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用于光学元件表面的机器视觉检测技术

鏃ユ湡;2019-06-20  鏉ユ簮锛毼粗  浣滆咃細admin

  光学元件的质量主要取决于表面质量, 而面形偏差检测、表面粗糙度、表面疵病的检测则是评价光学元件表面质量的主要项目。今天为大家介绍的是机器视觉检测技术!

  机器视觉作为一门把计算机视觉和图像处理技术有效融为一体的新兴检测技术, 用数字图像作为检测手段, 通过机器来识别物体, 代替了人体的视觉系统, 再运用图像处理方法, 提取出有用的信息, 如表面形貌、各种参数数值等。

  该技术可运用到控制、测量、检测等相关的各领域, 能够通过计算机自动获取和分析特定事物的图像。

  一般机器视觉系统由以下单元组成:光源、成像镜头、相机、图像处理单元、图像处理软件和外部通讯单元等。结构示意图如图所示。

  自20世纪90年代初开始, 利用机器视觉的光学元件表面缺陷检测技术就已经逐步发展起来。

  1996年加拿大的Raafat等基于机器视觉系统对玻璃或塑料表面质量进行检测, 检测目标主要是表面划痕、气泡、裂纹等; 韩国的Kim等提出了一种基于机器视觉的快速检测方法, 实现对液晶显示器和等离子体显示面板的在线年, 美国劳伦新利弗摩尔国家实验室利用线扫描相位差分成像(linescan phase differential imaging, LPDI)和移相衍射干涉仪(phase shilling diffraction interferometer, PSDI)开发出检测系统, 通过图像分析代码识别LPDI图像中的潜在相位缺陷; 在国内王雪等提出了基于机器视觉的大口径光学元件表面缺陷检测系统, 可普遍应用于不同口径的光学元件质量检测; Peng等提出了基于机器视觉的浮法玻璃在线检测方法, 通过检测由玻璃和缺陷之间的光学特性的差异引起的图像灰度级变化来测量缺陷, 围绕玻璃图像分析和检测系统的可靠性、实时性和真实性等, 建立了一系列图形处理算法。

  近几年来, 关于机器视觉的表面缺陷检测已成为国内外的一个热点研究领域。韩国基础科学研究院Choi等提出了一种基于光热反射显微技术的疵病检测方法, 检测灵敏度可达到几十纳米;

  马来西亚大学机械工程学院的Leea等提出了一种非接触视觉的方法来检测陶瓷刀具刀片中发生的断裂; 苏丹伊赫马赫迪大学工程学院Talab等提出用于检测混凝土结构图像裂缝的图像处理方法, 使用Sobel滤波消除残余噪声后, 使用Otsu法检测出主裂纹, 实验工作表明, 该方法能够清晰准确地检测图像中的裂纹;

  中北大学Jin等提出一种基于数字光栅投影的新型在线测量系统, 使用基于一维傅里叶变换的图像处理算法来处理条纹图像, 得到条纹图像的屈光度分布, 再由屈光度导出光学元件的变形程度;

  中国科学院自动化研究所Zhang等考虑到大孔径光学元件表面缺陷的检查, 提出了一种包含两种成像系统的高效精密仪器, 一种是由分辨率为10 μm的线扫描相机构成的暗场成像系统(DFIS), 另一种是由分辨率为1 μm的显微镜构成的亮场成像系统(BFIS);

  江苏大学姚红兵课题组研究了基于机器视觉的无接触测量方法, 能够对树脂镜片缺陷进行检测分类, 并且还开发出自动化的检测方法, 提高了检测系统的工作效率。

  现如今的工业生产过程已经逐步趋于自动化, 机器视觉能够充分发挥自己的优势, 运用于某些人眼无法观测到或者危险的工作环境中。在计算机技术和电子电路集成化发展的今天, 机器视觉的可靠程度也越来越高, 充分利用它的非接触性、实时性、灵活性和精确性等优点,能够更多地融入到生产过程或生活中去。

  (1) 非接触性, 当检测光学元件表面质量时, 可以实现非接触测量, 不会对元件的表面产生变形、有损等影响, 从而保证了检测过程的正确性。

  (2) 实时性, 机器视觉系统采用了先进的硬件设备和有效的图像处理算法, 所以在检测光学元件时, 能够快速地完成整个检测过程, 并且及时得到检测结果。这一实时特性对于在线检测装置的发展有着非常重要的意义。

  (3) 灵活性, 机器视觉系统可以根据不同的测试环境、测试零件进行灵活的配置, 再加上图像处理算法的多样性, 可以通过调节达到用户的检测要求。另外还能与PLC、网络进行通讯, 可以实现远程操作, 增加了系统的灵活性。

  (4) 精确性, 传统的目视法受主观因素的影响, 检测出来的产品精度不理想, 而机器视觉系统的处理过程由计算机完成, 大大消除了人工目测带来的偶然误差, 既保证了精密元件的检测精度又提高了工作效率。

  爱丁堡(南京)光电设备有限公司专注于机器视觉智能化应用的高科技公司。在工业自动化过程控制、缺陷质量监控、物质分选等领域,不断钻研创新,研发了应用于表面缺陷质量检测和物料分选的光电设备和仪器。包括:光学表面缺陷检测机系列、塑料分选机、隐形眼镜分选机等。均已隆重推向市场,处于国际领先水平。

  爱丁堡光电OptiNspec系列产品,采用美军标标准,专门针对平面/球面光学元件的表面缺陷检测而设计,可有效检测元件表面上的划痕和麻点。


 
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