CN211347985U - 一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，包括待测膜、设置于待测膜下方的照明光源、设置于待测膜上方的多通道采集模组、以及采集控制单元、数据处理系统、缺陷记录单元和报警器，采集控制单元的电性输出分别与多通道采集模组和照明光源连接，多通道采集模组的电性输出与数据处理系统连接，数据处理系统的电性输出分别与缺陷记录单元和报警器连接，多通道采集模组用于同时采集待测膜被照明位置处的至少一幅高亮度图像和至少一幅低亮度图像，并将采集的图像传输至数据处理系统。本实用新型的有益效果是：在保证普通级别缺陷可以分类检出的同时，也保证严重级别缺陷孔洞与透明点(油点)的检出与正确分类；同时该装置具有低成本、高精度、方便操作等优点。

Description

一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置

技术领域

本实用新型涉及表面检测技术领域，特别是一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置。

背景技术

随着我国工业生产的蓬勃发展，市场对新能源、PCB、无纺布、金属、纸张、太阳能、玻璃等行业的质量检测需求日渐增强，这也促使了面向此类行业的表面缺陷检测设备及方法的革新与升级。

举例来说，膜类制造厂商对于膜的缺陷检测系统要求不断提升，检测系统不仅能够采集和检测缺陷，还要对缺陷种类、严重级别进行分类，这增加了检测设备的功能需求，实现难度大大提升。

目前，膜类表面缺陷检测多采用高分辨率的相机配合照明光源实现，这样的方式能解决大部分常规缺陷，例如黑点、白点、划伤、孔洞，这部分常规缺陷在采集系统下可以呈现不同的灰度差异，从而可以通过灰度差来进行区分不同的缺陷；但是对于膜类生产中出现的透明点(或者称为油点)与孔洞缺陷区分出现了难题，生产过程中的油点导致涂覆在隔膜上的高分子材料溶化了，则呈现出底部的透明薄膜，所以透明点(油点)即这样形成，透明点和孔洞较难从灰度及形态上进行区分；膜类产品，尤其是锂电池行业，一旦膜面出现孔洞则会造成后期产品出现漏电导致电池产品烧毁这样严重的后果，而透明点(油点)缺陷不会影响最终产品的性能，因此可视为膜类的正常部分；所以孔洞是生产过程中急需也是必须检测出来的，一旦出现属于重大缺陷，而透明点(油点)属于合格的。若将透明点(油点)判断为孔洞则会造成误判，合格的膜成为不合格品，影响成本和产出率；若将孔洞判断为透明点(油点)，则属于重大漏检，是隔膜厂家要坚决避免的。因此，如何准确辨别孔洞缺陷和透明点缺陷是现有检测装置难以解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置。在保证普通级别缺陷可以分类检出的同时，也保证严重级别缺陷孔洞与透明点(油点)的检出与正确分类；同时该装置具有低成本、高精度、方便操作等优点。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，包括待测膜、设置于待测膜下方的照明光源、设置于待测膜上方的多通道采集模组、以及采集控制单元、数据处理系统、缺陷记录单元和报警器，

采集控制单元的电性输出分别与多通道采集模组和照明光源连接，多通道采集模组的电性输出与数据处理系统连接，数据处理系统的电性输出分别与缺陷记录单元和报警器连接，

照明光源用于向待测膜的下表面出射照明光束，多通道采集模组用于同时采集待测膜被照明位置处的至少两幅图像并将采集的图像传输至数据处理系统，所述的至少两幅图像包括至少一幅高亮度图像和至少一幅低亮度图像，

数据处理系统对接收到的图像进行处理分析，并将分析结果发送至缺陷记录单元，当存在不可接受的缺陷时，数据处理系统控制报警器报警。

在待测膜开始流水线通过装置时，采集控制单元一方面控制照明光源发射一定亮度的光照射在待测膜上，一方面同时给出多通道采集模组开始采集的信号，完成对照明和采集指令的输出；多通道采集模组在设置需求下完成对通过采集装置的膜的不断采集，不断地输出多幅图像信息给数据处理系统，数据处理系统会同步快速处理分析出采集图像的质量并通过缺陷分析软件对缺陷进行归类记录，在遇到重大缺陷时实施报警功能。

本实用新型在保证常规缺陷可检出的同时，也可保证透明点(油点)与孔洞缺陷的区分效果，为该行业的质量把控提供了重要的检测方案，同时提高了检测效率。

所述的数据处理系统包括图像采集单元、图像处理单元和图像对比分析单元，图像采集单元的电性输入连接多通道采集模组，图像采集单元的电性输出连接图像处理单元，图像处理单元的电性输出连接图像对比分析单元，图像对比分析单元的电性输出连接中央控制单元，图像对比分析单元对处理后的高亮度图像和低亮度图像进行对比分析后，将分析结果输送至缺陷记录单元。

优选的，所述的多通道采集模组包括相机和与相机相配合的镜头，所述的相机为可同时获得待测膜表面同一位置的多幅图像的多通道相机。具体的，所述的相机可为多通道相机，所述的多通道相机为双线/多线黑白相机或双线/多线彩色相机。可以是单个相机或多个相机拼接。多通道相机各通道可以分别设置曝光时间、增益等采集参数。多通道采集模组可以同时获得待测膜面同一位置的多幅图像，或者多幅图像拼接的一张大图像信息，不同类型缺陷在多幅图像中呈现不一样的图像效果，数据处理系统通过软件处理分析不同图像的差异从而可以对多种缺陷进行分辨。例如，若一个通道设置曝光时间较长，如100μs；另一个通道设置曝光时间较短，如20μs，则得到待测膜在长、短曝光下的两幅图像信息，即得到膜类表面的缺陷分别在高亮度图像和低亮度图像中的表现，一定程度上也加大了相机采集的动态范围。即所述的高亮度图像可通过相机设置长曝光时间获得，所述的低亮度图像可通过相机设置短曝光时间获得。

可选的，待测膜运动的方向与多通道采集模组的采集传感器a1-an(n≥2)线相互垂直；多通道采集模组具有多线传感器，从a1到an的n(n≥2)条传感器，可以为CCD线阵传感器也可以为CMOS线阵传感器，传感器可以为黑白或者彩色，可以满足现场物体高速运动下的采集从而获得完整的图像信息。多通道传感器的多条传感器经过前端的镜头模组可以采集到待测膜上的清晰图像。传感器之间在空间上有依次紧挨排列的；也有等间距分开的，往往相隔一个像素的距离，每条传感器经过镜头模组可以采集到待测膜上的横向一条线的信息，多根传感器采集到待测膜上的多条线的信息b1-bn。采集模组内部通过时序上的控制后输出图像，让每条传感器在同一时间上显示的位置一致，则输出的多幅图像信息也是一致的。

优选的，所述的照明光源为高亮线状光源。照明光源高亮、方向性好、均匀地照射待测膜面，待测膜上的局部明亮区域形成光带，光带均匀且高亮，呈现条状为多通道采集模组提供照明，发光颜色可以为单色光或者复色光，优选LED光源。优选的，照明光源发光端面与检测膜距离大于5mm。并且优选的，照明光源照明方向平行于相机采集方向。可选的，照明光源的光轴垂直或呈一定角度(±45°范围内)照射在膜面上，相机垂直或呈一定角度(±45°) 采集膜面图像

可选的，所述的照明光源至少有一侧设置有遮挡板。遮挡板起到约束光带的作用，保证发光区域的均匀性，操作人员的安全性，可以在照明光源的一侧设置遮挡板，也可在照明光源相对的两侧均设置一个遮挡板。遮挡板对照射在膜上的光的传输具有一定的约束作用，遮挡板表面具有光滑或者粗糙特性。

所述的待测膜为膜类产品，例如锂电池隔膜、光学薄膜、隔离膜复合膜等各类膜类产品。

在实际应用中，开启检测设备，待测膜表面均匀平整地经过检测位置，光源均匀高亮照射在待测膜上，多通道线阵相机采集待测膜的表面，将采集到的多幅图像或者多幅图像拼接的图像传送到数据处理系统。首先对膜建立标准模板；当待测膜经过采集装置的检测位置时，多通道线阵相机会同时获得检测膜表面多幅图像，如双通道黑白线阵相机会同时采集到亮暗不同的两张图像信息，该采集区域图像与标准模板进行对比分析，同时对亮暗图像信息从灰度特征、形状特征等分析后综合判断，最终进行缺陷检测及分类，分类完成后对缺陷进行分级，实现对膜类生产过程的监控与检测功能。

本实用新型具有以下优点：

本实用新型在保证普通级别缺陷可以分类检出的同时，也保证严重级别缺陷孔洞与透明点(油点)的检出与正确分类；同时该装置具有低成本、高精度、方便操作等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的侧视结构示意图。

图3为本实用新型的一个实施例的结构示意图。

图4为本实用新型的原理框图。

图5为本实用新型的待测膜的一处缺陷对比示意图。

图6为本实用新型的待测膜的另一处缺陷对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

如图1、图2、图4所示，一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，包括待测膜2、设置于待测膜2下方的照明光源1、设置于待测膜2上方的多通道采集模组5、以及采集控制单元、数据处理系统6、缺陷记录单元和报警器，

采集控制单元的电性输出分别与多通道采集模组5和照明光源1连接，多通道采集模组 5的电性输出与数据处理系统6连接，数据处理系统6的电性输出分别与缺陷记录单元和报警器连接，

照明光源1用于向待测膜2的下表面出射照明光束，多通道采集模组5用于同时采集待测膜2被照明位置处的至少两幅图像并将采集的图像传输至数据处理系统6，所述的至少两幅图像包括至少一幅高亮度图像和至少一幅低亮度图像，

数据处理系统6对接收到的图像进行处理分析，并将分析结果发送至缺陷记录单元，当存在不可接受的缺陷时，数据处理系统6控制报警器报警。

在待测膜2开始流水线通过装置时，采集控制单元一方面控制照明光源1发射一定亮度的光照射在待测膜2上，一方面同时给出多通道采集模组5开始采集的信号，完成对照明和采集指令的输出；多通道采集模组5在设置需求下完成对通过采集装置的膜的不断采集，不断地输出多幅图像信息给数据处理系统6，数据处理系统6会同步快速处理分析出采集图像的质量并通过缺陷分析软件对缺陷21进行归类记录，在遇到重大缺陷时实施报警功能。

本实用新型在保证常规缺陷可检出的同时，也可保证透明点(油点)与孔洞缺陷的区分效果，为该行业的质量把控提供了重要的检测方案，同时提高了检测效率。

所述的数据处理系统6包括图像采集单元、图像处理单元和图像对比分析单元，图像采集单元的电性输入连接多通道采集模组5，图像采集单元的电性输出连接图像处理单元，图像处理单元的电性输出连接图像对比分析单元，图像对比分析单元的电性输出连接中央控制单元，图像对比分析单元对处理后的高亮度图像和低亮度图像进行对比分析后，将分析结果输送至缺陷记录单元。

优选的，所述的多通道采集模组5包括相机和与相机相配合的镜头，所述的相机为可同时获得待测膜2表面同一位置的多幅图像的多通道相机。具体的，所述的相机可为多通道相机，所述的多通道相机为双线/多线黑白相机或双线/多线彩色相机。可以是单个相机或多个相机拼接。多通道相机各通道可以分别设置曝光时间、增益等采集参数。多通道采集模组5可以同时获得待测膜2面同一位置的多幅图像，或者多幅图像拼接的一张大图像信息，不同类型缺陷在多幅图像中呈现不一样的图像效果，数据处理系统6通过软件处理分析不同图像的差异从而可以对多种缺陷进行分辨。例如，若一个通道设置曝光时间较长，如100μs；另一个通道设置曝光时间较短，如20μs，则得到待测膜2在长、短曝光下的两幅图像信息，即得到膜类表面的缺陷分别在高亮度图像和低亮度图像中的表现，一定程度上也加大了相机采集的动态范围。即所述的高亮度图像可通过相机设置长曝光时间获得，所述的低亮度图像可通过相机设置短曝光时间获得。

本实用新型的一些实施例中，如图3所示，待测膜2运动的方向与多通道采集模组5的采集传感器a1-an(n≥2)线相互垂直；多通道采集模组5具有多线传感器，从a1到an的n(n≥2)条传感器，可以为CCD线阵传感器也可以为CMOS线阵传感器，传感器可以为黑白或者彩色，可以满足现场物体高速运动下的采集从而获得完整的图像信息。多通道传感器的多条传感器经过前端的镜头模组可以采集到待测膜2上的清晰图像。传感器之间在空间上有依次紧挨排列的；也有等间距分开的，往往相隔一个像素的距离，每条传感器经过镜头模组可以采集到待测膜2上的横向一条线的信息，多根传感器采集到待测膜2上的多条线的信息b1-bn。采集模组内部通过时序上的控制后输出图像，让每条传感器在同一时间上显示的位置一致，则输出的多幅图像信息也是一致的。

优选的，所述的照明光源1为高亮线状光源。照明光源1高亮、方向性好、均匀地照射待测膜2面，待测膜2上的局部明亮区域形成光带3，光带3均匀且高亮，呈现条状为多通道采集模组5提供照明，发光颜色可以为单色光或者复色光，优选LED光源。优选的，照明光源1发光端面与检测膜距离大于5mm。并且优选的，照明光源1照明方向平行于相机采集方向。可选的，照明光源1的光轴垂直或呈一定角度(±45°范围内)照射在膜面上，相机垂直或呈一定角度(±45°)采集膜面图像

可选的，所述的照明光源1至少有一侧设置有遮挡板4。遮挡板4起到约束光带3的作用，保证发光区域的均匀性，操作人员的安全性，可以在照明光源1的一侧设置遮挡板4，也可在照明光源1相对的两侧均设置一个遮挡板4。遮挡板4对照射在膜上的光的传输具有一定的约束作用，遮挡板4表面具有光滑或者粗糙特性。

所述的待测膜2为膜类产品，例如锂电池隔膜、光学薄膜、隔离膜复合膜等各类膜类产品。

实施例：

如图5、图6所示，所述的多通道采集模组5为双通道的黑白相机，对于待测膜2上的孔洞和透明点(油点)缺陷进行采图，一个通道得到一幅较暗的图像(图5左侧图)；另一个通道可以得到一幅较亮的图像(图5右侧图)；这样双通道采集装置可获取到缺陷在两种方式下的图像信息，相比普通相机的单图像采集，丰富了缺陷信息，加大了缺陷分类的准确性；膜类经过检测装置，在亮图中灰度相对较低(小于220)的为常规缺陷，如黑点、白点、划线、亮线、漏涂、异物等；而灰度在220以上的缺陷，主要是孔洞与透明点(油点)，软件通过其在亮图中的像素位置可以准确找到该缺陷在暗图中的相同像素位置，并判断在暗图中的图像效果，如图5中右侧图为采集到的亮图，其中孔202与透明点(油点)203为过曝状态，而对应到采集到的暗图(图5左侧图)中相同像素位置下的孔202相对透明点(油点)点203 灰度差为至少30个灰度；那么在亮图中无法灰度区分的孔洞与透明点(油点)可以在暗图中通过灰度来进行区别；如此两幅图像的逻辑联系起来可以判断严重缺陷孔与透明点(油点) 缺陷。图6为另一种膜在同样装置下的图像效果，202依然为孔，203为油，可以看到虽然膜不同，但孔油的表现特征一致。对缺陷的分类除了从灰度上进行区别之外，也要并列从面积、平均灰度值、灰度最大值等手段来区分缺陷大小与种类；多幅图像的综合判断为该行业缺陷分级分类起到了提升的作用。

在实际应用中，开启检测设备，待测膜2表面均匀平整地经过检测位置，光源均匀高亮照射在待测膜2上，多通道线阵相机采集待测膜2的表面，将采集到的多幅图像或者多幅图像拼接的图像传送到数据处理系统6。首先对膜建立标准模板；当待测膜2经过采集装置的检测位置时，多通道线阵相机会同时获得检测膜表面多幅图像，如双通道黑白线阵相机会同时采集到亮暗不同的两张图像信息，该采集区域图像与标准模板进行对比分析，同时对亮暗图像信息从灰度特征、形状特征等分析后综合判断，最终进行缺陷检测及分类，分类完成后对缺陷进行分级，实现对膜类生产过程的监控与检测功能。

Claims (7)

1.一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，其特征在于：包括待测膜、设置于待测膜下方的照明光源、设置于待测膜上方的多通道采集模组、以及采集控制单元、数据处理系统、缺陷记录单元和报警器，

采集控制单元的电性输出分别与多通道采集模组和照明光源连接，多通道采集模组的电性输出与数据处理系统连接，数据处理系统的电性输出分别与缺陷记录单元和报警器连接，

照明光源用于向待测膜的下表面出射照明光束，多通道采集模组用于同时采集待测膜被照明位置处的至少两幅图像并将采集的图像传输至数据处理系统，所述的至少两幅图像包括至少一幅高亮度图像和至少一幅低亮度图像，

数据处理系统对接收到的图像进行处理分析，并将分析结果发送至缺陷记录单元，当存在不可接受的缺陷时，数据处理系统控制报警器报警。

2.根据权利要求1所述的一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，其特征在于：所述的数据处理系统包括图像采集单元、图像处理单元和图像对比分析单元，图像采集单元的电性输入连接多通道采集模组，图像采集单元的电性输出连接图像处理单元，图像处理单元的电性输出连接图像对比分析单元，图像对比分析单元的电性输出连接中央控制单元，图像对比分析单元对处理后的高亮度图像和低亮度图像进行对比分析后，将分析结果输送至缺陷记录单元。

3.根据权利要求1或2所述的一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，其特征在于：所述的多通道采集模组包括相机和与相机相配合的镜头，所述的相机为可同时获得待测膜表面同一位置的多幅图像的多通道相机。

4.根据权利要求3所述的一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，其特征在于：所述的相机为多通道相机，所述的多通道相机为双线/多线黑白相机或双线/多线彩色相机。

5.根据权利要求4所述的一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，其特征在于：所述的多通道采集模组包括单个相机或多个相机。

6.根据权利要求5所述的一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，其特征在于：多通道采集模组同时获得待测膜面同一位置的多幅图像，或者多幅图像拼接的一张大图像信息。

7.根据权利要求1所述的一种应用于表面检测行业的机器视觉检测装置，其特征在于：所述的照明光源至少有一侧设置有遮挡板。

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