mvc 薄膜表面缺陷检测--基于机器视觉的薄膜表面缺陷在线检测系统

薄膜表面缺陷在线检测系统

产品简介

薄膜表面缺陷检测系统用于检测各类薄膜在生产过程中表面出现的黑点、蚊虫、孔洞、晶点、划伤等常见缺陷,系统可以在生产过程中及时的发现产品表面出现的疵点信息，时时反映生产线表面的缺陷信息，*取代人眼进行表面检测。大大的节省了生产成本，提高了产品质量。

系统功能主要包括：

①  表面缺陷图像的快速截取；

②  疵点的位置(缺陷地图的具体位置分布)；

③  发现瑕疵后的声光报警；

④  瑕疵自动分类(根据客户对缺陷的要求来分类)；

⑤  瑕疵统计和报表自动生成；

        ⑥  在缺陷产品的边缘进行贴标定位（可选）；

检测要求

◆检测对象：复合薄膜；

◆缺陷类型：黑点、毛发、污点等缺陷；

◆检测速度：15m/min ；

◆检测宽度：1800mm；

◆检测精度：0.2mm*0.2mm；

◆检测表面：正反面双面检测；

◆处理办法：声光报警、打标（可选）；

主要检测难点分析

常规的薄膜检测，在表面没有干扰、安装空间足够的情况下，不存在太多的难点。但本项目存在以下技术难点：

1、印刷文字对检测的干扰。被检材料上可能印刷有文字，这些图案和文字在*生产中，可能会换版，印刷其它内容。由于文字具与黑点混淆，因此检测系统需要排除印刷文字对检测的干扰。

2、可变卷径辊上的检测。反面检测，只能安装在收卷辊上，而收卷辊卷径会发生变化。因此检测系统要应对一个移动的检测面。

排除印刷文字对检测的干扰

提供的被检材料样品上印刷有图案和文字，这种图案和文字会干扰检测，我们提供两种方案供选择。

方案一：排除文字区域

下图是使用图像匹配法分析出的文字区域，红色区域内为软件分割出的不检区域。

图像匹配可准确定位文字区域，但为消除文字边缘的误报，需要对文字区域适当膨胀，即将文字边缘的区域加以排除。这样会扩大不检区域的面积。

存在问题：

1.出现文字的部分以及文字边缘的部分如果存在缺陷，那么系统就不会检测出匹配区域的缺陷，从而形成漏检；

   2.由于材料表面的文字较多，在加上图像匹配使得文字的边缘也涵盖在内，使得被系统滤除掉的面积，占据了整个检测面积的15%左右，加之为防止误检，需要对文字区域进行膨胀，进一步扩大了不检测区域的范围。据实测，印有“BYE-BYE”文字的样品，不检测区域的面积约为总面积的20%。

   3.如果印刷文字区域扩大，不检测区域的面积将扩大。

   4.如果印刷的图案发生变化，需要人工调整图像匹配模板。

方案二：光谱滤波法滤除文字区域

光谱滤波法可以滤除特定波段的光线，根据样品选择特定的光谱滤波器，实验表明此方法可准确、滤除确除文字，但不影响其它缺陷的检测

滤除前

   滤除后

与方案一“排除文字区域”不同的是，此方法并没有排除文字区域，方案二是在光谱层面上滤除了文字“发出的光”，可保留文字区域内其它缺陷信息。

   上图中，2、3、5缺陷处于文字上方，滤除文字后，文字已经消失，但处于文字上方的缺陷仍未消失。

此方法可检测出黑点、蚊虫、纸屑、毛发、晶点等常见缺陷。由于选择了光谱滤波器，对于部分有色油墨不敏感。

方案一、二的对比如下表

说明：有色油墨缺陷，指印刷缺陷，如印刷错版、漏墨(有色)。

有色块状缺陷，指存在于材料上的有色塑料屑、金属屑、木屑等。

照明方式：正光与背光方式的选择

1、背光照明方式

采用背光照明方式时，相机和光源位于被检材料的两侧，光源发出的光线透过被检材料，被相机接收。透明或半透明材料的检测往往采用背光照明方式。可同时透明检测正反面的缺陷。

优点：

可同时检测位于正反面的缺陷，节约成本。

缺点：

如果被检材料内部结构不均匀，会对检测产生影响。

对于较小的晶点、划伤等缺陷，成像对比度不够。

实际生产中存在两种产品，一种以薄膜为底材，一种以纸张为底材。分别比这两类样品进行背光拍摄，图像如下：

 图1. 薄膜底材背光图像

存在问题：1.如图所示；

          2.相机所拍摄到的图像上所显示的缺

            陷会被纸张本身纹理所淹没；

图2. 纸张背光图像

    在图1中，整体图像比较均匀，说明薄膜底材本身的均匀性高。图中，黑线十分明显，但红色框内的小缺陷不够明显。

    在图2中，整体图像均匀性差，体现了纸张内部结构的不均匀性。有的区域，纸浆致密，形成黑色区域，对待检出的黑点形成干扰。

2、正光照明方式

    上图为正照明时拍摄的产品图像，可以看出，图像整体比较均匀，待测缺陷在图像中也十分明显。

    结论：背光照明方式不可行，应选用双面正光检测。

安装方式

1、安装位置

下图是生产现场收卷位置的结构示意图，成品收于6号辊。正面检测的安装较为简单，可选择于3号辊上方。反面的检测，限于安装空间，可安装于6号辊上方向。

2、拍摄景深

在6号辊处，收卷的过程中辊径会逐渐增加，导致物距发生变化，如下图所示示。 

    zui大收卷径与zui小卷径高差为10mm，因此需要选择景深>10mm的镜头。选择Nikor 50mm镜头，工作距离1000mm，光圈F=5.6，根据Nikor镜头手册，其景深为110mm，可满足拍摄的需要。

3、光源的发光带

      随时收卷时卷径的变化，光源的照射点也在发生变化，如下图所示。光源的选取应该选择较宽光带的光源，以便在高点与低点同时可以照亮被测物体。计算表明，应选择宽度>30mm的光源。

     由图二可以看出，若采用光带较窄的光源，随着滚筒的逐渐增厚，光源照射地带会偏离相机扫描线，所以要选择较宽光带的光源，这样在滚筒增厚的同时，光源的照射带依旧处于相机拍摄位置上。

系统功能说明

 系统组成：

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