本发明专利技术公开了一种基于空间频移调控的表面缺陷检测装置和检测方法。该检测方法使用更高波矢的照明光在频谱空间对样品更高频的成分进行搬移从而实现在远场探测时，使得反应缺陷信息的高频成分能进入图像采集系统的镜头视场内，从而对缺陷进行有效检测。该方法对传统照明方式难以获取的微小缺陷能实现放大作用，从而通过简单的图像获取系统就可以得到微小缺陷，实现了高分辨率成像的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种基于空间频移调控的表面缺陷检测装置和检测方法
本专利技术涉及机器视觉和表面缺陷检测领域，特别涉及一种基于空间频移调控的表面缺陷检测装置和检测方法。
技术介绍
手机散热膜在手机显示屏的最底层，对手机屏幕进行有效的散热。然而，该膜表面存在缺陷时，会严重影响手机屏幕的显示效果和散热效果。另外，手机偏振片、显示面板上的微小缺陷也会严重影响屏幕的显示效果。目前对这类薄膜表面缺陷的检测可利用机器视觉的方法来实现，而随着手机厂家对屏幕质量的要求提高，要求对薄膜表面小于45微米的缺陷能实现有效检测，这是目前传统的机器视觉方法所无法实现的。本专利技术提出了一种基于空间频移调控的微小缺陷检测方法，该方法使用更高波矢的照明光在频谱空间对样品更高频的成分进行搬移从而实现远场探测时，使得反应缺陷信息的高频成分能进入图像采集系统的镜头视场内，从而对缺陷进行有效检测。该方法对传统照明方式难以获取的微小缺陷能实现放大作用，从而通过简单的图像获取系统就可以得到微小缺陷，实现了高分辨率的特点。
技术实现思路
本专利技术公开了一种空间光移频量的调控方法，以及基于该方法的薄膜表面缺陷检测装置和方法。通过线扫面相机或面阵相机获取经待测样品表面的反射光图像来实现对薄膜表面缺陷的检测，解决了现有人工目测方法存在的效率低，机器检测准确率偏低等问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种表面缺陷检测装置，其特征在于该装置包含光源1，样品传动机构2，待测样品3，线阵或面阵相机4，图像采集卡5和计算机6。光源为条形光源。条形光源长度应大于待测样品的3倍。光源的光波长选用短波长的光以获得大的横向光波矢，波长范围为330-700nm。光源照射到待测样品表面为斜入射，入射角范围为10-80度。光源照射到待测样品时应当使反射光得明暗交界处处在相机的成像视场内。一种表面缺陷检测方法，其特征在于，包括：通过对输入光移频量进行调控实现高分辨成像，增加照明光的横向波矢，使得远场成像时，经过样品后的反射光的高频空间部分能进入相机镜头的视场范围内。通过增加入射光的横向波矢来实现待测样品缺陷的放大，从而实现超分辨成像。照明光经过样品后的反射光的高频空间部分能进入相机镜头的视场范围内。光源照射到待测样品时应当使反射光的明暗交界处处在相机的成像视场内。本专利技术具有的有益效果是：集成性好，可批量生产，易于操作。应用于超分辨成像中具有大视场、快速成像与超高分辨率的特点。本专利技术通过选取合适的入射角和合理波长的入射光，以及光源照射到待测样品时使反射光的明暗交界处处在相机的成像视场内，能够获取最清晰的缺陷图像，效率高，准确率高。附图说明图1为本专利技术入射光横向波矢与入射角之间的关系图。图2为计算的不同照明下的图像对比度图。图3为本专利技术实施例测量装置框图。图4为不同波长的照明光的缺陷检测效果对比图。图5为不同入射光角度下的缺陷检测效果对比图。图6明暗相间和均匀光场照明的对比。具体实施方式本专利技术实施例提供了一种薄膜表面缺陷检测装置和方法，通过线扫面相机或面阵相机获取经待测样品表面的反射光图像来实现对薄膜表面缺陷的检测，解决了现有人工目测方法存在的效率低并受人为因素影响大等问题。为了使本专利技术的目的、特征和优点能够显而易见，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚和完整的描述，但不应以此限制本专利技术的保护范围。根据阿贝成像原理，物体是一系列不同空间频率信息的集合，这些频谱信息通过镜头展现在镜头的后焦面上。这些频谱成分包含与入射光相同频率的直流成分和包含物体细节信息的高频成分。而待测物体的表面缺陷都是通过高频信息来反应的。当一波长为λ的光入射到待测样品表面，假设样品表面存在一宽度为d的缺陷，则光经过该缺陷后的反射光的横向波矢可表示为：相机能接收的物体反射光的频率信息可表示为：上式中为入射光的波矢，且有为待测样品缺陷引起的反射光的波矢，且有根据衍射极限可知，当成像镜头的数值孔径为NA时，相机能接收的物体的频率成分满足如下关系：上式中左边两波矢相加的成分超出了成像镜头的频率接收范围，两波矢相减的部分则能够被镜头所接收而在相机中成像，(2)式右边代表了镜头所收集的光的截至频率。由(2)式可知，当增加入射光的横向波矢时可使样品的反射光的波矢增加，也就是其空间频率也增加，两者相减可保持小于镜头的截至频率。样品的空间频率的增加意味着样品尺寸的减小，等价于将缺陷放大的作用。根据可知，采用短波长的光或增大入射角(入射光与检测面法线夹角，将增加入射光横向方向上的波矢，从而达到放大待测样品表面缺陷而实现微小缺陷检测的目的。横向波矢与入射光波矢及角度的关系如图1所示。缺陷如果要清晰可见，对比度和清晰度和分辨率一样重要。对比度：指的是一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大。清晰度：是图像细节边缘变化的敏锐程度。在图像细节的边缘处，光学密度或亮度随位置的变化越敏锐(变化快)、越剧烈(反差大)，则细节的边缘就越清晰，可辨程度越高。对于局部细节而言，起决定作用的应当是清晰度而非对比度。在这里清晰度可定义为局部对比度，即一个很小的范围内，对比度的大小。根据韦伯定律，其中I是信号强度，Ib是背景强度。通过计算可以发现明暗相间处的对比度最高，如图2所示。从图2可知，左边为光场图，右边为局部对比度图，光场图为正弦分布的光场，可以看出在峰和谷间隙的A、B点处，光场变化最剧烈，在对比度图中，A、B点处的对比度是峰值，位于强度峰或谷处的点的对比度等于零。峰和谷间隙处的光场即为明暗相间处的光场。基于以上的分析，本专利技术提供了一种检测薄膜表面缺陷的检测装置和方法，如图3所示，该检测装置包含光源1，样品传动机构2，待测薄膜样品3，线阵或面阵相机4，图像采集卡5和计算机6。光源1以一定角度入射到待测样品上，入射光经样品反射后的反射光进入相机4中从而实现了相机对待测样品的成像，相机4将所得到的待测样品的图像传输到图像采集卡5中并通过计算机6中的图像处理算法自动判断出待测样品表面的缺陷。测量时，通过传动机构移动待测样品，使得相机能对样品所有区域进行有效成像，从而获得样品的完整图像。检测装置的光源1为条形光源。为了达到最佳成像效果，选用的条形光源的长度应大于待测样品的3倍。线阵或面阵相机4的核心是镜头，镜头的基本功能就是实现光束变换(调制)，在机器视觉系统中，镜头的主要作用是将目标成像在图像传感器的光敏面上。镜头的质量直接影响到机器视觉系统的整体性能，合理地选择和安装镜头，是机器视觉系统设计的重要环节。在评价工业镜头质量时一般还会从分辨率、明锐度和景深等几个实用参数判断：1.分辨率(Resolution)：又称鉴别率、解像力，指镜头清晰分辨被摄景物纤维细节的能力，制约工业镜头分辨率的原因是光的衍射现象，即衍射光斑(爱里斑)。分辨率的单位是“线对/毫米“(l本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种表面缺陷检测装置，其特征在于该装置包含光源1，样品传动机构2，待测样品3，线阵或面阵相机4，图像采集卡5和计算机6。/n
【技术特征摘要】
1.一种表面缺陷检测装置，其特征在于该装置包含光源1，样品传动机构2，待测样品3，线阵或面阵相机4，图像采集卡5和计算机6。
2.根据权利要求1所述的表面缺陷检测装置，其特征在于光源为条形光源。
3.根据权利2所述的表面缺陷检测装置，条形光源长度应大于待测样品的3倍。
4.根据权利要求1所述的表面缺陷检测装置，其特征在于光源的光波长选用短波长的光以获得大的横向光波矢，波长范围为330-700nm。
5.根据权利要求1所述的表面缺陷检测装置，其特征在于光源照射到待测样品表面为斜入射，入射角范围为10-80度。
6.根据权利要求1所述的表面缺陷检测装置，其特征在于该光源照射到待测样...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，张保红，丁晔，陈信伟，
申请(专利权)人：杭州微纳智感光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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