[发明专利]基于线阵CCD的物件表面缺陷检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于线阵CCD的物件表面缺陷检测方法及装置。

背景技术

在诸多行业的材料及材料制成品中，表面缺陷是影响产品质量的重要因素之一，例如钢板、铝板、铜箔的结疤、麻点等缺陷不仅影响产品的外观，更严重的是降低了产品的抗腐蚀性、耐磨性和疲劳强度等；另外，在高质量聚合物薄膜应用领域，薄膜材料的缺陷同样会影响产品的性能，例如对于大屏幕平板显示器，薄膜材料的缺陷会影响保护屏的电气绝缘性能；对于高质量包装材料，薄膜材料的缺陷会降低包装的耐热性、抗腐蚀性；在印刷行业程中，由于工艺等原因，印刷品往往会出现色差、缺陷点、墨线等外观缺陷，从而导致印刷次品甚至是废品的出现。因此，在生产过程中若能对原材料和成品进行100%的自动检测并把检测所获得的信息用于质量控制和制成品筛选，将是提高产品质量的重要手段。

传统的检测方法有非自动化的表面缺陷检测方法和自动化的表面缺陷检测方法；其中，非自动化的表面缺陷检测方法有人工目视抽检法和表面频闪光检测两种；自动化的表面缺陷检测方法有激光扫描法及CCD成像的计算机视觉检测方法等。

人工目视：检测这凭借肉眼观察缺陷，但是肉眼检测能力毕竟有限，在目标物从眼前飞驰而过的情况下，肉眼无法及时聚焦，从而产生“运动模糊感”。故人工目视不仅检测效率低，成本高、劳动强度大。

频闪光检测：其检测原理是具有10~30us的脉冲闪光会引起视网膜静止反应，起到照相机快门的作用。将该检测方法进一步发展，即将频闪光源与专用的视频摄像机结合，通过监视器观察缺陷。这种方法成本低，但是自动化程度也低。

激光扫描检测法：激光扫描检测法属于视觉检测的范畴。当聚焦后的激光光束落在被检测物体的表面时，根据材料表面的性质和结构，辐射线或多或少地被散射。如果物体表面存在缺陷，必然使得散射强度相对于正常表面发生变化，检测出其变化就可以检测出物体表面的缺陷。这种缺陷检测过程中数据量非常大，利用通用微处理器很难做到实时处理，因此检测速度慢；若要提高检测速度，则需要采用专用机进行数据处理，造成缺陷检测的成本过高。

CCD成像检测法：CCD(Charge Coupled Devices）即电荷耦合器件，是一种新型的固体成像器件。它是在大规模硅集成电路工艺基础山研制而成的模拟集成电路芯片，集光电转换、光积分、扫描三种功能为一体。其基本部分由MOS光敏元阵列和读出移位寄存器组成。CCD器件具有体积小、重量轻、耐振动冲击、受环境电磁场影响小、工作距离大、测量精度高、成本低等优点，被广泛应用于各种工业现场的测量和控制中。传统的CCD成像检测法主要为面阵CCD图像拼接法。

面阵CCD图像拼接法：检测系统采用多个面阵CCD摄像头，相邻摄像头之间视场相互搭接，实现对板材表面信息的采集。采集图像的分辨率取决于CCD摄像头传感器的数目，同一类型的摄像头采集到的图像的分辨率是固定的，可以通过调整摄像头采集图像的大小来改变系统的检测精度。该检测方法的优点在于：适用范围比较广，适应环境能力强，可以同时实现对表面缺陷多种参数的判断。缺点是：对光源的均匀性要求很高，照明的非均匀性通过调整视频信号的放大倍数来校正，从而得到统一的灰度级图像，这最终导致信噪比的降低，因为暗域的信号噪声同时也被放大，从图像增强明暗对比度和光源非均匀性对图像影响校正角度来说，二维图像相对线扫描得到的一维图像来说显得更复杂，因此光源的不稳定是导致检测系统误判的主要原因；2、由于面阵CCD摄像机之间成像视场交迭以确保不漏检，所以图像冗余数据量较大；图像处理、缺陷分类通常由软件完成，软件计算工作量大。

因此，现有表面缺陷检测系统具有检测数据量大、检测速度慢、检测成本高、检测装置复杂等缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于线阵CCD的物件表面缺陷检测方法及装置，该基于线阵CCD的物件表面缺陷检测方法及装置检测速度快，检测准确率高，且结构简单、成本低廉，适合用于对生产线上的物件表面图像单一的缺陷在线检测。

发明的技术解决方案如下：

一种基于线阵CCD的物体表面缺陷检测方法，光源发出的光照射在物体表面上，物体表面的图像成像到线阵CCD器件的像元阵列表面，使得线阵CCD器件输出用于表征光强的模拟电压信号S(t)；线阵CCD器件中的每一个像数对应一个模拟电压信号S(t)；

采用BP神经网络对模拟电压信号S(t)进行分类处理，从而识别出物体表面缺陷；

所述的BP神经网络的输入层为一个神经元，输入信号为模拟电压信号S(t)；