可连续调节亮度均匀照明光源设计和在表面缺陷检测中的应用.pdfVIP

可连续调节亮度均匀照明光源设计及在表面缺陷检测 中的应用1 曲兴华 钱小龙 陈勇 李恭 精密测试技术及仪器国家重点实验室（天津大学） 天津 300072 摘 要：生产过程中对表面缺陷的检测非常需要。介绍了一种用于生产现场的有金属镀层 小工件表面缺陷的检测技术。通过应用 MAX1698 芯片，设计了滤波、反馈及高效升压式电 流调节电路，获得了具有亮度可连续调节并且照度均匀的照明光源，解决强反射复杂表面 反射光极强导致 CCD 成像画面亮度失真并将所要检测缺陷信息淹没的难题。实验表明，该 照明光源有效地解决了电镀工件表面的强反射光给图像处理和检测带来的困难，提高了 CCD 采集到的图像质量的同时也减轻了后续的图像处理的难度和提高了检测的正确性。可用于 外观缺陷自动检测系统的照明系统。 关键词：电镀表面 强反射光 缺陷检测 均匀散射光 亮度调节 1．引言 在现代的各种工业领域的生产过程中，对原材料、半成品及最终成品的外观检测是必不 可少的步骤。在国外，六七十年代就已开始了表面自动检测系统的研究。现在，某些技术， 如激光扫描检测技术、超声波扫描技术、光电检测技术、磁记忆检测技术、涡流检测技术等 已相当成熟。在我国，表面自动检测系统与质量控制手段正处于研究发展阶段，如钢板、钢 管的表面检测，地形地貌检测，表面粗糙度检测，水果表面检测等很多领域已经开始研究并 取得很大进步[1,2] 。当今，许多企 业对大批量 的小工件产 品的外 1 观，仍采用人工目测的方法。这 种方法一方面由于工人的责任心 2 及眼睛疲劳的生理状况容易造成 漏检，另一方面，极大的工作量 3 也容易影响工人的身体健康。因 2r α 此，为提高检测质量和生产效率， H 4 降低成本并把操作者从单调而繁 琐工作中解脱出来，设计合适的 外观自动检测系统应该是工业自 β 动化质量控制十分重要的课题。 目前对具有金属镀层的小工件表 面缺陷的检测仍不能令人满意， 2R 其中一个重要的原因就是光学检 测中照明系统的影响，增加了图 像识别的难度。然而国内外针对 1.电路板 2.磨砂玻璃 3. LED 4.工作区域 强反射复杂表面随机缺陷检测光 照系统方面所进行的系统性研究 图2 圆台形LED 光源的光学原理图 1本项目受教育部博士点基金资助（20020056002） -1- 还比较少见。本课题应用光学设计方法与计算机图像处理技术相结合，提出了一种亮度可连 续调节并且照度均匀的照明光源，并实验了其在表面缺陷自动检测中的对CCD画面的成像效 果。 2 ．照明光源的选择和设计 金属镀层小工件表面缺陷检测的方案是将工件放置在由LED 阵列制成的照明光源的测 量区域内，通过图像采集系统将工件的图像采集并传输到计算机，再通过测量软件对采集到 的图像进行识别，以判别工件缺陷的种类、测量缺陷的大小并做出工件是否合格的判断。因 此，能否采集到清晰的图像是进行正确测量和判断的基础。因工件表面的镀层有镀铜、镍、 白锌、彩锌及环氧树脂等不同材料，他们对照射到工件表面光线的反射率不同并且要得到清 晰的图像时他们对光强的要求也不同，因此照明光源所发出的光强是影响能否获得清晰图像 的一个主要因素[3,4