一种基于多目机器视觉的光学薄膜瑕疵检测系统

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触、 快速 、 精度高 、 检测范围广和智能化等人工 目检不可 比拟的独 紫外可见分光光度计对薄膜的光学特性进行分析 ，在可见光至近
特 优 势［ ３ １ 。
红外光波段内对 Ｏ Ａ进行透射测试 ，得到光学薄膜的透射率 、 Ｃ 反 述测试结果表明，
与印品 、 玻璃制品等行业同类检测技术相 比， 基于机器视觉 射率 、 吸收率与光波波长的关系曲线（ 图略）
Ｈ ｕ ｎ － ｕ １７ Ｈ Ｎ ｉ－ｈ ｎ Ｕ Ｇ ａ ｇｈ ａ，Ｚ Ｏ Ｇ Ｑ ｕ ｓｅ ｇ ２
（ ｃ ｏｌ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ Ａ ｔ ｔ ｅＥ ｇｎ ｅｉｇ ＳｕｈＣ ｉａＵ ｉ ｏ ｅ ，Ｇ ａ ｇｈ ｕ５ ４ ， ｈｎ ） 。 ｈ ｏ ｏ ｈ ｎｃ ＆ ｕｏ ｉ ｎ ｉｅｒ ，ｏ ｔ ｈｎ ｎｖ ｆｒｄ ， ｕｎ ｚｏ ６ Ｃ ｉａ Ｓ Ｍｅ ａ ｍｏ ｖ ｎ ｌ １ ０ （Ｇ ａｇｈ ｕＮ ｎｈ ａｈ ｏＣ ｅ ｉａｓ ｏ，ｔ ， ｕ ｎ ｚｏ １４ ８ Ｃ ｉａ ｕ ｎ ｚｏ ａｓａＨｕｚ ｕ ｈ ｍ ｃ ｌ Ｃ ． ｄ Ｇ ａｌ ｈ ｕ５ １５ ， ｈｎ ） Ｌ ｇ
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机 械 设 计 与 制 造
ｌ ６２ 文章编号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ２０ — １２ ０ １０ — ９ ７ ２ １ ）４ ０ ６ — ３
Ｍ ａ ｈ ｎ ￣ Ｄｅ ｉ ｎ ｃ ｉ ｍ３ ｓｇ ＆ Ｍ ａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆｃｕｅ
第 ４期
２１ ０ ２年 ４月
一
种基于多 目 机器视 觉的光学薄膜瑕疵检测 系统 米
★来稿 １期 ： １－ ６ ２ ★基金项 目： ３ ２ １０ — ３ ０ 中央高校基本科研业务费专项资金资助（ ０ ９ Ｍ ０ ３ ， ２０ Ｚ ０ ４ ） 高等学校博士学科点 号项科研基金资助课题（０ ８ ５ １０ ８ ２ ０ ０ ６ ８ ） １
笪 期
胡 华 一 基于多目 视觉 光学 膜瑕 检测系 广 等： 种 机器 的 薄 疵 统
皱折 、 刮伤 、 划痕 、 异物 、 布不均等表面瑕疵是影响光学薄膜产 涂
品质量 的主要因素。 由于终端产品对光学薄膜表面质量有极 高要
求， 因此须借助有效 的检测手段作为薄膜品质的保证 。传统 的人
工 目视检验或离线抽检方法具有劳动强度大 、 精度低 、 效率低 、 可
２薄膜光学特性分析
胡广 华 钟球盛
（ 华南 理工大学 机械与 汽车工 程学院 ， ， 广州 ５ ０ ４ ）（广 州南沙华 卓化工有 限公司 ， 州 ５ ５ ） １６ １ 广 １４ ８ １
Ｄｅ ｅ ｔｉｓ ｅ ｔ ｎ ｓ ｓｅ ｆ ｒ ｐ ｉａ ｉ ａ ｅ ｎ ｍｕｔ ｃ ｍｅｒ ｃ ｉｅ ｖｓｏ ｙ ｔ ｍ ｆ ｃ ｐ ｃ ｉ ｙ ｔ ｍ ｏ ｔ ｌ １ ｎ ｏ ｏ ｃ ｆ ｍｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌ－ ａ ｉ ａ ｍａ ｈｎ ｉｉｎ ｓ ｓ ｅ
１ ６ ３Hale Waihona Puke Baidu
光学 薄 膜 的透光 率 随光 源波 长的增 加 而上 升 ，而 反射 率 在很 大 范
围内变化不明显 ， 且与透射率相 比处于相对较低水平。Ｄ Ｌ Ａ公 ＡＳ
司生 产 的 Ｐ ３系列 相机 的 Ｃ Ｄ传 感 器对 （０ ～０ ０ ｎ Ｃ ４ ０ １０ ）ｍ波 长 的光
早
—
Ｆ Ｇ ＰＡ ｆ
谱响应杼 眭。在 ０ｂ的增益水平下， ｄ 当光波波 长约 ６ ０ ｍ时 ， ８ｎ 单位 面积 Ｃ Ｄ的感光能量达到最大， Ｃ 即此时最为敏感 。因此选取波长
ＡＦ ６ ０ Ｓ０ ｌ
ｍ Ｇ
为［５ ，５ ￣ｍ 的高功率 Ｌ Ｄ颗粒作为照明光源的基本元件 ， ６０ ８ ０１ １ Ｅ 采
ｌｍ ｃｎ ｅｔ ｔ ｇｏｓ ｒ ｒ ｉ ｉ ｕｓ ｉ ｒｂｅ Ａ ｔ ｗ ｒｓｔ ｏ ｐ ｔ ｔｅｏｅａｅｏ ｌ－ ａ ｌ ｇ ｅ ｏ ｖ ｒ ｏ ｒ ｒ ｓ ｎ ｉ ｎ ｏ ｌ ｆ ｒ ａｄ ． ｃｍ ｕｅ ｈ ｖｒｇ ｍｕ ｉｓｍｐｉ ｓ ｓ ｅ ０ ｄ ｔ ｇ ｈ ｇｐ ｍ． ｅ ｏ ｆ ｔ ｎ
有重要影响， 需要对光路系统优化设 计； 其次， 高速 、 高精度检测要 求使曝光时间极短， 瑕疵图像整体灰度偏低 ， 检测算法必须有效适 应图像 的这种低信噪比特点 ； 最后 ， 系统将实时产生海量数据 ， 因 此必须对检测算法的效率及软件系统的设计进行有效优化。
薄膜广泛用于 Ｌ Ｄ、 Ｃ 触摸屏 、 汽车防雾玻璃及太阳能 电板等行业。 在现有 的光学薄膜制备工 艺中， 溅射 、 涂布过程 中所伴 随的气泡 、
用透射照明方式 ， 通过多次实验确定光源的最佳布置方式。
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孵Ｉ
３ 系统 检 测 方案
ｉ ａｅｗ ｔｏ ｔ ｎ ｅｅｔ ａｄｔｅｅｒｎ ｏ ｒ ｒｆ ｌ ｗ“ｎｒ ａ ｄｓ ｉｕｉｎ ｔｅｄｆｃ ｉ ｐ ｃｉｎ ｒ６ ｍ ｇ ｉ ｕ ａ ｙｄｆｃｓ ｎ ｓ ａｄ ｍ ｅｒ ｓ ｏｌ ｈ ｈ ｏ ｏ ｏｌ ｉｒ ｔ ， ｅｅｔｎ ｅｔ ０ 一 ｎ ｌ ｔｂ ｏ ｈ ｓ ｏｐ
高品质的瑕疵成像是实现高准确性 自动检测的基础。为了取
靠性差等致命缺陷 ， 无法适应现代化生产的需要【ｌ 机器视觉技 得 Ｃ Ｄ光谱响应 、 １ 。 ＩＩ ２ Ｃ 光学薄膜透光特性 、 光源光谱分布三者间的最
术是 一门将计算机视觉应用于工业检测 的新兴技术 ，具有非接 佳 匹配 ， 而提高瑕疵 图像的成像质量 ， 从 采用 Ｕ Ｉ Ａ Ｖ５ ０型 Ｎ Ｃ ＭＵ ０
次采样 求平 均的方 法得 到标 准背景 图像 ， 出每 个像 素 坐标位 置的标 准差 ， 算 然后 对每 幅待检 图像应 用
３（准则进行瑕疵判别， ｔ －１－ － ｒ 可直． ３＝值化的瑕疵分离结果。实验结果表明， ￣ ， 该算法具有简单、 快速 、 准 确的优点， 解决了普通差影算法阈值确定困难的问题， 关键词 ： 机器视 觉 ； 瑕疵检 测 ； 光学薄膜 ；一 ３ 。准则 【 ｂｔａｔ ｅ ｃｔ ｔｅｄｊｃｓ／ｓｒ ｃ ｕｌｙｉ ｒ ａｉｇｔｅｏｔａ ｌ ａｈｇ ｒｃ ｉ ｅ Ａ ｓｒｃ】 ｃ ｅｅｔ０’ ｆ ｅ ａｉ ｐｅ ｒ ｐｉ ｌ ｍ， ｉｈｐｅｉｏ ｄ — ｏｈ ｕａ ｑ ｔ ｎ ｐ ｎ ｈ ｃ － ｓｎ ｆｃ ｉ ｐ ｃ ｏ ｓ ｍｆ ｒ ｐ ｉ ｌ ￣ｂｓｄｏ ｃｈｎ ｉ ｏ ｃ ｎ ｌ ｙｈ ｅｎｓ ｄｅ ．ｉ ｅｔｅｉ— ｅｔ ｎ ｅｔ ｎｓ ｔ ｔ ａｆ ｍ ａｅ ｎｍａ ｅｖｓ ｎｔ ｈ ｏｏ ａ ｂｅ ｔ ｉ Ｓｎ ｈ ｎ ｓ ｉ ｙｅ ｏｏ ｃ ｉ ｌ ｉ ｉ ｅ ｇ ｓ ｕ ｄ ｃ ｓｅｔ ｎａ ｃ ｒ ｙａ ｄｗｄｈｏ ｅ ｌ ａ ｅｔｅ ｙｔｍ ｔ ｃｒ ｕ ｉ ｕ ａ ｅｕ ａ ｐ ｉ ｙｒ —Ⅱ ｐ ｃｉ ｃ ｕａ ｎ ｉｔ ｔ ｍ ｍ ｋ ｈ ｓ ａｒ ｏ ｔ ｍ ｈ ｏ ｓ ｍ ｌ ｇｂ ｃ玎一 ｏ ｃ ｆｈｆ ｉ ｓ ｅ ｏ ｙ ｓ ｎ ｓ ｎ ， ｅａａＣＳａｃ ｉ ｃｕｅｉｐ ｏ ｏｅ ｒｃｓ ａ ｄｍａ ａｅａ ｉｄ ｄ ｔ ａ ｔ ．ｕｔ ｒｔ ｅｔｅｄ － ｒ ， ／ ｒ ｈｔ ｔｒ ｓ ｒ ｓｄｔ ｐ ｏｅｓ ｎ ｎ ｇ ｌ ｋｎ ｓ ａａｉ ｒｌ ｉ Ｆ ｒ ｅｎｏ ， ｅ ｅ ｐ ｏ ｌ ｆ ｏ ｎ ｅ ｍｅ ｈ ｒ ｈ
ｒ ｉ ｅ ｓ ａ ｄ ａ ｃ ｒ ｙ ｐ ａ ｄｎ ｓ ｎ ｃ ｕ ａ ． ｃ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｍ ａ ｈ ｎ ｉｉ ｎ； ｆ ｃ ｓ ｅ ｔｏ Ｏｐ ｉ ａ ｌ ｓ ３ 盯 ｒ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ： ｃ ｉ ｅｖ ｓｏ Ｄｅ ｅ ｔ ｎ ｐ ｃ ｉ ｎ； ｔ ｌ ｍ ； － ｉ ｃ ｆ ｉ ｕｅ
在 线检测 方案 。瑕 疵检测 精度 、 薄膜幅 宽决定 系统 须采用 多相机 同步采样 ， 为此提 出一种 ＣＳ系统 架构 ／ 处理 和管理 各通道 数据 ， 并采 用 高性 能 Ｆ Ｇ Ｐ Ａ设 计 了 多通道 同步控制 卡 。在 实验 基础 上分析 了薄膜 瑕
疵成像 特点 。 出一种基 于误 差修 正 理论 的快速瑕疵 检测 算法 ， ： 提 即 无瑕疵 的 背景 图像认 为只存在 呈正 态分布的 随机 误差 ， 瑕疵看作粗 大误 差 ， 而将瑕疵 检测 问题 转化成 粗大误 差的判别 问题 。通过连 续 多 从
中图分 类号 ： Ｈ１ 文献标 识码 ： Ｔ ６ Ａ
１ 引言
Ｏ Ａ（ ｐｉａＣｅｒ ｄ ｅｉ ）ＩＯ（ ｄｕ ｉＯ ｉｅ等 光学 Ｃ Ｏ ｔ ｌ ｌａ Ａ ｈ ｓ ｅ 、 Ｉ ｉｍＴｎ ｘｄ ） ｃ ｖ Ｔ ｎ
的光学薄膜检测系统 的特殊性在于 ： 首先 ， 光学薄膜作为被检测对
象， 其材质所具有的高透光率 、 低反射率光学特 对瑕疵成像质量
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【 要】 摘 针对光学薄膜制备过程中的表面品质缺陷，给出一种基于机器视觉的多通道同步自 ； 动