计算成像助力2.5D缺陷检测

2024-04-08
分享:

机器视觉是一个新兴且不断迭代发展的行业,近年来行业内陆续推出了不同角度照明方案、分时频闪成像方案、光谱成像、3D成像等方案,仍然存在难以检测的缺陷类型。如凹凸特征检测并有效识别其特征大小,棱边缺陷检测,有感、无感划痕区分,兼容所有特征的检测等。这些难题,成为了行业内一直难以攻克的问题。
针对这些挑战,沃德普推出了计算成像系统,其中包含了悟空相位成像系统(图(1))和线扫光度立体成像系统(图(2))。这两个系统均利用特殊光场照明,并利用图像信息增强的新技术,助力解决以上难题。

悟空相位成像系统,通过拍摄获取多张图像序列,每个都有不同的照明或光学配置,从每个图像中提取数据并进行组合获取图像中任意位置特征均呈现出来的图像,并进行计算成像。悟空相位成像系统可兼容不同方向的瑕疵成像、及提供2.5D缺陷成像,实现一次采集,完成待检产品的不同形态瑕疵呈现,可以应用在反光产品的表面瑕疵高速检测中。

线扫光度立体成像系统,是指捕获多个图像,利用图像处理生成更好的输出图像,具有单一镜头图像无法提供或兼容的特征。该方案的原理是用重建出物体表面的法向量,以及物体不同表面点的反射率来复原阴影部分,因此只需要采集四张由不同方向的光照射物体的图像。该方案主要用于检测非反光产品表面2.5D缺陷,支持高速在线检测。
 

             

图(1)                            图(2

 悟空相位成像系统示意图                 线扫光度立体成像系统示意图

 

本文主要介绍悟空相位成像系统,如下图(3)为常规方案拍摄划痕、脏污及气泡的成像效果,面对细微瑕疵,难以对特征进行处理和提取。图(4)为悟空相位成像系统提供的效果图,可以呈现上述难以成像的特征,简化后期的算法处理难度。

 

图(3) 常规方案

 

图(4) 相位方案

 

线扫检测中,通过相位线阵光源输出高频信号给线扫相机,将图像数据直接传至图像预处理器,并处理获得对应的八张相位原图和六张预处理效果图。六张预处理器效果图包含形状图1、形状图2、镜面反射图、光泽比图、漫反射图、标准图,可分别对图像具有2.5D凹凸的特征、细小划伤、脏污异物、产品轮廓定位进行提取。

 

悟空相位成像系统提供图像调节功能,可对预处理后的图像进行二次调节,利于对特征对比度或轮廓的增强,如下图5~7所示。

 

                     

图(5)相位原图X1                                          图(6)形状图1-调参前                                         图(7)形状图1-调参后

 

此外,该系统还可以区分有感和无感的特征,即有深度和无深度的信息,将背景干扰信息过滤,提取用户所需的特征,如下图8~10所示。

 

                    ​​​​​​

图(8)相位原图X1                                          图(9)相位原图Y1                                          图(10)形状图1

 

面对被测产品表面不够光滑,或具有反光方向性的情况,相位成像系统还可通过调节光源角度、光斑正弦性周期、亮度来适配效果,如下图11~12

                    

图(11)相位常规方案-无相位效果,预处理效果不佳

 

                    

图(12)相位调整方案-有相位效果,可输出效果

 

  目前,该系统主要应用于锂电的铝壳电池、蓝膜电池的划痕和气泡检测;产品为反光产品的凹凸点、压痕检测,推荐使用线扫相位成像方式;如果产品是磨砂非光滑面,推荐使用线扫光度立体成像方式,或其它检测方式。
  总的来说,无论是悟空相位成像系统还是线扫光度立体成像系统,都是为了解决机器视觉行业中的难题而推出的解决方案。通过这些先进的技术和设备,沃德普可以更好地应对各种复杂的检测任务,提高生产效率和产品质量。

相关新闻