本發(fā)明涉及機器視覺檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)及其檢測方法。

背景技術(shù)：

自進入本世紀以來，隨著生產(chǎn)和制備工藝的進步，人們對產(chǎn)品的質(zhì)量要求越來越高，基于機器視覺的在線檢測系統(tǒng)和設(shè)備成為一種重要的質(zhì)量管控手段。對于產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控直接影響到產(chǎn)品的附加值或者更甚者直接導(dǎo)致產(chǎn)品的失敗，給客戶帶來極大的損失，例如缺陷嚴重的玻璃不能用于制鏡、汽車玻璃以及液晶屏的加工，造成產(chǎn)品的浪費。

目前，大部分生產(chǎn)企業(yè)仍然采用傳統(tǒng)的相對廉價且效率低下的人工檢測方式來進行產(chǎn)品表面缺陷檢測的方式，這種方式存在一定的主觀性以及粗放性，傳統(tǒng)人工檢測方式受到檢測者的心情，照明等外部因素的影響，具有很大的不穩(wěn)定性、不可靠性以及非標準性；此外，人工檢測的方法無法實現(xiàn)高精度高速度的在線缺陷檢測，無法滿足產(chǎn)業(yè)化的檢測需求，再次，人眼的分辨率相較于視覺而言相對低下，實驗表明，人眼能夠清晰識別的缺陷通常是大于0.5mm范圍且具有較大光學(xué)形變的缺陷，這在很多高要求的產(chǎn)品質(zhì)量管控中是完全達不到要求的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)及其檢測方法，旨在解決現(xiàn)有的人工產(chǎn)品缺陷檢測方式存在不穩(wěn)定性、不可靠性以及非標準性，無法實現(xiàn)高精度高速度在線缺陷檢測的技術(shù)問題。

為了解決以上提出的問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)，包括激光器、ccd、鏡頭、光柵和樣品載臺；所述ccd、鏡頭、光柵和樣品載臺分別設(shè)置于激光器上；所述光柵安裝于激光器的光源輸出口，并位于樣品載臺的側(cè)上方，所述ccd位于樣品載臺的上方，所述鏡頭設(shè)于ccd上；所述樣品載臺用于放置待測產(chǎn)品，所述激光器用于制備光柵，并輸出光源，所述光源經(jīng)光柵透射后照射在樣品載臺上的待測產(chǎn)品上，并經(jīng)待測產(chǎn)品反射后形成波紋，所述ccd控制鏡頭對待測產(chǎn)品反射的波紋進行圖樣采集，根據(jù)采集的圖樣進行待測產(chǎn)品的缺陷檢測。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：所述光柵與樣品載臺成一定角度，所述角度為30°-89°；所述光柵的安裝高度為：完全覆蓋待測產(chǎn)品幅面且留有余白。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：還包括運動平臺，所述樣品載臺位于運動平臺的上方，所述運動平臺用于帶動樣品載臺上的待測產(chǎn)品進行水平運動。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：還包括算法模塊，所述算法模塊與ccd信號連接，用于通過軟件算法對ccd采集的圖樣進行分析并輸出，完成待測產(chǎn)品的視覺缺陷檢測；所述軟件算法具體為：在采集圖樣區(qū)域進行缺陷類型搜索，抓取采集圖樣中反射波紋的其中一根條紋的中心位置坐標，并采取隨機跟蹤算法依次抓取所選條紋附近各條紋的中心位置坐標，針對所選條紋在橫向以及縱向的變化程度以及間距離散程度判定待測產(chǎn)品的缺陷程度，并根據(jù)判定結(jié)果量化輸出檢測結(jié)果。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：所述激光器為光纖、固體或二氧化碳激光器，所述激光器輸出的光源為面光源，所述面光源的光通量l≥1000lm，發(fā)散角θ≥30°；所述光柵的寬度為0.2-10mm，間距為2-20mm。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：所述ccd為5m-20m像素高速相機，所述鏡頭為cctv鏡頭或遠心鏡頭。

本發(fā)明實施例采取的另一技術(shù)方案為：一種產(chǎn)品缺陷檢測方法，包括以下步驟：

步驟s1：通過激光器制備光柵，并將光柵安裝在激光器的光源輸出口；

步驟s2：通過激光器輸出光源，并通過光柵對輸出光源進行透射，使透射后的光源照射在待測產(chǎn)品上，通過待測產(chǎn)品對光源進行反射后形成波紋；

步驟s3：通過ccd控制鏡頭對待測產(chǎn)品反射的波紋進行圖樣采集，通過相關(guān)算法對采集圖樣進行對比、篩選并輸出，完成待測產(chǎn)品的缺陷檢測。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：所述步驟s1還包括：對制備的光柵進行清洗、發(fā)黑及壓平處理。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：在所述步驟s1中，所述激光器為光纖、固體或二氧化碳激光器，所述激光器輸出的光源為面光源，所述面光源的光通量l≥1000lm，發(fā)散角θ≥30°；所述光柵的寬度為0.2-10mm，間距為2-20mm。

本發(fā)明實施例采取的技術(shù)方案還包括：在所述步驟s3中，所述通過相關(guān)算法對采集圖樣進行對比、篩選并輸出的具體算法為：在采集圖樣區(qū)域進行缺陷類型搜索，抓取采集圖樣中反射波紋的其中一根條紋的中心位置坐標，并采取隨機跟蹤算法依次抓取所選條紋附近各條紋的中心位置坐標，針對所選條紋在橫向以及縱向的變化程度以及間距離散程度判定待測產(chǎn)品的缺陷程度，并根據(jù)判定結(jié)果量化輸出檢測結(jié)果。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)及方法根據(jù)待測產(chǎn)品的缺陷類型制備不同規(guī)格的光柵，通過光柵將光源透射至待測產(chǎn)品上，通過待測產(chǎn)品的表面或曲面對光源進行反射后形成波紋，通過ccd對待測產(chǎn)品反射的波紋進行圖樣采集，對采集圖樣進行對比、篩選并輸出，實現(xiàn)待測產(chǎn)品的高精度視覺缺陷檢測；本發(fā)明工藝流程簡單，易于集成到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中，在不增加額外成本的情況下，便于 企業(yè)進行工藝改造，有利于企業(yè)化的大批量生產(chǎn)，滿足高要求的產(chǎn)品質(zhì)量管控，并可以很好的避免后期產(chǎn)品因為視覺缺陷而產(chǎn)生的失配現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測方法的流程圖。

附圖標記：激光器1、ccd7、鏡頭8、光柵9、樣品載臺10、運動平臺11。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。

請參閱圖1，是本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)包括激光器1、ccd(charge-coupleddevice，電荷耦合元件)7、鏡頭8、光柵9、樣品載臺10和運動平臺11。其中，ccd7、鏡頭8、光柵9、樣品載臺10和運動平臺11分別設(shè)置于激光器1上；樣品載臺10位于運動平臺11的上方，用于放置待測產(chǎn)品(圖未示)，并通過運動平臺11帶動待測產(chǎn)品進行水平運動；光柵9安裝于激光器1的光源輸出口，并位于樣品載臺10的側(cè)上方，與樣品載臺10成一定角度；ccd7位于樣品載臺10的上方，鏡頭8設(shè)于ccd7上；激光器1用于制備不同規(guī)格的光柵9，并輸出光源(圖未示)，光柵9用于透射光源；激光器1輸出的光源經(jīng)光柵9透射后形成具有特定軌跡的光線，并照射在樣品載臺10上放置 的待測產(chǎn)品上，該光線經(jīng)過待測產(chǎn)品的表面或曲面反射后形成波紋，通過ccd7控制鏡頭8對待測產(chǎn)品反射的波紋進行圖樣采集，并通過相關(guān)算法對采集圖樣進行對比、篩選并輸出，實現(xiàn)待測產(chǎn)品的高精度視覺缺陷檢測。

具體地，激光器1為光纖、固體或二氧化碳激光器，激光器1制備不同規(guī)格的光柵9的光柵規(guī)格主要包括光柵的寬度、光柵間距、光柵幅面以及光柵的類型等，例如條形光柵或者方形光柵等，光柵要求邊緣無崩邊、毛刺以及缺口，邊緣一致性良好；在本發(fā)明實施例中，光柵寬度優(yōu)選為0.2-10mm，光柵間距優(yōu)選為2-20mm，具體可根據(jù)實際應(yīng)用進行設(shè)定。

在本發(fā)明實施例中，激光器1輸出的光源為面光源，面光源的光通量l≥1000lm，發(fā)散角θ≥30°；光源類型可根據(jù)待測產(chǎn)品的尺寸大小以及表面形貌特征等進行選擇，例如，選擇光源尺寸、顏色、光通量、亮度以及發(fā)散角等。光柵9的安裝方向、角度以及高度可根據(jù)待測產(chǎn)品的尺寸大小以及表面形貌特征等進行設(shè)定，例如采用橫向或者縱向安裝，傾斜角度優(yōu)選30°-89°，安裝高度以完全覆蓋待測產(chǎn)品幅面且留有余白，以實現(xiàn)待測產(chǎn)品缺陷特征表征的最大化處理；待測產(chǎn)品的表面粗糙度ra≤0.05um，表面光潔度≤0.04um，具體可根據(jù)實際應(yīng)用進行設(shè)定。

ccd7優(yōu)選為5m-20m像素高速相機，鏡頭8優(yōu)選為cctv鏡頭或遠心鏡頭，待測產(chǎn)品的反射波紋遵循snell定律(斯涅爾定律，snell'slaw)，snell定律是一條描述光的折射規(guī)律的定律，即：光入射到不同介質(zhì)的界面上會發(fā)生反射和折射。其中入射光和折射光位于同一個平面上，并且與界面法線的夾角滿足如下關(guān)系：

n1sinθ1＝n2sinθ2

在上述公式中，n1和n2分別是兩個介質(zhì)的折射率，θ1和θ2分別是 入射光(或折射光)與界面法線的夾角，叫做入射角和折射角。

ccd7采集的圖樣以及鏡頭8的焦距可根據(jù)光柵9的安裝方式以及安裝位置進行設(shè)定，例如，采集圖樣可以完整表現(xiàn)整個待測產(chǎn)品的幅面，也可表現(xiàn)待測產(chǎn)品的局部幅面，針對不同的待測產(chǎn)品視覺缺陷特征，例如針對橫向光柵出現(xiàn)的條紋扭曲，以及針對曲面待測產(chǎn)品出現(xiàn)的拋光過度以及表面塌陷現(xiàn)象等缺陷類型，ccd7采集圖樣均有不同的表征。

本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)還包括算法模塊(圖未示)，所述算法模塊與ccd7信號連接，用于通過軟件算法對ccd7采集的圖樣進行分析并輸出，實現(xiàn)待測產(chǎn)品的視覺缺陷檢測；具體算法為：在采集圖樣區(qū)域進行缺陷類型搜索，抓取采集圖樣中反射波紋的其中一根條紋的中心位置坐標，并采取隨機跟蹤算法依次抓取所選條紋附近各條紋的中心位置坐標，針對所選條紋在橫向以及縱向的變化程度以及間距離散程度判定待測產(chǎn)品的缺陷程度，并根據(jù)判定結(jié)果量化輸出檢測結(jié)果。

請參閱圖2，是本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測方法的流程圖。本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測方法包括以下步驟：

步驟s100：通過激光器制備不同規(guī)格的光柵，并對光柵進行清洗、發(fā)黑及壓平處理后，根據(jù)待測產(chǎn)品的缺陷類型安裝光柵；

在步驟100中，激光器為光纖、固體或二氧化碳激光器，光柵規(guī)格主要包括光柵的寬度、光柵間距、光柵幅面以及光柵的類型等，例如條形光柵或者方形光柵等，光柵要求邊緣無崩邊、毛刺以及缺口，邊緣一致性良好；在本發(fā)明實施例中，光柵寬度優(yōu)選為0.2-10mm，光柵間距優(yōu)選為2-20mm，具體可根據(jù)實際應(yīng)用進行設(shè)定。光柵的安裝方向、角度以及高度可根據(jù)待測產(chǎn)品的尺寸大小以及表面形貌特征等進行設(shè)定，例如采用橫向或者縱向 安裝，傾斜角度優(yōu)選30°-89°，安裝高度以完全覆蓋待測產(chǎn)品幅面且留有余白，以實現(xiàn)待測產(chǎn)品缺陷特征表征的最大化處理。

步驟s200：通過激光器輸出光源，并通過光柵對輸出光源進行透射，使透射后的光源形成具有特定軌跡的光線，并照射在樣品載臺上放置的待測產(chǎn)品上，通過待測產(chǎn)品的表面或曲面對該光線進行反射后形成波紋；

在步驟s200中，激光器輸出的光源為面光源，面光源的光通量l≥1000lm，發(fā)散角θ≥30°；光源類型可根據(jù)待測產(chǎn)品的尺寸大小以及表面形貌特征等進行選擇，例如，選擇光源尺寸、顏色、光通量、亮度以及發(fā)散角等。待測產(chǎn)品的表面粗糙度ra≤0.05um，表面光潔度≤0.04um，具體可根據(jù)實際應(yīng)用進行設(shè)定。

步驟s300：通過ccd控制鏡頭對待測產(chǎn)品反射的波紋進行圖樣采集；

在步驟s300中，ccd優(yōu)選為5m-20m像素高速相機，鏡頭優(yōu)選為cctv鏡頭或遠心鏡頭，待測產(chǎn)品的反射波紋遵循snell定律；ccd采集的圖樣以及鏡頭的焦距可根據(jù)光柵的安裝方式以及安裝位置進行設(shè)定，例如，采集圖樣可以完整表現(xiàn)整個待測產(chǎn)品的幅面，也可表現(xiàn)待測產(chǎn)品的局部幅面，針對不同的待測產(chǎn)品視覺缺陷特征，例如針對橫向光柵出現(xiàn)的條紋扭曲，以及針對曲面待測產(chǎn)品出現(xiàn)的拋光過度以及表面塌陷現(xiàn)象等缺陷特征，ccd7采集圖樣均有不同的表征。

步驟s400：通過相關(guān)算法對采集圖樣進行對比、篩選并輸出，實現(xiàn)待測產(chǎn)品的視覺缺陷檢測；

在步驟s400中，通過相關(guān)算法對采集圖樣進行對比、篩選并輸出的具體算法為：在采集圖樣區(qū)域進行缺陷類型搜索，抓取采集圖樣中反射波紋的其中一根條紋的中心位置坐標，并采取隨機跟蹤算法依次抓取所選條紋 附近各條紋的中心位置坐標，針對所選條紋在橫向以及縱向的變化程度以及間距離散程度判定待測產(chǎn)品的缺陷程度，并根據(jù)判定結(jié)果量化輸出檢測結(jié)果。本發(fā)明可適用于多種類型的產(chǎn)品表面缺陷檢測，例如金屬、玻璃、紙張及電子元器件等。

本發(fā)明實施例的產(chǎn)品缺陷檢測系統(tǒng)及方法根據(jù)待測產(chǎn)品的缺陷類型制備不同規(guī)格的光柵，通過光柵將光源透射至待測產(chǎn)品上，通過待測產(chǎn)品的表面或曲面對光源進行反射后形成波紋，通過ccd對待測產(chǎn)品反射的波紋進行圖樣采集，對采集圖樣進行對比、篩選并輸出，實現(xiàn)待測產(chǎn)品的高精度視覺缺陷檢測；本發(fā)明工藝流程簡單，使用范圍廣，易于集成到產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中，在不增加額外成本的情況下，便于企業(yè)進行工藝改造，有利于企業(yè)化的大批量生產(chǎn)，滿足高要求的產(chǎn)品質(zhì)量管控，并可以很好的避免后期產(chǎn)品因為視覺缺陷而產(chǎn)生的失配現(xiàn)象。

上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。