基于机器视觉的瑕疵检测装置及膜产品瑕疵检测方法与流程

1.本发明涉及机器视觉技术领域中对膜等连续生产材料的检测装置和方法，尤其涉及应用在锂电隔膜bsf业中的视觉检测，用于对连续生产材料上的多种瑕疵检测。


背景技术：

2.机器视觉领域对连续卷状的bsf瑕疵检测过程中，需要对某几种不同类型的瑕疵点进行检测。比如：
3.在生产锂电隔膜(bsf)中,常会在材料表面产生瑕疵点,其缺点类型为:晶点/黑点/亮点/透明点/漏涂/暗斑亮斑/半透/油渍/折皱条纹与针孔。在bsf材料中存在的黑点/亮点/透明点/漏涂/暗斑亮斑/半透/油渍/折皱条纹皆属于材料表面涂布成的瑕疵,多半影响成品电池的效能,但唯独针孔(bsf材料穿孔)是会造电池正负两级接触而造成短路。
4.机器视觉领域现阶段对其上述不同类型的瑕疵检测采用两个站别(即两排相机station1&station2)进行检测。
5.station 1：
6.相机与材料与光源安装角度为垂直(相机于材料上方),而使用的光源配置为背光(光源置于材料下方),光源距离材料100mm处。此配置透过近距离的背光源进行上述晶点/黑点/亮点/透明点/漏涂/暗斑亮斑/半透/油渍/折皱条纹/针孔的瑕疵检测,但该st1检测方案中,容易造成亮点/透明点/半透与针孔无法区分开类别,原因在于使用近距离背光打光,使得相机感光sensor所采集的这些瑕疵的灰阶度与外观大小型态都相同。
7.station 2：
8.由于要区分亮点与针孔，设置第二站别station 2,该站别仅针对针孔瑕疵做检测,配置与st1相同,相机与材料与光源安装角度为垂直,而光源则距离材料下方300mm处,检测原理因光源距离材料较远,不提供生产材料亮度,故相机感光sensor所采集的亮点/透明点/半透的瑕疵灰阶度会非常低,而当材料出现针孔瑕疵时,因光源直接透过洞,致使相机采取到高亮度的灰阶值,该站别完全独立针对针孔做检出。
9.由此可见，以往检侧技术方案至少需要使用到两个站别st1和st2,并在光源配置上各采用不同距离的光源进行打光,且需要保持相机视点与光源点为垂直,才能实现不同类型的瑕疵检出。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种技术解决方案，仅使用一个站别实现两个站别的检出能力,有效区分亮点/透明点/半透与针孔的不同。为此，本发明采用以下技术方案
11.根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案：
12.基于机器视觉的瑕疵检测装置，包括视觉检测系统、背光系统，所述背光系统包括第一光源和第二光源，其特征在于所述检测装置还设置有频闪控制器，所述背光系统还包括光学架构，所述光学架构配置为反射率50％和穿透率50％；
13.所述视觉检测系统与频闪控制器通讯连接，频闪控制器与第一光源和第二光源连接，向第一光源和第二光源按时序传输脉冲信号；
14.所述第一光源和第二光源均为背光源，第一光源位于光学架构的后方，通过透射提供背光，所述第二光源位于光学架构的侧面，通过反射提供背光，通过两个光源安装位置的调节，从而达到所述第一光源和第二光源至视觉检测系统的相机的光线传播距离不同。
15.进一步地，所述光学架构采用透镜并设置多层光学膜。
16.进一步地，所述第一光源和第二光源分别为led光源，所述第一光源和第二光源分别沿被检测物的宽度方向布置；所述频闪控制器提供光源触发时序,控制第一led光源与第二led光源在触发信号控制下交替亮灭。
17.根据本发明的第二个方面，本发明采用以下技术方案：
18.基于上述的机器视觉瑕疵检测装置的膜产品瑕疵检测方法，其特征在于所述视觉检测系统设置一排相机，在两组相互错开的间隔时刻中分别轮替点亮所述第一光源和第二光源，采用所述一排相机轮替拍摄第一光源投射的被检膜产品影像和第二光源投射的被检膜产品影像，所述第一光源至视觉检测系统的相机的光线传播距离比所述第二光源至视觉检测系统的相机的光线传播距离长，通过第一光源投射的影像区分膜产品上的针孔瑕疵；采用所述一排相机所述第一光源和第二光源的轮替点亮由所述频闪控制器向第一光源和第二光源按时序传输脉冲信号控制，所述相机拍摄时同步产生频闪控制信号，并用该信号控制所述频闪控制器向第一光源和第二光源按时序传输脉冲信号。
19.本发明通过采用多层光学膜以及视觉检测系统的分类功能，使得原本双排相机达到的功能，用一排相机即可满足效果，实现了降低成本的目的。
附图说明
20.图1为本发明和现有技术判别不同类别瑕疵的比较示意图。
21.图2为本发明检测装置的示意图。
22.图3为频闪控制器提供光源触发时序示意图。
23.图4为本发明多层光学膜工作原理示意图。
24.图5为本发明的控制流程图。
25.图6-1和6-2为光源透过多层光学膜可以检测和区分孔洞的示意图。
26.图7-1、7-2和7-3分别是液体油渍11、孔洞2、液体油渍12的灰度曲线图。
27.图8是对于黑点、亮点、漏涂、白斑的检测结果实际界面。
具体实施方式
28.参照附图。本发明提供的机器视觉瑕疵检测装置，包括视觉检测系统、背光系统，所述背光系统包括第一光源101和第二光源102，所述检测装置还设置有频闪控制器，所述背光系统还包括光学架构200，所述光学架构配置为反射率50％和穿透率50％。
29.所述视觉检测系统与频闪控制器通讯连接，频闪控制器与第一光源和第二光源连接，向第一光源和第二光源按时序传输脉冲信号；
30.所述第一光源101和第二光源102均为背光源，被检测的膜产品400(本实施例为bsf)在光学架构200和所述视觉检测系统的相机300之间经过，也即，相机处于bsf的上方，
而第一光源101和第二光源102及光学架构则处于bsf的下方。
31.第一光源位于光学架构的后方，通过透射提供背光，所述第二光源位于光学架构的侧面，通过反射提供背光，所述第一光源和第二光源至视觉检测系统的相机的光线传播距离不同，其中第一光源距被检材料的光线传播距离较第二光源距被检材料的光线传播距离长，第一光源用于区分bsf材料中存在的晶点/黑点/亮点/透明点/漏涂/暗斑亮斑/半透/油渍/折皱条纹与针孔，第二光源用于区分bsf材料中存在的黑点/亮点/透明点/漏涂/暗斑亮斑/半透/油渍/折皱条纹。
32.以下结合附图对各结构进行进一步说明。
33.所述第一光源101和第二光源分别为led光源，所述第一光源101和第二光源102分别沿被检测物也即膜产品的宽度方向布置；所述频闪控制器提供光源触发时序,控制第一led光源与第二led光源在触发信号控制下交替亮灭。
34.参照图3，频闪控制器可以采用常规的脉冲信号发生器(必须是可以接受外部触发信号 5v来提供灯源正常工作所需的40v工作电压的脉冲输出，并且可以提供0.5a至5a的电流调整)，提供灯源触发时序,控制第一光源的led灯源与第二光源的led灯源在trigger1和trigger2的触发信号控制下交替亮灭，t1、t3、t5、t7、t9
…
奇数时段led光源a的灯源亮，而t2、t4、t6、t8、t10
…
偶数时段led光源b的灯源亮。
35.所述光学架构采用透镜并设置多层光学膜。光学膜表面主要涂层多为金属为主例如银(ag)、钛(ti)、铁(fe)、铝(al)
……
等成分,其有三种特性,反映为反射/吸收/穿透,利用反射与穿透的特性,将多层光学膜配置为反射率50％和穿透率50％。
36.视觉检测系统：视觉检测系统中设置一排相机，使用相机输出频闪信号至频闪控制器，频闪控制器接收相机的频闪信号，发出脉冲信号，控制灯源的频闪。相机配置双扫描模式和两组光源瞬时频闪动作,并通过多层光学膜做反射光50％,穿透光50％的运用,使相机感光sensor采集来自于不同投射距离的两个光源组，达到用一站相机系统完成两站相机的检出效果。由于该系统使用智能线扫描相机，正常无频闪情况下，相机按照1，2，3
……
扫描线依次扫描；使用频闪后，相机会将1，3，5
……
奇数扫描线的脉冲信号输出频闪信号至频闪控制器，频闪控制器接受相机的频闪信号，控制第一光源101，将2，4，6
……
偶数扫描线的脉冲信号输出频闪信号至频闪控制器，频闪控制器接受相机的频闪信号，控制第二光源102。事实上，第一光源101和第二光源102是交替闪烁，只是由于相机扫描频率太快的原因，人眼看上去光源a和b是常亮状态。视觉检测系统可以在线或离线检测连续运行的卷状、带状或片状材料上的表面缺陷，并准确提供产品质量信息，瑕疵分类。
37.连接关系：视觉检测系统与频闪控制器通过网线建立通讯，通信协议为tcp/ip。频闪控制器与第一光源101和第二光源102为带屏蔽类硬线连接，传输为脉冲信号。
38.第一光源101和第二光源102提供光源至多层光学膜，将反射或透射光源提供给bsf材料表面。bsf材料中暇疵点发生光源路径变化,由视觉检测系统接收光源变化。
39.如图6-1、6-2所示，当相机300的检测时段为检测第一光源透过多层光学膜所提供的影像时，可以检测和区分孔洞，在图7-1、7-2和7-3是用灰度曲线做的三种缺陷的灰度分析，可以看出，液体油渍11的最高灰度为129，针孔2的最高灰度255，液体油渍12的最高灰度122；针孔和油点与背景的灰度差异很大，针孔可以检出并区分。
40.当相机300的检测时段为检测第二光源透过多层光学膜所提供的影像时，可以检
测黑点、亮点、漏涂、白斑等其他缺陷。如图8所示，通过本发明的第二光源，可以区分别不同大小的黑点、透明度不同的白斑。
41.由此，本发明能够在线检测各类锂电池隔膜材料的表面缺陷，并准确提供产品质量信息，实现对缺陷进行精准识别及分类，真正做到对难以区分的近似缺陷进行检测，避免漏检及误判，准确提供产品质量信息。
42.以上实施例仅为本发明的一种较优技术方案，本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的原理和本质情况下可以对实施例中的技术方案或参数进行修改或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。