CN216284966U - 一种表面缺陷检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种表面缺陷检测装置，包括相机、透镜及载物台；相机、透镜及载物台在同一轴向上依次设置；透镜位于轴向上的两侧为平面；透镜内包括均匀排布的多个遮光块；本实用新型在相机成像时，若表面平整，表面所反射的光线垂直于平面，则所成的图像应该与透镜的俯视图像完全相同，若表面有凹陷、凸起等缺陷，则表面反射入透镜中的光线会出现漫反射的现象，又因透镜和空气对光的折射率不同，则所成的图像与透镜的俯视图像出现不同，不同的地方就是缺陷存在的地方，在缺陷与背景同颜色时能够通过遮光块的形变判断缺陷的位置，从而通过相机获取相应图像就能够获取缺陷位置，提高了表面缺陷与背景同色时的检测效率。

Description

一种表面缺陷检测装置

技术领域

本实用新型涉及缺陷检测领域，尤其涉及一种表面缺陷检测装置。

背景技术

纳米晶因有着较高的磁导率和饱和磁感应强度，是较为理想的导磁和电磁屏蔽材料，在无线充电技术中逐渐变为一种常用材料。但是纳米晶的电阻率小，损耗高，在充电过程中会降低材料的充电效率；因此在实际使用过程中通常会引入碎磁工艺，即将纳米晶分割成一个个小的单元之后再进行应用，从而减少充电过程中的损耗，提高效率。

纳米晶带材经过碎磁辊碾压后，会有少量碎屑颗粒产生。纳米晶成品由多层复合而成，中间夹杂异物颗粒后会出现表面鼓包，纳米晶颗粒鼓包的存在可能会刺破接收端线圈的绝缘层，导致充电效率降低；也可能因厚度超标，在充电过程中造成电池***，故在生产过程中通常都会采用相应检测措施避免缺陷产品出厂。

目前常用的检测手段是使用3D探针检测物料厚度，并结合2D相机检测物料表面不良。但由于3D探针是点接触，其工作的方式为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，但是异物颗粒导致的鼓包不良是随机分别在物料表面，通常并不存在规律性，此时使用3D探针不能高效彻底的检测此项不良。而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，当物料表面有小的鼓包凸起，因鼓包和物料为同种材料，故相机从正投影无法检测出单色表面凸起与背景的差异，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：提供一种表面缺陷检测装置，能够准确检测出异物颗粒导致的鼓包。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种表面缺陷检测装置，包括相机、透镜及载物台；

所述相机、所述透镜及所述载物台在同一轴向上依次设置；

所述透镜位于所述轴向上的两侧为平面；

所述透镜内包括均匀排布的多个遮光块。

进一步地，所述多个所述遮光块完全相同。

进一步地，所述遮光块为不透光的圆柱体。

进一步地，所述遮光块的高小于所述透镜的厚度，且所述遮光块的高垂直于所述平面。

进一步地，所述遮光块为阵列排布。

进一步地，相邻两个所述遮光块之间的距离相等。

进一步地，还包括镜头，所述镜头设置在所述相机及所述透镜之间。

进一步地，所述光源为同轴光源。

进一步地，所述相机为CCD黑白相机。

本实用新型的有益效果在于：相机、透镜及载物台在同一轴向上依次设置，载物台用于放置待测物，透镜的轴向上的两侧都为平面，透镜中设置有均匀排布的多个遮光块，则在相机成像时，若表面平整，表面所反射的光线垂直于平面，则所成的图像应该与透镜的俯视图像完全相同，若表面有凹陷、凸起等缺陷，则表面反射入透镜中的光线不会垂直穿过透镜，会在遮光块表面出现漫反射的现象，又因透镜和空气对光的折射率不同，则所成的图像与透镜的俯视图像出现不同，不同的地方就是鼓包存在的地方，在鼓包与背景同颜色时能够通过遮光块的形变判断鼓包的位置，从而通过相机获取相应图像就能够获取缺陷位置，实现了异物颗粒所导致的鼓包的准确检测。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种表面缺陷检测装置的正视图；

图2为本实用新型实施例的一种透镜的剖视图；

图3为本实用新型实施例的一种透镜的俯视图；

图4为本实用新型实施例的一种鼓包图像示意图；

图5为本实用新型实施例的一种缺陷检测装置的原理示意图；

标号说明：

1、CCD黑白相机；2、镜头；3、同轴光源；4、透镜；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1，一种表面缺陷检测装置，其特征在于，包括相机、透镜及载物台；

所述相机、所述透镜及所述载物台在同一轴向上依次设置；

所述透镜位于所述轴向上的两侧为平面；

所述透镜内包括均匀排布的多个遮光块。

从上述描述可知，本实用新型的有益效果在于：相机、透镜及载物台在同一轴向上依次设置，载物台用于放置待测物，透镜的轴向上的两侧都为平面，透镜中设置有均匀排布的多个遮光块，则在相机成像时，若表面平整，表面所反射的光线垂直于平面，则所成的图像应该与透镜的俯视图像完全相同，若表面有凹陷、凸起等缺陷，则表面反射入透镜中的光线不会垂直穿过透镜，会在遮光块表面出现漫反射的现象，又因透镜和空气对光的折射率不同，则所成的图像与透镜的俯视图像出现不同，不同的地方就是鼓包存在的地方，在鼓包与背景同颜色时能够通过遮光块的形变判断鼓包的位置，从而通过相机获取相应图像就能够获取缺陷位置，实现了异物颗粒所导致的鼓包的准确检测。

进一步地，所述多个所述遮光块完全相同。

由上述描述可知，设置完全相同的遮光块，使得相机所拍摄的俯视图上暗部的大小和形状都相同，便于发现因表面缺陷引起的暗部排列不规律的问题。

进一步地，所述遮光块为不透光的圆柱体。

由上述描述可知，使用圆柱体作为遮光块，圆柱体的顶面为圆形，与侧面的区别较大，便于从图像中发现畸变的现象，有利于表面缺陷的高效率发现。

进一步地，所述遮光块的高小于所述透镜的厚度，且所述遮光块的高垂直于所述平面。

由上述描述可知，遮光块的高与透镜的平面垂直，则在表面平整时相机所获得的图像中只会出现遮光块的底面投影，便于比对发现缺陷位置对应的畸变。

进一步地，所述遮光块为阵列排布。

由上述描述可知，阵列排布的遮光块能够最大效率扩大有效检测范围，且规律排布的遮光块使得因缺陷所出现的不规律位置易于被发现和定位。

进一步地，相邻两个所述遮光块之间的距离相等。

由上述描述可知，相邻两个遮光块之间的距离相等，使得在不同方向上的检测精度相同，避免有的位置能够发现的一定尺寸的缺陷在另一个位置无法被发现的情况。

进一步地，还包括镜头，所述镜头设置在所述相机及所述透镜之间。

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平面折射棱镜之间。

由上述描述可知，设置光源通过透镜照射载物台，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。

进一步地，所述相机为CCD黑白相机。

由上述描述可知，使用CCD黑白相机，其体积小且不受磁场影响，适应于较为复杂的生产环境，且黑白相机能够在一定程度上排除环境颜色的干扰，提升缺陷检测结果的准确性。

上述一种平面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-图3，本实用新型的实施例一为：

一种表面缺陷检测装置，包括相机1、镜头2、光源3、透镜4及载物台5；

相机1、镜头2、光源3、透镜4及载物台5在同一轴向上依次设置，即光源3发出的光线通过透镜4照射到载物台上的待测物，相机1通过透镜4接收载物台5上的待测物所反射的光线；

透镜位于所述轴向上的两侧为平面；透镜内包括均匀排布的多个遮光块，遮光块的高小于透镜的厚度，且所述遮光块的高垂直于平面；

在一种可选的实施方式中，遮光块为阵列排布，其也可为螺旋排布等其余均匀排布方式；

请参照图2及图3，在一种可选的实施方式中，遮光块为不透光的圆柱体，圆柱体在透镜中呈阵列排布且相邻两个圆柱体之间的距离相等，且该距离可根据不同的精度要求进行设定；

在一种可选的实施方式中，光源为同轴光源，相机为CCD(Charge CoupledDevice，电荷耦合器件)黑白相机；

本实施例中一种表面缺陷检测装置的工作原理为：同轴光源发射同轴光线，与透镜的平面垂直，则光线通过透镜的两个平面时都不会发生折射，垂直射入下方的载物台上的待测物，若待测物的表面平整，则会将入射光线反射回透镜，此时入射光线也垂直于透镜的平面，则相机在拍摄时只能拍摄到透镜内遮光块的底面，所得到的遮光块图像与透镜的俯视图中遮光块的图像相同，而若待测物的表面存在鼓包，光线在入射待测物表面后所反射的光线不会垂直于透镜的平面，进而使得待测物表面反射的光线在透镜内的遮光块表面发生反射，最终使得光线穿出透镜时不与透镜靠近相机一侧的平面垂直，在透镜中光线发生折射，从而导致相机所得到的图像相较于透镜的俯视图出现畸变；

具体的，请参照图5，鼓包表面反射向上的光线与法线存在一个夹角S1，光线可以射到圆柱体表面经圆柱表面反射到采集相机中，光干涉合成后会出现圆柱倾斜的假象，凹点同理，由此可以从相机的最终成像中判断物料表面不平有鼓包和凹点；

如，请参照图4，其中圆形部分为鼓包示意图，实际相机拍摄中由于是正面拍摄且鼓包与背景的其他部分材质相同，故鼓包的颜色也与背景其他部分相同，无法看见该鼓包，可以看出，鼓包附近的圆柱体图像相较于俯视图发生畸变，能够看到圆柱体的侧面。

综上所述，本实用新型提供的一种表面缺陷检测装置，设置有两个相对平面的透镜，且在透镜内设置遮光块，同时同轴光源发射的光穿过透镜到达位于载物台表面的待测物，相机所接收到的图像也是待测物表面反射的光经过透镜后形成的，则若表面平整，因光线全程都是垂直穿过透镜的两个平面，所获取到的图像上遮光块的分布会与透镜俯视图相同，而若表面出现鼓包，则光线会在表面发生漫反射，从而使得待测物表面反射出的光线在进入透镜后发生折射，从而影响最终相机所获取的图像中遮光块的形态，根据光的折射原理可以计算出，鼓包/凸起周围的圆柱向外扩张，凹陷周围的圆柱向内聚拢，则通过检测圆柱的形变状态检测得到待测物表面的平整度，特别在表面缺陷与背景同色的情况下，能够高效率地发现待测物表面缺陷。

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)

1.一种表面缺陷检测装置，其特征在于，包括相机、透镜及载物台；

所述相机、所述透镜及所述载物台在同一轴向上依次设置；

所述透镜位于所述轴向上的两侧为平面；

所述透镜内包括均匀排布的多个遮光块。

2.根据权利要求1所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，所述多个所述遮光块完全相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，所述遮光块为不透光的圆柱体。

4.根据权利要求1或2所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，所述遮光块的高小于所述透镜的厚度，且所述遮光块的高垂直于所述平面。

5.根据权利要求4所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，所述遮光块为阵列排布。

6.根据权利要求4所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，相邻两个所述遮光块之间的距离相等。

7.根据权利要求1或2所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，还包括镜头，所述镜头设置在所述相机及所述透镜之间。

8.根据权利要求6所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，还包括光源，所述光源设置在所述镜头及所述透镜之间。

9.根据权利要求6所述的一种表面缺陷检测装置，其特征在于，所述光源为同轴光源。

10.根据权利要求1所述的而一种表面缺陷检测装置，其特征在于，所述相机为CCD黑白相机。

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