一图像包含所述待检测镭射包装的压凹信息。
10.如权利要求9所述基于离轴式反射照明结构的镭射包装表面缺陷检测方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
位于所述待检测镭射包装上方一侧的所述光源部件发射所述初级入射光束,位于所述待检测镭射包装上方另一侧的所述光源成像部件将所述初级入射光束反射为所述次级入射光束,所述次级入射光束用于经所述待检测镭射包装衍射后形成第一衍射光束;
位于所述光源成像部件和所述光源部件之间上方的所述成像物镜部件采集所述第一衍射光,并获取所述第一衍射光对应的第一图像。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050079322A (ko) * | 2004-02-05 | 2005-08-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 디펙트 검사 장비 |
CN101308101A (zh) * | 2008-07-11 | 2008-11-19 | 中国科学院物理研究所 | 实时观察胶体晶体内部缺陷的装置及方法 |
JP2010107465A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Nikon Corp | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
CN109115804A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-01-01 | 南京理工大学 | 一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法 |
CN113030122A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-25 | 凌云光技术股份有限公司 | 一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法 |
-
2022
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050079322A (ko) * | 2004-02-05 | 2005-08-10 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 디펙트 검사 장비 |
CN101308101A (zh) * | 2008-07-11 | 2008-11-19 | 中国科学院物理研究所 | 实时观察胶体晶体内部缺陷的装置及方法 |
JP2010107465A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Nikon Corp | 欠陥検査装置及び欠陥検査方法 |
CN109115804A (zh) * | 2017-06-22 | 2019-01-01 | 南京理工大学 | 一种定量检测玻璃亚表面缺陷的装置及方法 |
CN113030122A (zh) * | 2021-04-08 | 2021-06-25 | 凌云光技术股份有限公司 | 一种基于柱透镜阵列的光柱镭射印刷检测装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
韦晓孝;李雪宸;万新军;张薇;: "基于三维缺陷检测的双光路双远心光学系统设计", 光学技术, no. 01, 15 January 2020 (2020-01-15) * |
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