CN216284967U - 一种外观缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种外观缺陷检测装置，包括相机、折射棱镜及载物台；相机、折射棱镜及所述载物台在同一轴向上依次设置；折射棱镜的一侧为平面，另一侧包括多个沿折射棱镜的径向依次嵌套的环形凸起；本实用新型在相机成像时，因棱镜和空气对光的折射率不同，在光穿过曲折面时会形成明暗相间的环形图，则若存在条状的凸起、条状的凹陷等与所需的平整外观不符的缺陷，缺陷部分所反射的光线通过曲折面之后都会发生偏移被投射在环形图上，会在明暗相间的光圈上形成灰度异常的轮廓，将外观上的条状的缺陷在明暗相间的环形图上显示得更加明显，便于外观上缺陷的定位，从而能够高效检测出物体外观上的条状缺陷，特别适用于如压痕、划伤的检测。

Description

一种外观缺陷检测装置

技术领域

本实用新型涉及缺陷检测领域，尤其涉及一种外观缺陷检测装置。

背景技术

近年来，随着智能手机无线充电功能的逐渐普及，无线充电技术以惊人的速度发展。其中，柔性材质贴附组装也成为行业的主流生产方式，组装贴合机构应用广泛。但是由于柔性材质易受外力的特性，也对组装贴合造成一定的局限性和量产性的阻碍，如组装机工站串联作业流道和拉料机构都会导致物料压伤，而柔性材质例如例如石墨材质本身柔软，在贴合时易产生压痕等外观不良，多层组装完成后在黑膜面产生条状压痕，影响3D厚度并造成最终组件性能不良，导致成品报废和大批量物料返工检测。

手机等电子产品对于屏蔽片的厚度要求越来越薄，而为了提高人们进行无线充电时的体验，无线充电模组的充电功率要求越来越大以减少充电时间，因此对于品质管控的要求也非常高。目前对柔性材质外观的检测手段通常是使用3D探针检测物料厚度，并配合2D相机检测物料表面不良。3D探针是点接触检测一定数量的点位上的厚度，针对整体物料厚度不良有较好的效果，如能够发现较大范围的厚度不均，但压痕导致的厚度不良是随机分别在物料表面，有一定的随机性使用3D探针不能高效彻底的检测此项不良。2D相机使用正投影的方式拍摄物料表面，对色彩差异存在对比度的异物有较好的效果，当物料表面有小的条状压痕，相机从正投影无法检测出单色表面压痕与背景的差异，也就无法检测出此项不良。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种外观缺陷检测装置，准确检测出物体外观上的条状缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种外观缺陷检测装置，其特征在于，包括相机、折射棱镜及载物台；

所述相机、所述折射棱镜及所述载物台在同一轴向上依次设置；

所述折射棱镜的一侧为平面，另一侧包括多个沿所述折射棱镜的径向依次嵌套的环形凸起。

进一步地，多个所述环形凸起设置在所述折射棱镜朝向所述相机的一侧。

进一步地，所述环形凸起沿所述折射棱镜的径向的截面为三角形。

进一步地，多个互相嵌套的所述环形凸起同心设置，且每一所述环形凸起的所述截面为直角三角形；

所述直角三角形的斜边朝向环形凸起的圆心。

进一步地，所述环形凸起远离所述平面的一侧由多段直线段依次连接而成；

不同的环形凸起具有一一对应的直线段，并且沿着所述折射棱镜的径向，一一对应的直线段的长度逐渐增加。

进一步地，所述直角三角形靠近所述平面的底角的范围为2-4度。

进一步地，相邻两个所述环形凸起之间的间隔相等。

进一步地，还包括镜头，所述镜头设置在所述相机及所述折射棱镜之间。

进一步地，还包括光源，所述光源设置在所述镜头及所述折射棱镜之间。

进一步地，所述光源为同轴光源。

本实用新型的有益效果在于：在同一轴向上依次设置相机、折射棱镜及载物台，其中载物台用于放置待测物，折射棱镜则包括平面，和多个互相嵌套的环形凸起形成的曲折面，在相机成像时，因棱镜和空气对光的折射率不同，在光穿过曲折面时会形成明暗相间的环形图，则若存在条状的凸起、条状的凹陷等与所需的平整外观不符的缺陷，缺陷部分所反射的光线通过曲折面之后都会发生偏移被投射在环形图上，被最后所形成的环形图放大偏差显得更加突出，即会在明暗相间的光圈上形成灰度异常的轮廓，将外观上的条状的缺陷在明暗相间的环形图上显示得更加明显，便于外观上缺陷的定位，从而能够高效检测出物体外观上的条状缺陷，特别适用于如压痕、划伤的检测。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种外观缺陷检测装置的正视图；

图2为本实用新型实施例的一种折射棱镜的俯视图；

图3为本实用新型实施例的一种折射棱镜的截面图；

图4为图3圈内的局部放大图；

标号说明：

1、CCD黑白相机；2、镜头；3、同轴光源；4、折射棱镜；5、载物台。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种外观缺陷检测装置，包括相机、折射棱镜及载物台；

所述相机、所述折射棱镜及所述载物台在同一轴向上依次设置；

所述折射棱镜的一侧为平面，另一侧包括多个沿所述折射棱镜的径向依次嵌套的环形凸起。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：在同一轴向上依次设置相机、折射棱镜及载物台，其中载物台用于放置待测物，折射棱镜则包括平面，和多个互相嵌套的环形凸起形成的曲折面，在相机成像时，因棱镜和空气对光的折射率不同，在光穿过曲折面时会形成明暗相间的环形图，则若存在条状的凸起、条状的凹陷等与所需的平整外观不符的缺陷，缺陷部分所反射的光线通过曲折面之后都会发生偏移被投射在环形图上，被最后所形成的环形图放大偏差显得更加突出，即会在明暗相间的光圈上形成灰度异常的轮廓，将外观上的条状的缺陷在明暗相间的环形图上显示得更加明显，便于外观上缺陷的定位，从而能够高效检测出物体外观上的条状缺陷，特别适用于如压痕、划伤的检测。

进一步地，多个所述环形凸起设置在所述折射棱镜朝向所述相机的一侧。

由上述描述可知，环形凸起设置在朝向相机的一侧，则待测物表面所反射的光纤若垂直于平面，只会有一次折射，避免周围的光线超出相机的拍照范围从而影响图像收集的完整性。

进一步地，所述环形凸起沿所述折射棱镜的径向的截面为三角形。

由上述描述可知，设置三角形的截面，使得明暗部分的间隔更加明显。

进一步地，多个互相嵌套的所述环形凸起同心设置，且每一所述环形凸起的所述截面为直角三角形；

所述直角三角形的斜边朝向环形凸起的圆心。

由上述描述可知，环形凸起互相嵌套，设置一个垂直于平面的凸起面即截面中垂直于平面的直角边，能够使得相邻的两个环形凸起最大程度靠近，缩小明暗间隔之间的间隙，从而提高检测的精度，直角三角形的斜边朝向圆心，则所折射的光线朝圆心的方向聚拢，避免待测物边界所反射的光线超出成像范围从而被漏检测的情况。

进一步地，所述直角三角形靠近所述平面的底角的范围为2-4度。

由上述描述可知，设置底角范围为2-4度，避免光线过于集中、明暗部对比剧烈从而使得灰度变化不易发现，反而使得检测精度降低的情况。

进一步地，相邻两个所述环形凸起之间的间隔相等。

由上述描述可知，设置相邻环形凸起之间的间隔相等，则所形成的环形图中明部之间的间隔和暗部之间的间隔也相等，便于发现因表面条状缺陷导致的灰度变化。

进一步地，还包括镜头，所述镜头设置在所述相机及所述折射棱镜之间。

由上述描述可知，镜头辅助相机成像，能够调整焦距、光圈等保证所得图像的清晰，易于后续进行分析和辨别。

进一步地，还包括光源，所述光源设置在所述镜头及所述折射棱镜之间。

由上述描述可知，设置光源通过折射棱镜照射载物台，为载物台提供充足的亮度，易于最终成像中暴露缺陷部。

进一步地，所述光源为同轴光源。

由上述描述可知，设置同轴光源发出平行光，避免了因外部照射光不与平面垂直时使得光线照射在载物台上不垂直，干扰表面缺陷部分漫反射判断的现象，从而提升检测缺陷检测结果的准确性。

上述一种外观缺陷检测装置适用于对表面平整度有要求的检测环境中，如多层复合的纳米晶成品的表面检测，以下通过具体的实施方式进行说明：

请参照图1，本实用新型的实施例一为：

一种外观缺陷检测装置，包括相机1、镜头2、光源3、折射棱镜4及载物台5；

相机1、镜头2、光源3、折射棱镜4及载物台5在同一轴向上依次设置，其中载物台用于放置待测物；

其中，光源3为同轴光源且光源3所发出的光线与折射棱镜的平面及载物台所在平面都垂直；

其中，折射棱镜的一侧为平面，另一侧包括沿所述折射棱镜的径向依次嵌套的环形凸起，且环形凸起所在的一侧靠近相机，即平面侧接收待测物表面的反射光线；

环形凸起包括一垂直于平面的凸起面，则沿环形的直径方向取环形凸起所得的截面为直角三角形，直角三角形的斜边朝向环形凸起的圆心，且其靠近平面的底角的范围为2-4度；

在一种可选的实施方式中，底角为3度；

相邻环形凸起之间的间隔相等；

在一种可选的实施方式中，相机为CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)黑白相机；

请参照图3及图4，在一种可选的实施方式中，凸起的俯视图为圆环状，且距离圆心越近的凸起高度越低；

在一种可选的实施方式中，所述环形凸起远离所述平面的一侧由多段直线段依次连接而成；不同的环形凸起具有一一对应的直线段，并且沿着所述折射棱镜的径向，一一对应的直线段的长度逐渐增加，则在在俯视下，相邻直线段的交点会形成由折射棱镜的圆心向外辐射的直线；

本实施例中一种外观缺陷检测装置的工作原理为：折射棱镜包括一平面和一有多个互相嵌套的环形凸起的曲折面，平面靠近载物台，则待测物表面所反射的光线由平面接收后经过曲折面被相机所捕捉，即平面上的一条直线上的点所反射的光线会经过不同的环形凸起或是相同环形凸起上的不同位置，从而对应最终环形图上不同的明环或暗环；若表面平整，则光带明暗规律，若出现条状缺陷如压痕、划痕等，则对应的多个环中部分位置会出现与环中其他位置不同的灰度，且根据光折射原理可以推算出，灰度异常的轮廓还会跟随压痕的尺寸大小同比例变化。

综上所述，本实用新型提供的一种外观缺陷检测装置，在同一轴向上依次设置相机、镜头、光源、折射棱镜及载物台。折射棱镜具有环形凸起，同轴光源所发射的光源与折射棱镜的平面垂直，使得光源垂直照射待测物，相机通过折射棱镜接收待测物表面的反射光，若待测物表面平整，则能够形成明暗相间的环形图，其中明部和暗部的灰度值相同，若出现条状缺陷压痕，则会出现灰度异常的轮廓，且该轮廓会随着压痕的尺寸同比例变化，则根据相机所得图像中灰度异常轮廓的数量和大小就能够获取压痕的尺寸和数量，实现对隐蔽性较高的条状缺陷的高效检测，同时匹配有镜头，能够调整焦距和曝光值等使得相机的最终成像更加清晰。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种外观缺陷检测装置，其特征在于，包括相机、折射棱镜及载物台；

所述相机、所述折射棱镜及所述载物台在同一轴向上依次设置；

所述折射棱镜的一侧为平面，另一侧包括多个沿所述折射棱镜的径向依次嵌套的环形凸起。

2.根据权利要求1所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，多个所述环形凸起设置在所述折射棱镜朝向所述相机的一侧。

3.根据权利要求1或2所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，所述环形凸起沿所述折射棱镜的径向的截面为三角形。

4.根据权利要求3所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，多个互相嵌套的所述环形凸起同心设置，且每一所述环形凸起的所述截面为直角三角形；

所述直角三角形的斜边朝向环形凸起的圆心。

5.根据权利要求4所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，所述环形凸起远离所述平面的一侧由多段直线段依次连接而成；

不同的环形凸起具有一一对应的直线段，并且沿着所述折射棱镜的径向，一一对应的直线段的长度逐渐增加。

6.根据权利要求5所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，所述直角三角形靠近所述平面的底角的范围为2-4度。

7.根据权利要求5所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，相邻两个所述环形凸起之间的间隔相等。

8.根据权利要求3所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，还包括镜头，所述镜头设置在所述相机及所述折射棱镜之间。

9.根据权利要求6所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，还包括光源，所述光源设置在所述镜头及所述折射棱镜之间。

10.根据权利要求6所述的一种外观缺陷检测装置，其特征在于，所述光源为同轴光源。

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