基于衍射效应的缺陷检测系统、调节方法和图像处理方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于衍射效应的缺陷检测系统、调节方法和图像处理方法，包括：激光器，所述激光器发射激光；扩束组件，所述扩束组件对激光进行扩束，获得预设尺寸的光束，所述预设尺寸的光束照射在待测物体上；相机，所述相机采集激光经待测物体调制后的图像；当所述待测物体上存在缺陷时，所述相机采集的图像存在缺陷衍射环。其检测精度高，成本低，检测速度快，适用高透高反射物体表面的缺陷检测。适用高透高反射物体表面的缺陷检测。适用高透高反射物体表面的缺陷检测。

【技术实现步骤摘要】
基于衍射效应的缺陷检测系统、调节方法和图像处理方法


[0001]本专利技术涉及缺陷检测
，尤其是指一种基于衍射效应的缺陷检测系统、调节方法和图像处理方法。

技术介绍

[0002]高反高透表面缺陷检测是一项重要的技术，在许多行业中都发挥着关键作用，特别是光学、电子、半导体等领域，高反高透表面通常是一些光学元件(例如镜片、透镜、滤光片等)，在这些元件上的缺陷可能会影响其性能和品质。因此，开发高效准确的表面缺陷检测技术对于确保产品质量和生产效率至关重要。
[0003]尽管高反高透表面缺陷检测的现有技术在许多方面取得了显著进展，但仍存在一些缺点和挑战：
[0004]1.有限的分辨率：某些现有技术的分辨率可能受到限制，无法准确检测微小和细微的表面缺陷，尤其是在高反高透表面上，这可能导致一些隐蔽的缺陷未被发现。
[0005]2.透明样品的挑战：高透表面通常是透明材料，对于这类样品的缺陷检测更具挑战性。传统光学显微镜在透明样品上可能无法有效成像，需要结合其他技术或处理方法。
[0006]3.缺陷分类复杂：有些缺陷可能难以明确定义或分类，因为高反高透表面的缺陷可能涉及形状、尺寸、深度等多个参数，使得缺陷分类和分析变得复杂。
[0007]4.数据处理和分析复杂性：随着成像技术的进步，大量复杂的数据需要处理和分析。这可能需要高级的图像处理算法和计算机视觉技术，以从海量数据中准确提取有用的缺陷信息。
[0008]5.高成本：某些高分辨率和先进的光学成像设备成本较高，尤其对于中小型企业而言可能是一个限制因素。
[0009]6.时间消耗：某些高分辨率成像技术可能需要较长的成像时间，这在高速生产线上可能不太实用，因为它可能导致生产效率降低。
[0010]7.受环境影响：光学系统对环境条件敏感，例如光照、温度等因素可能会影响成像质量和准确性。
[0011]因此，尽管现有的高反高透表面缺陷检测技术在许多方面已经有所突破，但仍需要不断改进和创新，以克服这些缺点并提高检测的准确性和效率。

技术实现思路

[0012]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中物体表面的缺陷检测精度不高，造价昂贵，成本高，耗时长，受环境影响大的技术缺陷。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于衍射效应的缺陷检测系统，包括：
[0014]激光器，所述激光器发射激光；
[0015]扩束组件，所述扩束组件对激光进行扩束，获得预设尺寸的光束，所述预设尺寸的光束照射在待测物体上；
[0016]相机，所述相机采集激光经待测物体调制后的图像；
[0017]当所述待测物体上存在缺陷时，所述相机采集的图像存在缺陷衍射环。
[0018]作为优选的，所述扩束组件包括依次设置的发散透镜、光阑和会聚透镜。
[0019]作为优选的，还包括起偏器和检偏器，所述起偏器位于所述激光器与扩束组件之间，所述检偏器位于样品与相机之间；
[0020]所述起偏器与激光器的入射光的入射方向垂直；
[0021]通过旋转检偏器，相机持续采集图像，以清晰度最高的图像作为待测物体的表面图像。
[0022]作为优选的，所述扩束组件和待测物体之间设置有：
[0023]光束匀化器，所述光束匀化器对预设尺寸的光束进行匀化处理，获得平顶光束，所述平顶光束照射在待测物体上，平顶光束经过待测物体表面或者内部调制，获得待测物体调制后的图像。
[0024]作为优选的，所述相机为CCD或CMOS。
[0025]作为优选的，所述扩束组件与待测物体之间设置有反射镜。
[0026]本专利技术公开了一种基于衍射效应的缺陷检测系统的调节方法，基于上述的缺陷检测系统，包括：
[0027]获取待测物体的表面面积，依据待测物体表面的面积，获得目标光束的尺寸；
[0028]根据目标光束尺寸和激光器的光斑尺寸，计算获得扩束组件的扩束倍率；
[0029]依据扩束倍率设计扩束组件。
[0030]本专利技术公开了一种基于衍射效应的缺陷检测系统的调节方法，基于上述的缺陷检测系统，通过改变激光器的波长和激光偏振态增加缺陷衍射环和背景的灰度差异。
[0031]本专利技术公开了一种缺陷检测的图像处理方法，基于上述的缺陷检测系统，包括以下步骤：
[0032]S1、在缺陷检测系统未放置待测物体时，所述相机采集获得原始图像；
[0033]在缺陷检测系统内放置待测物体时，所述相机采集获得检测图像；
[0034]S2、对所述原始图像和检测图像进行灰度化处理，并将两者进行灰度值相减操作，获得图像相减图；
[0035]S3、通过AI深度学习分割算法对图像相减图进行处理，获得缺陷二值化提取图。
[0036]作为优选的，所述S3之后还包括：
[0037]S4、对所述缺陷二值化提取图中的缺陷进行标记。
[0038]本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0039]1、本专利技术中，当物体表面存在微小缺陷时，激光经过会发生衍射现象，在经过一段传输距离后，被相机采集的像中存在衍射环。
[0040]2、本专利技术将激光作为一种新型照明光源，具有高亮度、高发光效率、寿命长、色域广等优点。
[0041]3、通过判断图像相减算法后的效果图中有无衍射效应来判断是否存在缺陷，可以判定微米级的缺陷，具有精度高的优点。
[0042]4、相机曝光时间短(15μs)，具有极快的检测速度。
[0043]5、根据物体材质选定激光器波长和激光偏振态来增加缺陷衍射环和背景的灰度
值差异，增加对比度。
[0044]6、该系统可快速检测行业难题
‑
高透物体(表面+内部)和高反物体(表面)的缺陷。
[0045]7、相对于现有高透/高反检测系统，本专利技术具有成本低的优点。
附图说明
[0046]图1为本专利技术基于衍射效应的缺陷检测系统示意图，其中，(a)为透射系统，(b)为衍射系统；
[0047]图2为图像灰度值相减示意图；
[0048]图3为图像相减效果图；
[0049]图4为图像处理示意图，其中，(a)为白背景下的缺陷二值化提取图，
[0050](b)为黑背景下的缺陷二值化提取图，(c)为缺陷抓取图，(d)为设定灰度范围的缺陷抓取图。
具体实施方式
[0051]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0052]参照图1
‑
图4所示，本专利技术公开了一种基于衍射效应的缺陷检测系统，包括激光器、扩束组件和相机。
[0053]激光器发射激光。
[0054]扩束组件对激光进行扩束，获得预设尺寸的光束，预设尺寸的光束照射在待测物体上。
[0055]相机采集激光经待测物体调制后的图像。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于衍射效应的缺陷检测系统，其特征在于，包括：激光器，所述激光器发射激光；扩束组件，所述扩束组件对激光进行扩束，获得预设尺寸的光束，所述预设尺寸的光束照射在待测物体上；相机，所述相机采集激光经待测物体调制后的图像；当所述待测物体上存在缺陷时，所述相机采集的图像存在缺陷衍射环；其中，待测物体与相机之间设置有成像透镜，所述成像透镜将经待测物体调制后的光束会聚成像。2.根据权利要求1所述的基于衍射效应的缺陷检测系统，其特征在于，所述扩束组件包括依次设置的发散透镜、光阑和会聚透镜。3.根据权利要求1所述的基于衍射效应的缺陷检测系统，其特征在于，还包括起偏器和检偏器，所述起偏器位于所述激光器与扩束组件之间，所述检偏器位于样品与相机之间；所述起偏器与激光器的入射光的入射方向垂直；通过旋转检偏器，相机持续采集图像，以清晰度最高的图像作为待测物体的表面图像。4.根据权利要求1所述的基于衍射效应的缺陷检测系统，其特征在于，所述扩束组件和待测物体之间设置有：光束匀化器，所述光束匀化器对预设尺寸的光束进行匀化处理，获得平顶光束，所述平顶光束照射在待测物体上，平顶光束经过待测物体表面或者内部调制，获得待测物体调制后的图像。5.根据权利要求1所述的基于衍射效应的缺陷检测系统，其特征在于，所述相机为CCD或CMOS。6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔，何皓，许峰，袁孝，
申请(专利权)人：慧三维智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：