CN116559199A - 基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置及检测方法。薄膜缺陷检测装置用于检测待测薄膜是否具有缺陷，包括沿第一方向依次设置的光源、第一线偏振片、第二线偏振片和相机，待测薄膜位于第一线偏振片和第二线偏振片之间，第一方向与待测薄膜所在平面交叉，第一线偏振片的透射轴和第二线偏振片的透射轴呈第一预设夹角；光源出射的照明光线，经过第一线偏振片透射后变为第一线偏振光，第一线偏振光经过待测薄膜透射后，在经过第二线偏振片部分透射后入射至相机，相机根据接收到的光线成像。本发明实施例的技术方案采用直透射+组合偏光片的技术，可以解决对于分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷的检出。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜测试技术领域，尤其涉及一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置及检测方法。
背景技术
目前在薄膜基材行业中，瑕疵检测的要求越来越高，普及型越来越广泛。通常的瑕疵检测大多采用背光检测，比如直透射亮场对于异物类的瑕疵（比如黑点、蚊虫、杂质等）的检测效果最佳；直透射可以解决带有立体感的一些瑕疵（比如凹坑、凸点、褶皱等）的检出；鱼眼技术可以非常好的解决划伤类缺陷的检出。但是对于分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷缺乏合适的检出手段。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置及检测方法，该薄膜缺陷检测装置采用直透射+组合偏光片的技术，可以解决对于分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷的检出。
根据本发明的一方面，提供了一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置，用于检测待测薄膜是否具有缺陷，所述薄膜缺陷检测装置包括沿第一方向依次设置的光源、第一线偏振片、第二线偏振片和相机，所述待测薄膜位于所述第一线偏振片和所述第二线偏振片之间，所述第一方向与所述待测薄膜所在平面交叉，所述第一线偏振片的透射轴和所述第二线偏振片的透射轴呈第一预设夹角；
所述光源出射的照明光线，经过所述第一线偏振片透射后变为第一线偏振光，所述第一线偏振光经过所述待测薄膜透射后，在经过所述第二线偏振片部分透射后入射至所述相机，所述相机根据接收到的光线成像。
可选的，还包括转动结构，所述转动结构用于带动所述第一线偏振片和/或所述第二线偏振片以第二方向为轴旋转，以调整所述第一线偏振片的透射轴和所述第二线偏振片的透射轴的夹角；
其中，所述第一线偏振片和所述第二线偏振片平行，所述第二方向与所述第一线偏振片所在平面垂直。
可选的，所述第一预设夹角大于或等于45°，小于或等于75°。
可选的，所述第一线偏振光垂直入射至所述待测薄膜。
可选的，所述第一线偏振光以第二预设夹角斜入射至所述待测薄膜。
可选的，所述第二预设夹角大于或等于45°，小于或等于60°。
可选的，所述光源包括发光二极管灯板以及位于所述发光二极管灯板出光侧的扩散膜和聚光棒。
可选的，所述相机包括定焦镜头和位于所述定焦镜头背离所述待测薄膜一侧的感光元件，所述第二线偏振片透射的光线经过所述定焦镜头后入射至所述感光元件。
可选的，所述第一线偏振片包括工业偏光膜或偏光玻璃。
根据本发明的另一方面，提供了一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测方法，利用上述的薄膜缺陷检测装置执行，所述薄膜缺陷检测方法包括：
光源出射照明光线，所述照明光线入射至第一线偏振片；
所述第一线偏振片透射所述照明光线，并将所述照明光线转换为第一线偏振光，所述第一线偏振光入射至待测薄膜并透射后至第二线偏振片；
相机采集所述第二线偏振片的透射光线并采集图像；
根据所述图像，检测所述待测薄膜是否存在缺陷。
本发明实施例提供的薄膜缺陷检测装置，用于检测待测薄膜是否具有缺陷，薄膜缺陷检测装置包括沿第一方向依次设置的光源、第一线偏振片、第二线偏振片和相机，待测薄膜位于第一线偏振片和第二线偏振片之间，第一方向与待测薄膜所在平面交叉，第一线偏振片的透射轴和第二线偏振片的透射轴呈第一预设夹角；光源出射的照明光线，经过第一线偏振片透射后变为第一线偏振光，第一线偏振光经过待测薄膜透射后，在经过第二线偏振片部分透射后入射至相机，相机根据接收到的光线成像。通过在直透射检测环境下增加第一线偏振片和第二线偏振片的组合，设置第一线偏振片的透射轴和第二线偏振片的透射轴具有第一预设夹角，以滤除干扰光，从而检出材料分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。
图1为现有技术中一种薄膜缺陷检测装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图；
图6和图7分别为部分样品利用现有技术和本发明实施例提供的薄膜缺陷检测装置检测后的结果对比示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当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、***、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。
图1为现有技术中一种薄膜缺陷检测装置的结构示意图，参考图1，该薄膜缺陷检测装置为直透射检测装置，包括光源1和相机2，待测薄膜3设置于光源1和相机2之间，检测时利用光源1照射待测薄膜3，并用相机2采集图像，然后利用图像识别技术识别待测薄膜3是否存在缺陷。但这种检测技术难以检测出分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷。
为了解决以上问题，本发明实施例提供一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置。图2为本发明实施例提供的一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图，该薄膜缺陷检测装置用于检测待测薄膜是否具有缺陷，其中待测薄膜可以为聚碳酸酯（PC）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）及其相关复合膜材，要检测的缺陷包括分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷。参考图2，本实施例提供的薄膜缺陷检测装置包括沿第一方向x依次设置的光源10、第一线偏振片20、第二线偏振片30和相机40，待测薄膜50位于第一线偏振片20和第二线偏振片30之间，第一方向x与待测薄膜50所在平面交叉，第一线偏振片30的透射轴和第二线偏振片40的透射轴呈第一预设夹角α；光源出射的照明光线a，经过第一线偏振片20透射后变为第一线偏振光b，第一线偏振光b经过待测薄膜50透射后，在经过第二线偏振片40部分透射后入射至相机40，相机40根据接收到的光线成像。
可以理解的是，线偏振片组合中透射轴的夹角非常重要，当两个线偏振片的透射轴平行时，透光性最强；当两个线偏振片的透射轴垂直时，透光性最差。本实施例中，光源10出射非偏振的自然光a，经过第一线偏振片10透射后形成偏振方向与第一线偏振片20的透射轴方向平行的线偏振光b，通过设置第一线偏振片20的透射轴和第二线偏振片30的透射轴具有第一预设夹角α，有利于滤除干扰光，实现分子应力造成的缺陷的检测。其中，可选的，第一预设夹角α大于或等于45°，小于或等于75°，具体实施时可以根据待测薄膜50的光学特性调整。例如待测薄膜50的厚度不同，第一预设夹角不同，具体实施时可以根据实际实验测试时选择第一预设夹角的大小。
本发明实施例的技术方案，通过在直透射检测环境下增加第一线偏振片和第二线偏振片的组合，设置第一线偏振片的透射轴和第二线偏振片的透射轴具有第一预设夹角，以滤除干扰光，从而检出材料分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷。
在另一实施例中，可选的，薄膜缺陷检测装置还包括转动结构，转动结构用于带动第一线偏振片和/或第二线偏振片以第二方向为轴旋转，以调整第一线偏振片的透射轴和第二线偏振片的透射轴的夹角；其中，第一线偏振片和第二线偏振片平行，第二方向与第一线偏振片所在平面垂直。
对于不同的待测薄膜，检测效果最好的第一预设夹角可能不同，因此本实施例通过设置转动结构，可以在检测时调整两个线偏振片透射轴的夹角，以使本实施例提供的薄膜缺陷检测装置适用于不同的待测薄膜检测，或者在检测某一待测薄膜时调整夹角，以达到更高的检测精度。
示例性的，以转动结构带动第二线偏振片旋转为例，图3为本发明实施例提供的另一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图，参考图3，该薄膜检测装置还包括转动结构60，转动结构60带动第二线偏振片沿第二方向y的轴线旋转，以调整两个偏振片的透射轴的夹角。
需要说明的是，在其他实施例中，可以设置转动结构60带动第一线偏振片20旋转，或者带动第一线偏振片20和第二线偏振片30旋转，具体实施时可以根据实际情况设计，本发明实施例对此不作限定。
可选的，继续参考图2，第一线偏振光b垂直入射至待测薄膜50。即检测光线正入射至待测薄膜50，给待测薄膜50提供背光以检测缺陷。
由于在某些情况下，正入射可能无法检测某些缺陷或检测精度不够，在另一实施例中，可选的，第一线偏振光以第二预设夹角斜入射至待测薄膜。
示例性的，图4为本发明实施例提供的又一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图，参考图4，第一线偏振光b以第二预设夹角β斜入射至待测薄膜50，以提高待测薄膜的检测精度。
可选的，第二预设夹角β大于或等于45°，小于或等于60°。具体实施时可以根据实际情况选择，本发明实施例对此不作限定。
图5为本发明实施例提供的又一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置的结构示意图，参考图5，可选的，光源10包括发光二极管灯板11以及位于发光二极管灯板11出光侧的扩散膜12和聚光棒13。其中发光二极管灯板11上设置有多个发光二极管，例如在某一实施例中，光源采用Wintriss生产的LED灯条，里面采用LED灯板组合，使用48VDC电源，电流可以调节；结构内增加了扩散膜12和聚光棒13，可以在灯板中心形成高亮度、均匀一致的线性照明。
可选的，继续参考图5，相机40包括定焦镜头41和位于定焦镜头41背离待测薄膜50一侧的感光元件42，第二线偏振片30透射的光线经过定焦镜头41后入射至感光元件42。例如在某一实施例中，定焦镜头41采用Rodogon f=80mm光学镜头，对光线的敏感度非常好，感光元件42采用Wintriss OPSIS8000智能相机，可以实现最高每秒钟80000行图像的抓取。可选的，第一线偏振片20包括工业偏光膜或偏光玻璃，其中偏光玻璃为硬质材料，具有更好的效果，第二线偏振片30采用ZOMEI CPL40.5mm偏振镜，具有99.5%的透光率和99.3%的偏光率。
通过实验检测发现，现有技术中在直透射检测环境下，抛光不均和疤样缺陷类型是无法检出的；而在增加了双偏振片后，缺陷可以检出，并且在双偏光夹角调整到67.5度（亮度降低75%）时，检出效果最佳。利用本实施例提供的薄膜缺陷检测装置，缺陷实际检出能力由65%提升到95%以上，而针对抛光不均、疤样、水波纹等分子应力的缺陷检出率在99%以上。
表1和表2分别为利用现有技术和本发明实施例提供的薄膜缺陷检测装置进行检测后的对比结果，其中A表示可以检出，B表示中等检出，C表示无法检出。图6和图7分别为部分样品利用现有技术和本发明实施例提供的薄膜缺陷检测装置检测后的结果对比示意图，由表1、表2、图6和图7可知，本发明实施例提供的薄膜缺陷检测装置对于分子应力造成的缺陷具有良好的检测能力。
| 样品 | 缺陷名称 | 直透射 | 直透射+双偏光亮度降低50% | 直透射+双偏光亮度降低75% |
| 1 | 横纹 | B | C | C |
| 2 | 水波纹 | B | A | A |
| 3 | 油滴 | C | C | A |
| 4 | 纵纹 | C | A | A |
| 5 | 纵纹 | C | C | C |
| 6 | Z型抛光不均 | B | A | A |
| 7 | 抛光不均 | B | A | A |
| 8 | 水滴抛光不均 | C | A | A |
| 9 | 边缘纵向抛光不均 | C | A | A |
| 10 | 条状抛光不均 | C | A | A |
表1
| 样品 | 缺陷名称 | 斜透射+相机与样品夹角45° | 直透射+双偏光亮度降低50%+相机与样品夹角45° | 直透射+双偏光亮度降低75%+相机与样品夹角45° |
| 1 | 横纹 | B | B | B |
| 2 | 水波纹 | B | A | A |
| 3 | 油滴 | C | B | B |
| 4 | 纵纹 | C | B | B |
| 5 | 纵纹 | B | B | B |
| 6 | Z型抛光不均 | B | A | A |
| 7 | 抛光不均 | B | A | A |
| 8 | 水滴抛光不均 | C | A | A |
| 9 | 边缘纵向抛光不均 | A | A | A |
| 10 | 条状抛光不均 | C | A | A |
表2
基于同样的发明构思，本发明实施例还提供一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测方法，利用上述实施例提供的任意一种薄膜缺陷检测装置执行，薄膜缺陷检测方法包括：
光源出射照明光线，照明光线入射至第一线偏振片；
第一线偏振片透射照明光线，并将照明光线转换为第一线偏振光，第一线偏振光入射至待测薄膜并透射后至第二线偏振片；
相机采集第二线偏振片的透射光线并采集图像；
根据图像，检测待测薄膜是否存在缺陷。
本发明实施例提供的基于机器视觉的薄膜缺陷检测方法，通过在直透射检测环境下增加第一线偏振片和第二线偏振片的组合，设置第一线偏振片的透射轴和第二线偏振片的透射轴具有第一预设夹角，以滤除干扰光，从而检出材料分子应力造成的抛光不均、疤样、水波纹和纵纹类缺陷。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，用于检测待测薄膜是否具有缺陷，所述薄膜缺陷检测装置包括沿第一方向依次设置的光源、第一线偏振片、第二线偏振片和相机，所述待测薄膜位于所述第一线偏振片和所述第二线偏振片之间，所述第一方向与所述待测薄膜所在平面交叉，所述第一线偏振片的透射轴和所述第二线偏振片的透射轴呈第一预设夹角；
所述光源出射的照明光线，经过所述第一线偏振片透射后变为第一线偏振光，所述第一线偏振光经过所述待测薄膜透射后，在经过所述第二线偏振片部分透射后入射至所述相机，所述相机根据接收到的光线成像。
2.根据权利要求1所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，还包括转动结构，所述转动结构用于带动所述第一线偏振片和/或所述第二线偏振片以第二方向为轴旋转，以调整所述第一线偏振片的透射轴和所述第二线偏振片的透射轴的夹角；
其中，所述第一线偏振片和所述第二线偏振片平行，所述第二方向与所述第一线偏振片所在平面垂直。
3.根据权利要求1所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，所述第一预设夹角大于或等于45°，小于或等于75°。
4.根据权利要求1所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，所述第一线偏振光垂直入射至所述待测薄膜。
5.根据权利要求1所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，所述第一线偏振光以第二预设夹角斜入射至所述待测薄膜。
6.根据权利要求5所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，所述第二预设夹角大于或等于45°，小于或等于60°。
7.根据权利要求1所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，所述光源包括发光二极管灯板以及位于所述发光二极管灯板出光侧的扩散膜和聚光棒。
8.根据权利要求1所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，所述相机包括定焦镜头和位于所述定焦镜头背离所述待测薄膜一侧的感光元件，所述第二线偏振片透射的光线经过所述定焦镜头后入射至所述感光元件。
9.根据权利要求1所述的薄膜缺陷检测装置，其特征在于，所述第一线偏振片包括工业偏光膜或偏光玻璃。
10.一种基于机器视觉的薄膜缺陷检测方法，其特征在于，利用权利要求1~9任一所述的薄膜缺陷检测装置执行，所述薄膜缺陷检测方法包括：
光源出射照明光线，所述照明光线入射至第一线偏振片；
所述第一线偏振片透射所述照明光线，并将所述照明光线转换为第一线偏振光，所述第一线偏振光入射至待测薄膜并透射后至第二线偏振片；
相机采集所述第二线偏振片的透射光线并采集图像；
根据所述图像，检测所述待测薄膜是否存在缺陷。
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