预处理外观检测设备多光曝光检测方法及系统与流程

本发明涉及工业视觉检测，具体为预处理外观检测设备多光曝光检测方法及系统。

背景技术：

1、透明、半透明或强反光工件在进入后续加工工序或最终质量判定前，通常需要通过预处理外观检测设备进行在线检测。现有预处理外观检测设备一般采用线扫相机配合白光、背光、暗场光或斜射光采集工件图像，并利用灰度阈值、边缘增强、模板比对或图像分类方法识别划伤、污染、气泡、夹渣及材料异常。为增加缺陷信息量，部分检测设备还会设置多个照明通道或多个检测工位，分别采集不同照明条件下的图像，再对多路图像进行配准、融合或分类处理。

2、但是，透明、半透明或强反光工件同时存在透射、反射及散射现象，工件曲率、镀膜状态、边缘结构、残留水迹和光源亮度不均会在不同照明通道中形成随空间位置变化的背景响应。现有技术通常采用单幅图像阈值、固定补偿参数或整幅图像统一差分，难以根据工件不同位置的正常通道响应关系对慢变化背景进行自适应补偿；同时，不同曝光数据之间存在位置偏差时，背景边缘还会在差分结果中形成伪异常。因此，微小划伤、浅压痕、薄层污染以及内部微小异常容易被背景波动淹没或被误判，导致检测稳定性和缺陷检出能力不足。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了预处理外观检测设备多光曝光检测方法及系统，解决现有预处理外观检测设备难以对不同照明通道中随工件位置变化的背景响应进行准确补偿，导致多光曝光图像中的背景波动和位置偏差干扰缺陷提取，进而造成微小缺陷检出能力不足的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：预处理外观检测设备多光曝光检测方法，包括：

3、s1、获取待检测工件的检测配方，根据输送机构对应的编码器位置脉冲建立位置索引；

4、s2、基于所述位置索引控制具有不同照明特性的第一线光源和第二线光源进行分时曝光，触发线扫相机分别采集第一通道线数据和第二通道线数据，并记录各通道线数据对应的编码器位置值；

5、s3、根据所述编码器位置值对第一通道线数据和第二通道线数据进行位置一致性校验和空间补偿，将完成空间补偿的第一通道线数据和第二通道线数据绑定至同一位置索引，生成位置成对数据；

6、s4、对所述位置成对数据进行通道配准和亮度归一化，根据待检测工件的轮廓及屏蔽区域生成有效检测区域掩膜，从有效检测区域中确定背景样本区域，并基于背景样本区域建立局部通道补偿关系；

7、s5、基于所述局部通道补偿关系计算第一通道增强响应和第二通道增强响应，根据第一通道增强响应和第二通道增强响应提取候选缺陷区域，并结合候选缺陷区域的几何特征、通道响应特征和位置连续特征生成缺陷判定结果；

8、s6、根据所述位置索引和待检测工件的基准位置，将缺陷判定结果对应的图像坐标转换为工件坐标和输送坐标，生成缺陷图谱及设备联动指令。

9、优选的，所述建立位置索引，包括：

10、将编码器位置脉冲转换为待检测工件的移动位置；

11、按照预设空间采样距离对所述移动位置进行划分，生成对应的位置索引；

12、将所述位置索引与待检测工件的工件标识、检测配方及输送状态关联。

13、优选的，所述分时曝光，包括：

14、控制第一线光源进行第一曝光，并触发线扫相机采集第一通道线数据；

15、在第一曝光结束并经过保护间隔后，控制第二线光源进行第二曝光，并触发线扫相机采集第二通道线数据；

16、将各通道线数据与对应的通道标识、编码器位置值及采集时间关联保存。

17、优选的，所述位置一致性校验和空间补偿，包括：

18、根据编码器位置值确定第一通道线数据和第二通道线数据对应的实际采集位置，并计算位置偏差；

19、在所述位置偏差不大于允许位置偏差时，对至少一个通道线数据进行位置补偿；

20、在所述位置偏差大于允许位置偏差时，将对应数据标记为无效数据，并基于相邻有效数据执行补充配对。

21、优选的，所述通道配准、亮度归一化及背景样本区域的确定，包括：

22、根据位置索引对第一通道线数据和第二通道线数据进行初始配准，并根据待检测工件的边缘或定位特征进行横向偏移修正；

23、对配准后的第一通道线数据和第二通道线数据进行平场校正及局部亮度归一化；

24、根据待检测工件的轮廓排除工件外部区域，并根据检测配方排除工艺屏蔽区域；

25、从剩余区域中选取满足背景稳定条件的区域作为背景样本区域。

26、优选的，所述建立局部通道补偿关系并计算第一通道增强响应和第二通道增强响应，包括：

27、将背景样本区域划分为多个局部背景窗口；

28、分别确定各局部背景窗口内第一通道与第二通道之间的双向亮度映射参数，并根据局部背景窗口的空间位置对双向亮度映射参数进行平滑处理，形成局部通道补偿关系；

29、基于所述局部通道补偿关系分别生成第一通道的参考背景和第二通道的参考背景；

30、根据第一通道相对于对应参考背景的差异生成第一通道增强响应，根据第二通道相对于对应参考背景的差异生成第二通道增强响应。

31、优选的，所述生成缺陷判定结果，包括：

32、对第一通道增强响应和第二通道增强响应进行阈值分割、连通区域分析及尺寸过滤，生成候选缺陷区域；

33、提取候选缺陷区域的面积、长度、宽度、方向和边缘锐度，形成几何特征；

34、提取候选缺陷区域的第一通道响应强度、第二通道响应强度及通道响应比例，形成通道响应特征；

35、根据候选缺陷区域在相邻位置索引中的延伸状态确定位置连续特征；

36、根据所述几何特征、通道响应特征和位置连续特征确定缺陷类型、缺陷尺寸、严重等级和缺陷置信度。

37、优选的，所述确定缺陷类型，包括：

38、当第一通道增强响应高于第二通道增强响应且候选缺陷区域满足表面形态条件时，将候选缺陷区域确定为表面类缺陷；

39、当第二通道增强响应高于第一通道增强响应且候选缺陷区域满足内部响应条件时，将候选缺陷区域确定为内部类缺陷或材料类缺陷；

40、当第一通道增强响应和第二通道增强响应均满足异常条件时，根据候选缺陷区域的几何特征、位置连续特征及其与屏蔽区域之间的空间关系进行二次判定。

41、优选的，所述生成缺陷图谱及设备联动指令，包括：

42、根据线扫相机的成像参数确定缺陷在待检测工件宽度方向的坐标，根据位置索引及待检测工件的基准位置确定缺陷在输送方向的坐标；

43、将缺陷类型、缺陷坐标、缺陷尺寸、严重等级及缺陷图像关联形成缺陷图谱；

44、根据缺陷的输送坐标、当前编码器位置及下游执行位置确定动作触发位置，并生成与缺陷处理类型对应的设备联动指令；

45、将设备执行结果写入所述缺陷图谱。

46、本发明还提供一种预处理外观检测设备多光曝光检测系统，包括：

47、位置同步模块，用于获取待检测工件的检测配方，并根据输送机构对应的编码器位置脉冲建立位置索引；

48、分时曝光采集模块，用于基于所述位置索引控制第一线光源和第二线光源进行分时曝光，触发线扫相机分别采集第一通道线数据和第二通道线数据，并记录各通道线数据对应的编码器位置值；

49、成对数据生成模块，用于根据所述编码器位置值对第一通道线数据和第二通道线数据进行位置一致性校验和空间补偿，并将完成空间补偿的第一通道线数据和第二通道线数据绑定至同一位置索引，生成位置成对数据；

50、通道响应计算模块，用于对所述位置成对数据进行通道配准和亮度归一化，根据待检测工件的轮廓及屏蔽区域确定背景样本区域，建立局部通道补偿关系，并计算第一通道增强响应和第二通道增强响应；

51、缺陷判定模块，用于根据第一通道增强响应和第二通道增强响应提取候选缺陷区域，并结合候选缺陷区域的几何特征、通道响应特征和位置连续特征生成缺陷判定结果；

52、坐标与联动输出模块，用于将缺陷判定结果对应的图像坐标转换为工件坐标和输送坐标，生成缺陷图谱及设备联动指令。

53、本发明提供了预处理外观检测设备多光曝光检测方法及系统。具备以下有益效果：

54、1、本发明从有效检测区域中选取背景样本区域，并根据不同空间位置的背景样本建立局部通道补偿关系，分别计算第一通道增强响应和第二通道增强响应。该方式不是对两路图像采用固定参数进行整体相减，而是利用工件各局部位置的正常双通道响应关系生成参考背景，能够压低由工件曲率、镀膜状态、透射率变化、边缘结构及光源不均引起的慢变化背景，同时突出偏离正常通道映射关系的局部异常，提高微小划伤、浅压痕、薄层污染及内部微小异常的检出能力和检测稳定性。

55、2、本发明分别记录第一通道线数据和第二通道线数据对应的编码器位置值，根据实际采集位置执行位置一致性校验和空间补偿，并将满足位置一致性条件的两路数据绑定至同一位置索引。由此能够在输送机构加速、减速、暂停恢复或节拍变化时保持双通道数据与工件实际位置的对应关系，减少因固定时间触发或曝光间位移造成的图像拉伸、压缩、边缘重影及差分伪异常。

56、3、本发明分别计算第一通道增强响应和第二通道增强响应，并将两个通道的响应强度、响应比例与候选缺陷区域的几何特征和位置连续特征联合用于缺陷判定。该方式既保留了不同照明通道对表面反射散射缺陷和内部透射材料缺陷的差异响应，又避免仅依据单一灰度阈值进行分类，提高表面类缺陷、内部类缺陷及材料类缺陷之间的区分能力。

57、4、本发明根据位置索引和待检测工件的基准位置，将缺陷图像坐标转换为工件坐标和输送坐标，并进一步结合下游执行位置生成设备联动指令，使缺陷检测结果能够直接用于报警、标记、复检、剔除及停止控制，形成从多光曝光采集、缺陷判定到设备动作执行的闭环检测流程。

58、5、本发明将缺陷类型、缺陷坐标、缺陷尺寸、严重等级、缺陷图像及设备执行结果关联形成缺陷图谱，并与工件标识、检测配方和输送状态相对应，便于按照工件、批次和检测区域进行质量追溯及缺陷统计，为前序清洗、搬运、磨边、成型或镀膜工序的调整提供数据依据。

59、6、本发明能够在同一检测区域内通过第一线光源和第二线光源进行分时曝光，减少多个独立检测工位之间的视场标定和输送位置转换需求，降低多工位安装、调试和维护过程中产生的同步误差，并能够通过调整检测配方适配不同型号及不同光学特性的待检测工件。