一种薄膜表面缺陷检测系统及方法技术方案

本申请公开了一种薄膜表面缺陷检测系统，属于钙钛矿电池领域，该系统包括：检测子系统和数据处理服务器；所述检测子系统，包括工业相机组、线光源组和信号处理平台。本申请通过采用多个频率的光源与多个工业相机同频同步工作，统一由信号处理平台给出同步控制信号，最终得到多通道的薄膜表面图像，有利于缺陷的检出及缺陷具体的分类，具有多维度、在线实时、快速、高效、高性价比等优点，解决了目前钙钛矿薄膜质量评估采用微观实验仪器设备无法满足批量化生产需求的问题，同时能够实现对缺陷的分类。本申请还提供一种薄膜表面缺陷检测方法，具有上述有益效果。具有上述有益效果。具有上述有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜表面缺陷检测系统及方法


[0001]本申请涉及钙钛矿电池领域，特别涉及一种薄膜表面缺陷检测系统及方法。

技术介绍

[0002]在钙钛矿电池生产过程中，基本过程主要是一层层累置电池材料，关键工艺环节是制备三个高性能长寿命大面积薄膜层(电子传输层
‑
钙钛矿层
‑
空穴传输层)，其中钙钛矿层是最核心的功能薄膜层，电池由其完成光电转换，钙钛矿薄膜质量的好坏直接影响钙钛矿电池质量的好坏。钙钛矿薄膜表面质量检测成了生产过程重要的一个环节，由于目前钙钛矿电池还没有完全解决“大面积”、“稳定工作”的痛点问题，因此尚未大规模应用，相关的生产企业还是依靠人眼、微观检测仪器完成钙钛矿薄膜质量的评估。采用人工肉眼检测的方法无法保证检测的一致性和效率，无法应用于大规模生产。而采用昂贵的微观科学检测仪器，因为费用昂贵、测试过程繁琐、测试耗时，只能在样品检测评估环节或者生产过程抽检，同样无法在实际生产线大规模应用。
[0003]另外一种基于机器视觉对钙钛矿薄膜质量进行检测的方法，采用带灯罩的无影光源、工业相机、集成支架以及控制中心等部件构成视觉检测系统，控制中心设置有图像处理单元用于将工业相机拍摄的图像与已保存在控制中心数据库中的标准图像进行比对和判断。其约束无影光源包括LED(Light
‑
emitting Diode，发光二极管)灯、卤钨灯、荧光灯中的任意一种灯珠，并提出总体照度大于1000lx。工业相机包括CCD(Charge
‑
coupled Device，电荷耦合器件)相机、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)相机、数码相机中任意一种，拍摄像素在100万以上，根据描述其采用工业相机为面阵相机。然而该方案单纯从颜色上与样本颜色比对来评估结晶程度，进而对钙钛矿薄膜质量进行评估的方式比较片面；且所述的光源为单场复合光，只能得到一个通道的图像，因而无法有效获取各种类型缺陷表征。
[0004]因此，需要提供一种薄膜表面缺陷检测系统，来解决现有技术中钙钛矿薄膜质量评估采用微观实验仪器设备无法满足批量化生产的需求的问题，同时能够实现对缺陷的分类。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供一种薄膜表面缺陷检测系统及方法，从而解决现有技术中钙钛矿薄膜质量评估采用微观实验仪器设备无法满足批量化生产需求的问题，同时能够实现对缺陷的分类。
[0006]为实现上述目的，本申请提供了一种薄膜表面缺陷检测系统，其特征在于，包括：检测子系统和数据处理服务器；
[0007]所述检测子系统，包括多个工业相机、多个频率的光源和信号处理平台；所述信号处理平台，用于向多个所述工业相机和多个频率的所述光源发送同步控制信号；多个所述工业相机和多个频率的所述光源，用于当接收到所述同步控制信号时，多个频率的所述光
源配合多个所述工业相机，由多个所述工业相机通过多通道采集待测样品的图像，并将所述待测样品的图像发送到所述数据处理服务器；
[0008]所述数据处理服务器，用于根据接收到的所述待测样品的图像，进行缺陷的真假判断及具体缺陷分类。
[0009]可选的，多个所述工业相机，包括：
[0010]黑白高速线阵相机，用于采集所述待测样品的黑白通道图像；
[0011]彩色高速线阵相机，用于采集所述待测样品的彩色通道图像。
[0012]可选的，多个频率的所述光源，包括：
[0013]第1反射场线光源、第2反射场线光源、第1透射场线光源和第2透射场线光源，用于配合所述黑白高速线阵相机，由所述黑白高速线阵相机采集待测样品的透射亮通道图像、透射暗通道图像、反射亮通道图像和反射暗通道图像。
[0014]第2透射场线光源，用于配合所述彩色高速线阵相机，由所述彩色高速线阵相机采集待测样品的彩色通道图像。
[0015]可选的，所述黑白高速线阵相机与钙钛矿电池输送辊道平面夹角范围为75
°
至83
°
，且包含两端的值；所述黑白高速线阵相机扫描线方向平行于所述钙钛矿电池输送辊道轴线；
[0016]所述第1透射场线光源相对于所述钙钛矿电池输送辊道平面位于所述黑白高速线阵相机的对侧，且保证所述黑白高速线阵相机扫描线平面与所述第1透射场线光源出射平行光线平面重合；
[0017]所述第1反射场线光源位于所述黑白高速线阵相机的同侧，且与所述黑白高速线阵相机组成轴对称，对称轴为过所述黑白高速线阵相机扫描线平面与所述钙钛矿电池输送辊道平面的交线且垂直于所述钙钛矿电池输送辊道平面的平面；
[0018]所述第2反射场线光源位于所述黑白高速线阵相机组的同侧，所述第2反射场线光源出射平行光线平面穿过所述交线，且与所述钙钛矿电池输送辊道平面夹角范围为10
°
至30
°
，且包含两端的值。
[0019]可选的，所述彩色高速线阵相机垂直于所述钙钛矿电池输送辊道平面；
[0020]所述第2透射场线光源相对于所述钙钛矿电池输送辊道平面位于所述彩色高速线阵相机的对侧，且保证所述彩色高速线阵相机扫描线平面与所述第2透射场线光源出射平行光线平面重合。
[0021]可选的，所述检测子系统，还包括：
[0022]前置图像处理平台，用于将所述信号处理平台发出的所述同步控制信号发送到所述黑白高速线阵相机和所述彩色高速线阵相机；对所述待测样品的黑白通道图像和所述待测样品的彩色通道图像进行预处理，并将经过预处理后的待测样品的多通道图像发送到所述数据处理服务器。
[0023]可选的，所述前置图像处理平台，包括：
[0024]与所述彩色高速线阵相机对应的前置图像处理平台，用于将所述彩色通道图像从RGB颜色空间转换到Lab空间的算子；基于所述Lab空间，计算相对标准样本色差；根据预设相对标准样本色差阈值，得到缺陷区域图像；
[0025]与所述黑白高速线阵相机对应的前置图像处理平台，用于对所述黑白通道图像进
Microscope，SEM)、原子力显微镜(Atomic Force Microscope，AFM)、台阶仪测试薄膜微观特征；光谱检测，如荧光光谱等；基于人肉眼进行检测和判断。XRD利用X射线在晶体中的衍射现象来获得衍射后X射线信号特征，经过信号处理得到衍射图谱。利用谱图信息不仅可以实现常规显微镜的确定物相，并拥有“透视眼”来看晶体内部是否存在缺陷(位错)和晶格缺陷等。钙钛矿薄膜微观上是一种正八面体晶体，因为可以由XRD来检测结晶状态。SEM利用聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品，通过光束与物质间的相互作用，来激发各种物理信息，对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的。AFM利用微悬臂感受和放大悬臂上尖细探针与受测样品原子之间的作用力，从而达到检测的目的，具有原子级的分辨率。台阶仪原理跟原子力显微镜类似，用来测量薄膜厚度。以上几种科学仪器都可以用来对钙钛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄膜表面缺陷检测系统，其特征在于，包括：检测子系统和数据处理服务器；所述检测子系统，包括多个工业相机、多个频率的光源和信号处理平台；所述信号处理平台，用于向多个所述工业相机和多个频率的所述光源发送同步控制信号；多个所述工业相机和多个频率的所述光源，用于当接收到所述同步控制信号时，多个频率的所述光源配合多个所述工业相机，由多个所述工业相机通过多通道采集待测样品的图像，并将所述待测样品的图像发送到所述数据处理服务器；所述数据处理服务器，用于根据接收到的所述待测样品的图像，进行缺陷的真假判断及具体缺陷分类。2.根据权利要求1所述的薄膜表面缺陷检测系统，其特征在于，多个所述工业相机，包括：黑白高速线阵相机，用于采集所述待测样品的黑白通道图像；彩色高速线阵相机，用于采集所述待测样品的彩色通道图像。3.根据权利要求2所述的薄膜表面缺陷检测系统，其特征在于，多个频率的所述光源，包括：第1反射场线光源、第2反射场线光源、第1透射场线光源和第2透射场线光源，用于配合所述黑白高速线阵相机，由所述黑白高速线阵相机采集待测样品的透射亮通道图像、透射暗通道图像、反射亮通道图像和反射暗通道图像；第2透射场线光源，用于配合所述彩色高速线阵相机，由所述彩色高速线阵相机采集待测样品的彩色通道图像。4.根据权利要求3所述的薄膜表面缺陷检测系统，其特征在于，所述黑白高速线阵相机与钙钛矿电池输送辊道平面夹角范围为75
°
至83
°
，且包含两端的值；所述黑白高速线阵相机扫描线方向平行于所述钙钛矿电池输送辊道轴线；所述第1透射场线光源相对于所述钙钛矿电池输送辊道平面位于所述黑白高速线阵相机的对侧，且保证所述黑白高速线阵相机扫描线平面与所述第1透射场线光源出射平行光线平面重合；所述第1反射场线光源位于所述黑白高速线阵相机的同侧，且与所述黑白高速线阵相机组成轴对称，对称轴为过所述黑白高速线阵相机扫描线平面与所述钙钛矿电池输送辊道平面的交线且垂直于所述钙钛矿电池输送辊道平面的平面；所述第2反射场线光源位于所述黑白高速线阵相机组的同侧，所述第2反射场线光源出射平行光线平面穿过所述交线，且与所述钙钛矿电池输送辊道平面夹角范围为10
°
至30
°
，且包含两端的值。...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭灿，
申请(专利权)人：湖南迪普视智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：