CN113376164A

CN113376164A - 一种表面划痕检测方法及装置

Info

Publication number: CN113376164A
Application number: CN202010166733.8A
Authority: CN
Inventors: 马宏
Original assignee: Juexin Electronics Wuxi Co ltd
Current assignee: Juexin Electronics Wuxi Co ltd
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-09-10

Abstract

本发明公开了一种表面划痕检测方法及装置，所述方法包括以下步骤：生成时序控制信号；根据所述时序控制信号，向待测件表面发射准直的照明光束；接收所述待测件表面的反射光，并对所述待测件表面成像；根据所述待测件表面成像信息，得到所述待测件表面的划痕信息，本发明采用时序电信号对不同照明单元进行控制，使***更为简单，控制更加灵活便捷和高效，从不同角度对待测件进行照明，使划痕的成像清晰度显著提高，漏检率大大降低。

Description

一种表面划痕检测方法及装置

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，特别涉及一种表面划痕检测方法及装置。

背景技术

在许多工业生产领域，如手机屏幕、手表玻璃壳、液晶显示屏、相机镜头等的生产过程中，都需要对其表面划痕进行检测，以确定产品是否满足质量要求。划痕的存在一方面会影响产品性能，如显示效果变差或影响成像效果等，另一方面影响产品的美观度，因此，是产品质量控制的重要环节。常规的表面划痕检测，通常是靠人工目检，这种方式不仅效率低下，人力成本高，而且对于许多细小划痕很容易漏检。随着工业自动化水平的不断提高，基于机器视觉的检测设备已越来越多，使检测效率大大提高，可检测的最小划痕可达到微米级。然而，由于表面划痕的不规则性，其形状、方向和尺寸都存在很大的随机性，往往需要在特定角度下进行照明才能获得较好的检测效果。目前通常采用平行光源进行照明，为了检测不同的划痕，需要通过移动和旋转机构改变光源的照明方向，这种方法检测效率低，***结构复杂。

因此急需新的检测装置来解决现有技术存在的问题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种表面划痕检测方法及装置，能够解决现有技术中检测***结构复杂并且检测效率低下的问题，可在极短时间内实现待测件表面不同角度的照明，降低漏检率，提高检测效率。

为了解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：

本发明提供一种表面划痕检测方法，包括以下步骤：

生成时序控制信号；

根据所述时序控制信号，向待测件表面发射准直的照明光束；

接收所述待测件表面的反射光，并对所述待测件表面成像；

根据所述待测件表面成像信息，得到所述待测件表面的划痕信息。

进一步地，根据所述时序控制信号，控制或改变所述照明光束的状态；

进一步地，所述表面成像的帧频大于等于所述时序控制信号的频率。

另一方面，本发明还提供一种表面划痕检测装置，用于执行上述提供的方法，所述装置包括：

照明控制模块，用于生成时序控制信号，并控制照明模块的工作状态；

照明模块，用于根据所述时序控制信号，向待测件表面发射准直的照明光束；

成像模块，用于接收所述待测件表面的反射光，并对所述待测件表面成像；

数据处理模块，用于根据所述待测件表面成像信息，通过计算分析得到所述待测件表面的划痕信息。

进一步地，所述装置还包括固定模块，用于固定所述照明模块和所述成像模块，所述照明模块和所述成像模块按照预设的空间相对关系设置，以使所述照明模块发射的照明光束经所述待测件反射后被所述成像模块接收。

进一步地，所述照明模块包括多个照明单元，所述多个照明单元按照预设布局固定在所述固定模块上，其中每个所述照明单元包括：

发光器件；

准直器件，用于将所述发光器件发出的光准直成***行光束。

进一步地，所述成像模块的响应谱段与所述照明模块发出的光波谱段相匹配。

作为可选地，所述预设布局为环形布局，所述成像模块设置在所述环形布局的中间位置。

作为可选地，所述环形布局为圆环排列、椭圆环排列和矩形环排列中的一种。

进一步地，所述成像模块的成像范围大于等于所述待测件的尺寸。

采用上述技术方案，本发明所述的一种表面划痕检测方法及装置具有如下有益效果：

1.本发明所述的一种表面划痕检测方法及装置，不需要采用复杂的机械机构对光源进行移动或旋转，而是采用时序电信号对不同照明单元进行控制，不仅使***更为简单，而且控制更加灵活便捷和高效，从而使检测效率显著提高。

2.本发明所述的一种表面划痕检测方法及装置，从不同角度对待测件进行照明，使沿不同方向的划痕都能获得良好的照明效果，划痕的成像清晰度显著提高，漏检率大大降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1本发明所述的一种表面划痕检测方法的步骤图；

图2本发明所述的一种表面划痕检测装置的结构示意图；

图3本发明所述的一种表面划痕检测装置中照明单元的结构示意图；

图4本说明书一个实施例提供的一种表面划痕检测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

在现有技术中，对产品表面划痕的检测，由于表面划痕的不规则性，其形状、方向和尺寸都存在很大的随机性，往往需要在特定角度下进行照明才能获得较好的检测效果，需要通过移动和旋转机构改变光源的照明方向，这种方法检测效率低，***结构复杂。因此本说明书的一个实施例提供一种表面划痕检测方法，所述方法能够极短时间内实现待测件表面不同角度的照明，降低漏检率，提高检测效率。

首先，本方法可以为各种不同材质的工件或产品提供检测，如玻璃板、金属件、半导体材料等

具体地，如图1所示，所述方法包括以下步骤：

S1：生成时序控制信号；

在有产品或工件需要检测时，将待测件放置在检测位上，根据需要设置一定频率的时序控制信号，所述时序控制信号可以是电信号也可以是无线控制信号，根据不同的检测要求而设置。

S2：根据所述时序控制信号，向待测件表面发射准直的照明光束；

所述时序控制信号可以用来控制照明模块的工作状态，比如所述照明模块可以包括多个照明单元，将多个所述照明单元环形设置，通过时序控制信号控制照明单元工作，使其周期性点亮或熄灭，在任意时刻只有一个照明单元被点亮，其它照明单元熄灭；当下一个时序信号到达时，另一照明单元被点亮，其它照明单元熄灭，按照该方式依次点亮各个照明单元，直至完成所有照明单元的点亮，就可以实现360°范围的照明，以实现对不同方向划痕的检测。每个照明单元与待测件表面成一定角度，以确保照明光束经待测件反射后能够被相机镜头接收从而使成像清晰。

S3：接收所述待测件表面的反射光，并对所述待测件表面成像；

照明光束照射到待测件表面时会发生反射，通过接收待测件表面的反射光可以待测件表面成像，具体地，可以包括如下步骤：

S31：根据所述时序控制信号，控制或改变所述照明光束的状态；

由于照明模块的工作状态是受时序控制信号控制的，因此，可以通过设置合适的时序控制信号，来控制每个照明单元的发光时长和频率；另外

S32：成像模块按照一定的帧频，获取待测件表面的图像

为了确保每个照明单元发光期间，至少可获得一幅图像，所述成像模块的接收频率应该大于等于时序控制信号的频率。

S4：根据所述待测件表面成像信息，得到所述待测件表面的划痕信息。

基于不同角度的待测件表面的划痕信息，数据处理模块通过图像识别、分析、计算、融合等处理，最终得到整个待测件表面的划痕信息。

另一方面，本说明书的一个实施例还提供一种表面划痕检测装置，用于执行上述提供的表面划痕检测方法，具体地，如图2到3所示，所述装置包括：

在一些实施例中，所述装置还包括固定模块，用于固定所述照明模块和所述成像模块，使所述照明模块和所述成像模块之间保持特定的空间相对关系，以使所述照明模块发射的照明光束经所述待测件反射后被所述成像模块接收。

进一步地，采用多个照明单元按照一定的空间布局组成照明单元阵列，如按照圆环排列或椭圆环排列，或矩形环排列，并将所述反射光获取模块设置在上述环形布局的中间位置。每个照明单元发出的光束被准直为准平行光，以尽量减少杂散光，提高信噪比。作为可选地，每个所述照明单元可以包括发光器件，用于产生照明光束；准直器件，用于将所述发光器件发出的光准直成***行光束。当然了，所述照明单元也可直接产生准直光束，并向待测件发射。

示例性地，如图4所示，本说明书的一个实施例提供一种表面划痕检测装置，所述装置包括固定单元1，多个照明单元2，相机3，光源控制器4，数据处理单元5，其中固定单元1，用于将所有照明单元2按照一定的布局和照射方向固定，并将相机3固定于所有照明单元2组成的阵列的中间位置，使照明单元2发出的光经反射后可被相机3接收，当然了，所述固定单元1还可以包括固定盘，用于将待测件6固定便于检测。

作为可选地，本实施例中，将8个照明单元2按照圆环形布局固定在光源固定单元1上，相机3固定在光源固定单元1的中央位置，各照明单元的光轴与相机3的光轴有一夹角，本实施例中该夹角为15°，对于不同的相机参数，该夹角不同，需根据成像距离和相机的视场角来确定，以确保各照明单元发出的光经过待测件反射后的光束能够被相机接收。

照明单元2，用于发出准直光束用于照明，包含发光器件和准直器件，其中准直器件将发光器件发出的光准直成***行光束。发光器件可以是LED光源，也可以是激光光源，也可以采用其它类型的光源。

各照明单元与光源控制器4连接，光源控制器4能够产生时序控制信号，用于控制各照明单元的供电状态，使其按照一定的周期点亮或熄灭。光源控制器4与数据处理单元5连接，数据处理单元5可以是一套计算机***，通过上位机软件对光源控制器4来控制或调节，便于调节时序信号的特征以改变各照明单元的通断时间，获得最佳图像效果。数据处理单元5还同时与相机3连接，相机3获得的图像传输至数据处理单元进行存储、处理和分析，通过特定的图像识别算法来得到待测件表面的划痕信息。

相机3，用于接收来自待测件的反射光并对待测件表面成像，实现对划痕的检测。

本实施例中，相机3可以是CCD相机，通过产生时序信号控制各照明单元的点亮或熄灭，时序信号的周期应与相机的帧频满足一定的关系，即相机帧频大于或等于时序信号频率：f_c≥f_s，以确保在每个照明单元被点亮期间，至少应能够获得一幅图像。相机3的视场范围大于待测件的尺寸，且相机的空间分辨率小于待测划痕的宽度，能够将待测件6表面的划痕全部检测出来，同时还能提高检测的精密度和准确度。

需要说明的是，照明单元2发出的光波谱段应与相机3的响应谱段相匹配，如采用可见光LED光源时，应采用可见光相机来成像；如采用激光光源，则相机的响应谱段要包含激光波长。

本实施例中所述装置既可用于少量待测件检测，也可用于生产线上大批量在线检测。当大批量检测时，可采用传送带来送料，将待测件置于传送带上依次送至相机下方检测区域进行自动检测。此时可采用两种工作方式，一种是短暂停留式工作方式，即依次将每个待测件送至检测区域内，传送带短暂停留一段时间，该停留时间至少应为一个照明周期，即所有照明单元被依次点亮一遍所需的时间，该时间也就是每个待测件的检测时间。另一种是无停留式，即在待测件连续移动过程中进行快速检测，这种方式需要足够高的相机帧频，且所述数据处理单元5应具备一定的图像消模糊功能，以避免图像移动模糊造成的清晰度下降。数据处理单元5的自动化分析软件可对每个待测件的图像进行实时分析和识别，并给出检测结果，实现自动化检测。

通过上述提供的一种表面划痕检测方法及装置可以取得如下有益效果：

1)本发明所述的一种表面划痕检测方法及装置，不需要采用复杂的机械机构对光源进行移动或旋转，而是采用时序电信号对不同照明单元进行控制，不仅使***更为简单，而且控制更加灵活便捷和高效，从而使检测效率显著提高。

2)本发明所述的一种表面划痕检测方法及装置，从不同角度对待测件进行照明，使沿不同方向的划痕都能获得良好的照明效果，划痕的成像清晰度显著提高，漏检率大大降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种表面划痕检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

生成时序控制信号；

接收所述待测件表面的反射光，并对所述待测件表面成像；

2.根据权利要求1所述的一种表面划痕检测方法，其特征在于，所述根据所述时序控制信号，向待测件表面发射准直的照明光束包括：

根据所述时序控制信号，控制或改变所述照明光束的状态。

3.根据权利要求2所述的一种表面划痕检测方法，其特征在于，所述表面成像帧频大于等于所述时序控制信号的频率。

4.一种表面划痕检测装置，用于执行权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述装置包括：

数据处理模块，用于根据所述待测件表面成像信息，得到所述待测件表面的划痕信息。

5.根据权利要求4所述的一种表面划痕检测装置，其特征在于，还包括固定模块，用于固定所述照明模块和所述成像模块，所述照明模块和所述成像模块按照预设的空间相对关系设置，以使所述照明模块发射的照明光束经所述待测件反射后被所述成像模块接收。

6.根据权利要求4所述的一种表面划痕检测装置，其特征在于，所述成像模块的响应谱段与所述照明模块发出的光波谱段相匹配。

7.根据权利要求4所述的一种表面划痕检测装置，其特征在于，所述照明模块包括多个照明单元，所述多个照明单元按照预设布局固定在所述固定模块上，其中每个所述照明单元包括：

发光器件；

准直器件，用于将所述发光器件发出的光准直成***行光束。

8.根据权利要求7所述的一种表面划痕检测装置，其特征在于，所述预设布局为环形布局，所述成像模块设置在所述环形布局的中间位置。

9.根据权利要求8所述的一种表面划痕检测装置，其特征在于，所述环形布局为圆环排列、椭圆环排列和矩形环排列中的一种。

10.根据权利要求4所述的一种表面划痕检测装置，其特征在于，所述成像模块的成像范围大于等于所述待测件的尺寸。