[实用新型]基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密电子封装过程中的物体表面缺陷检测领域，特别是一种精密电子封装过程中基于机器视觉的荧光粉涂层表面缺陷检测系统。

技术背景

大功率LED蓝白光转换封装工艺的核心工序包括荧光粉涂覆与塑封成型，而荧光粉涂覆工艺是其中技术难度最大的关键工序。荧光粉涂覆作为实现LED蓝光向白光转换的关键工艺之一，直接影响LED发光效率和光均匀性。为了提高LED的光色品质，对涂覆面的控制以及涂覆均匀度与涂层的厚度要求越来越高。目前荧光粉涂覆涂层表面质量检测主要采用人工目测的方法，这种方法不仅工作量大，而且易受检测人员主观因素的影响，容易对涂层表面缺陷造成漏检或误检，不能保证检测的效率和精度。近年来，随着机器视觉识别技术的发展，很多研究机构开始了基于机器视觉的表面缺陷检测的应用研究。但是这些缺陷检测主要集中在表面刮伤、裂缝、坍陷等缺陷的检测，几乎没有从涂层厚度均匀性的角度进行研究。在大功率LED蓝白光转换封装工艺中，荧光粉涂层厚度的均匀度、荧光粉涂层对LED管芯的覆盖完整度是影响白光LED光色品质的重要因素。因此，对荧光粉涂层的厚度和涂覆面的缺陷检测是荧光粉涂覆控制的关键环节之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有缺陷检测技术的缺点与不足，提供一种可靠性高、组合灵活、检测准确、效率高的基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统。

本实用新型的目的通过下述方案实现：

一种基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统，包括激光发射器、图像采集终端、图像传感器伺服电机调节模块和上位PC机，图像采集终端包括顺次连接的图像传感器、视觉处理及控制模块和接口模块，上位PC机通过接口模块与视觉处理及控制模块相连接，图像传感器伺服电机调节模块分别与视觉处理及控制模块和图像传感器连接，激光发射器与视觉处理及控制模块连接；激光发射器用于发射测量荧光粉涂覆厚度分布的激光光线，图像传感器伺服电机调节模块用于调整图像传感器的接收角度，图像传感器安装在图像传感器伺服电机调节模块上，用于把图像信息转化为电信号，视觉处理及控制模块用于接收上位PC机的控制命令的接收及发送、图像数据的采集和传输，接口模块用于连接上位PC机和视觉处理及控制模块，上位PC机负责对图像数据进行分析和处理。

进一步的，激光发射器发出的激光光线在荧光粉涂覆表面反射或漫射所得的光斑的采集通过图像采集终端来实现；图像传感器采用CMOS传感器或者CCD传感器，视觉处理及控制模块基于FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD；接口模块采用基于总线的方式，包括IEEE1394a、USB或以太网。

进一步的，视觉处理及控制模块包括视觉处理及控制主芯片模块、激光发射器控制电路、电机控制接口和通讯接口；视觉处理及控制主芯片模块与激光发射器控制电路、电机控制接口和通讯接口分别相连；激光发射器控制电路实现对激光发射器的控制，通讯接口实现与所述的接口模块的通讯，视觉处理及控制模块还通过电机控制接口与所述的图像传感器伺服电机调节模块连接。

进一步的，所述的图像传感器伺服电机调节模块由控制接口电路、电机驱动功率放大电路、电机依次连接组成；控制接口电路与所述的视觉处理及控制模块连接，电机驱动功率放大电路实现对电机的驱动，所述图像传感器安装在电机上。

本实用新型的基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统的检测方法，包括以下步骤：

（1）开启激光发射器，照射被测表面，被测表面分别为荧光粉涂覆前的大功率LED芯片表面和荧光粉涂覆后的荧光粉涂覆面；

（2）用图像采集终端采集荧光粉涂覆前后的两幅激光光斑图像；利用两幅激光光斑图像，采用激光三角测量法计算荧光粉涂层的厚度分布，并根据设定厚度标准，判断是否存在过厚、过薄和厚度不均匀的缺陷；

（3）关闭激光发射器，由图像传感器伺服电机调节模块调整图像传感器的角度使图像传感器接收面与荧光粉涂覆面平行，再用图像采集终端采集荧光粉涂覆后的荧光粉涂层图像；

（4）对步骤（3）中采集的荧光粉涂层图像进行滤波、边缘检测，再与标准的荧光粉涂层图像模板进行对比，最后根据对比分析来检测荧光粉涂层是否存在涂覆面不规则、沾胶和异物的缺陷。

进一步的，步骤（2）中，所述采用激光三角测量法得到荧光粉涂层厚度分布的方法如下：

①对所采集的两幅激光光斑图像用平滑滤波器进行滤波；

②对步骤①滤波后得到的光斑图像进行二值分割；基于图像的灰度直方图，通过迭代计算得到分割阈值；

③求取激光光斑各处的质心位置；