频闪阶梯照明缺陷检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种频闪阶梯照明缺陷检测系统，所述系统用于产品的外观缺陷检测，包括：图像提取单元（101）、明暗调节单元（102）、数据处理单元（103）和频闪控制单元（104）。所述图像提取单元（101），与所述频闪控制单元（104）相连，用于在各种透射/反射视觉明场/暗场中获取稳定清晰的图像；所述明暗调节单元（102），与所述频闪控制单元（104）相连，用于设置多种透射/反射视觉明场/暗场，并在各种透射/反射视觉明场/暗场中转换。本发明专利技术缺陷检测系统在采用多相机条件下，通过对光源的频闪阶梯控制，即同时改变光源的开启脉宽宽度和工作电流值，以及采用多光源协同工作，达到对各种缺陷多方位的成像目的。成像目的。成像目的。

【技术实现步骤摘要】
频闪阶梯照明缺陷检测系统


[0001]本专利技术涉及机器视觉缺陷检测
，特别涉及一种多相机和频闪阶梯照明的机器视觉外观缺陷检测系统及实现方法。
[0002]
技术介绍

[0003]机器视觉系统是通过图像摄取装置（分CMOS和CCD传感器两种）将被摄取的目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征。其基本组成通常包括像机、镜头、光源、图像采集卡、图像处理器、图像处理软件和算法。
[0004]目前，机器视觉系统已经深入应用于工业检测系统中，用于识别产品的信息、测量产品的尺寸、检测产品的缺陷等多种环节中。其中，由于用户对3C类消费电子产品的外观要求非常高，因此在产品的生产中，进行产品的外观缺陷检测显得尤为重要。
[0005]这些缺陷包括划伤、崩边、凹凸点、丝印区的芽、缺、锯齿边、透光、夹脏、毛丝/纤维、漏印、印错、IR孔及主孔瑕疵等，检测精度要求达到微米级别，人的肉眼很难达到这种高精度以及24小时高强度的工作要求。
[0006]在工业生产中，现有的产品外观缺陷检测的图像获取技术方式可分为三类。
[0007]一种是采用高精度的面阵摄像机和光源，通过合适的拍摄角度和光强，获取产品的反射或透射、明场或暗场的图片，然后对目标的信息进行处理。这种方案可以获取大部分产品特征并且得到广泛的应用，缺点是工业流水线中往往是运动的，需要在图像中消除运动的影响，而且受到现有面阵相机的分辨率限制，往往不能达到3C消费产品中微米级别缺陷的识别，或者此时对图像处理算法的要求极高，目前很难达到要求。
[0008]二是采用3D视觉技术。3D视觉技术包括双目视觉、结构光、TOF（飞行时间）、三角测距、激光雷达等，这些技术目前广泛应用于三维立体物理的识别、测量、定位中，但在缺陷检测中应用少，并且也很难达到3C类产品的微米级高精度的要求。
[0009]三是采用线阵相机和光源，获取目标物体的反射明场、反射暗场、透射明场、透射暗场的图像后提供给计算机系统进行处理。这种方案的优点是线阵相机分辨率高，可以达到微米级缺陷的识别，而且线阵相机和光源组合的方案，结合运动系统的编码器后特别适合工业流水线中的应用，因此目前的高精度缺陷检测系统一般都是采用这种方案。
[0010]但是，现有技术中，被检测物体经过线阵相机的检测系统获取的四种场景的图片（反射明场、反射暗场、透射明场、透射暗场）反映的缺陷往往有限，因为线阵相机拍照的速率是固定的，拍摄角度对应的光源的驱动电流是固定的，因此拍摄不同的缺陷往往需要改变对应的光源的开启的脉宽，而光源的开启脉宽最大为线阵相机的曝光时间，再宽的脉宽对线阵相机已无作用，因此这样极大的限制了拍照的数量，也限制了缺陷检测的种类。而且，因为单个光源对应的驱动电路的电流固定，在变化光照角度拍摄不同明场或暗场的照片时，往往此光源是不会在每种缺陷中都同时使用的，这样光源的使用率很低，同时拍摄的
种类缺陷少。这时，只能增加光源和相机的数量，以拍摄出所需的照片或者更多缺陷的种类，这样增加了系统的成本和复杂度。

技术实现思路

[0011]鉴于现有技术存在的不足，本专利技术公开了一种频闪阶梯照明缺陷检测系统。本专利技术缺陷检测系统在采用多相机条件下，通过对光源的频闪阶梯控制，即同时改变光源的开启脉宽宽度和工作电流值，以及采用多光源协同工作，达到对各种缺陷多方位的成像目的。并且，更进一步的，本专利技术采用双相机的优选实施例方案可以在一个流水线工位工作中，拍摄更多的物体明暗场的照片，提高光源的利用率，增加了可检测的缺陷的种类和数量，实现了现有技术中4
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8个相机才能实现的图像采集效果。
[0012]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种频闪阶梯照明缺陷检测系统，所述系统用于产品的外观缺陷检测，包括：图像提取单元（101）、明暗调节单元（102）、数据处理单元（103）和频闪控制单元（104）。
[0013]所述图像提取单元（101），与所述频闪控制单元（104）相连，用于在各种透射/反射视觉明场/暗场中获取稳定清晰的图像；所述明暗调节单元（102），与所述频闪控制单元（104）相连，用于设置多种透射/反射视觉明场/暗场，并在各种透射/反射视觉明场/暗场中转换；所述数据处理单元（103），与所述频闪控制单元（104）相连，用于产生脉冲编码信号，检测被测产品后产生使能信号，将所述使能信号传送给所述频闪控制单元（104）；所述频闪控制单元（104），分别与所述图像提取单元（101）、明暗调节单元（102）和数据处理单元（103）相连，用于实时记录数据处理单元（103）传送的信号，对信号进行倍频和/或分频；使用倍频和/或分频后的信号控制所述图像提取单元（101）获取图像；使用倍频和/或分频后的信号控制所述明暗调节单元（102）设置透射/反射视觉明场/暗场，并在各种透射/反射视觉明场/暗场中转换。
[0014]优选地，所述图像提取单元（101）进一步包括多个相机；所述明暗调节单元（102）进一步包括多个光源。
[0015]优选地，所述数据处理单元（103），进一步包括编码器和PLC控制器；所述频闪控制单元（104），进一步包括：频闪控制电路、驱动电路、输入接口电路和输出接口电路。
[0016]优选地，所述图像提取单元（101）进一步包括两部相机；所述相机为线阵相机；所述明暗调节单元（102）进一步包括多个光源。
[0017]优选地，所述相机为线阵相机；所述编码器根据机械转动系统的转速产生相应的脉冲编码信号；所述PLC控制器为可编程控制器，其检测到被测物体后产生使能信号提供给所述频闪控制单元（104）。
[0018]优选地，所述驱动电路，输出恒流信号，用于驱动所述明暗调节单元（102）；能够实现在PWM控制下设置输出电流的脉宽和周期；能够实现脉宽在每个周期中设置成任意不同数值；能够实现在每个PWM调制的脉宽输出电流设置成任意不同数值。
[0019]优选地，所述多个相机和所述多个光源中，第一相机位于第一光源的反射明场中，第二相机位于第一光源的透射明场中；同时，第一相机位于第二光源反射暗场中，第二相机位于第二光源的透射暗场中。
[0020]优选地，所述频闪控制单元（104），进一步用于实时记录所述编码器的信号，获取上升沿和周期；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据运行速度、拍照数量或缺陷种类、相机参数，对所述编码器的信号进行倍频和/或分频；所述频闪控制单元（104），进一步用于判断所述PLC控制器使能是否有效，无效返回前一步，有效则进行后继的信号输出；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输出的行触发信号，控制各个相机对应的反射明场光源的驱动电路，进行频闪阶梯打光和拍照；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输出的行触发信号，控制各个相机对应的反射暗场光源的驱动电路，进行频闪阶梯打光和拍照；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频闪阶梯照明缺陷检测系统，所述系统用于产品的外观缺陷检测，包括：图像提取单元（101）、明暗调节单元（102）、数据处理单元（103）和频闪控制单元（104），其特征在于，所述图像提取单元（101），与所述频闪控制单元（104）相连，用于在各种透射/反射视觉明场/暗场中获取稳定清晰的图像；所述明暗调节单元（102），与所述频闪控制单元（104）相连，用于设置多种透射/反射视觉明场/暗场，并在各种透射/反射视觉明场/暗场中转换；所述数据处理单元（103），与所述频闪控制单元（104）相连，用于产生脉冲编码信号，检测被测产品后产生使能信号，将所述使能信号传送给所述频闪控制单元（104）；所述频闪控制单元（104），分别与所述图像提取单元（101）、明暗调节单元（102）和数据处理单元（103）相连，用于实时记录数据处理单元（103）传送的信号，对信号进行倍频和/或分频；使用倍频和/或分频后的信号控制所述图像提取单元（101）获取图像；使用倍频和/或分频后的信号控制所述明暗调节单元（102）设置透射/反射视觉明场/暗场，并在各种透射/反射视觉明场/暗场中转换。2.根据权利要求1所述频闪阶梯照明缺陷检测系统，其特征在于，所述图像提取单元（101）进一步包括多个相机；所述明暗调节单元（102）进一步包括多个光源。3.根据权利要求1所述频闪阶梯照明缺陷检测系统，其特征在于，所述数据处理单元（103），进一步包括编码器和PLC控制器；所述频闪控制单元（104），进一步包括：频闪控制电路、驱动电路、输入接口电路和输出接口电路。4.根据权利要求1所述频闪阶梯照明缺陷检测系统，其特征在于，所述图像提取单元（101）进一步包括两部相机；所述相机为线阵相机；所述明暗调节单元（102）进一步包括多个光源。5.根据权利要求2~4中任一项所述频闪阶梯照明缺陷检测系统，其特征在于，所述相机为线阵相机；所述编码器根据机械转动系统的转速产生相应的脉冲编码信号；所述PLC控制器为可编程控制器，其检测到被测物体后产生使能信号提供给所述频闪控制单元（104）。6.根据权利要求3所述频闪阶梯照明缺陷检测系统，其特征在于，所述驱动电路，输出恒流信号，用于驱动所述明暗调节单元（102）；能够实现在PWM控制下设置输出电流的脉宽和周期；能够实现脉宽在每个周期中设置成任意不同数值；能够实现在每个PWM调制的脉宽输出电流设置成任意不同数值。7.根据权利要求2所述频闪阶梯照明缺陷检测系统，其特征在于，所述多个相机和所述多个光源中，第一相机位于第一光源的反射明场中，第二相机位于第一光源的透射明场中；同时，第一相机位于第二光源反射暗场中，第二相机位于第二光源的透射暗场中。8.根据权利要求3所述频闪阶梯照明缺陷检测系统，其特征在于，所述频闪控制单元（104），进一步用于实时记录所述编码器的信号，获取上升沿和周期；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据运行速度、拍照数量或缺陷种类、相机参数，对所述编码器的信号进行倍频和/或分频；所述频闪控制单元（104），进一步用于判断所述PLC控制器使能是否有效，无效返回前一步，有效则进行后继的信号输出；
所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输出的行触发信号，控制各个相机对应的反射明场光源的驱动电路，进行频闪阶梯打光和拍照；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输出的行触发信号，控制各个相机对应的反射暗场光源的驱动电路，进行频闪阶梯打光和拍照；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输出的行触发信号，控制各个相机对应的透射明场光源的驱动电路，进行频闪阶梯打光和拍照；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输出的行触发信号，控制各个相机对应的透射暗场光源的驱动电路，进行频闪阶梯打光和拍照；所述频闪控制单元（104），进一步用于根据倍频和/或分频的信号作为输出的行触发信号，控制各个相机以及对应的光源的驱动电路，进行频闪阶梯打光和拍照。9.一种频闪阶梯照明缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，选择相机光源：根据系统要检测的缺陷种类和/或拍摄照片数量，选择与其适应的第一相机、第二相机和第一光源、第二光源；步骤2，安装成像系统：根据所要成像的缺陷，初步在结构上确定光源、第一相机、第二相机的角度和位置，对待测试的每种缺陷，分别调试第一相机、第二相机的角度和位置，需要增加成像数据时，添加补充第三相机，补充第四相机，直至补充第M相机，M为大于3的正整数；根据明场和暗场要求初步固定器件的位置；步骤3，设置编码器参数：根据系统检测产品的速度，设置运动系统的速率，相应地获得编码器的周期；步骤4，设置频...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡肖松，骈冰，
申请(专利权)人：中科慧远视觉技术洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：