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基于明暗场融合的面板微缺陷检测方法研究

基于明暗场融合的面板微缺陷检测方法研究

作者：叶其欣哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

由于背景纹理较为复杂,显示面板表面的低对比度微小缺陷存在难以检出的问题,给表面缺陷检测带来严峻挑战。针对以上问题,本课题开展“基于明暗场融合的面板微缺陷检测方法研究”。本课题主要的研究工作如下:(1)开展明暗场多角度照明成... 详细信息

由于背景纹理较为复杂,显示面板表面的低对比度微小缺陷存在难以检出的问题,给表面缺陷检测带来严峻挑战。针对以上问题,本课题开展“基于明暗场融合的面板微缺陷检测方法研究”。本课题主要的研究工作如下:(1)开展明暗场多角度照明成像理论研究。基于有限时域差分理论,建立暗场光照条件下微缺陷散射的远场模型,分析了暗场光源入射角对远场散射场能量分布的影响,为后续明暗场融合照明系统设计提供理论依据,并提出了微缺陷检测系统的明暗场融合照明方案。(2)完成了明暗场融合微缺陷检测系统设计。将明场倾斜照明与多角度暗场照明相结合,采用高分辨率线阵CMOS相机进行图像采集,而后基于该系统开展基于多尺度变换方法及脉冲神经耦合网络的明暗场图像融合方法研究,最终选用基于小波理论的图像融合方法对明场图像及暗场图像进行融合,从而实现低对比度微缺陷检测,视场宽度可达到88.7mm,分辨率可达到10μm。(3)开展了低对比度复杂背景缺陷提取算法研究。开展缺陷增强、缺陷分割及边界提取算法对比研究,分析每种方法的适用范围,并最终选择基于模糊理论的增强方法、模糊C均值聚类分割方法以及摩尔邻域轮廓跟踪法。进行了系统分辨率验证实验与复杂纹理背景及低对比度表面缺陷检测实验。实验表明,采用所提出方法能有效提取显示面板复杂纹理背景下的表面缺陷,缺陷检出率可达到86%。

关键词：多角度照明明暗场融合微缺陷检测

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锂电池极片涂布表面微缺陷检测技术研究

锂电池极片涂布表面微缺陷检测技术研究

作者：连一鑫西安科技大学

学位级别：硕士

锂电池作为新能源产业发展中最重要的储能设备之一,已被广泛地应用于新能源汽车、便携式设备、消费类电子等多个领域。极片是电池的基础,其表面任何微小缺陷都会直接威胁到锂电池的整体性能和使用寿命。传统的人工检测方式存在效率低、... 详细信息

锂电池作为新能源产业发展中最重要的储能设备之一,已被广泛地应用于新能源汽车、便携式设备、消费类电子等多个领域。极片是电池的基础,其表面任何微小缺陷都会直接威胁到锂电池的整体性能和使用寿命。传统的人工检测方式存在效率低、微小缺陷易漏检误检等问题,研究基于机器视觉的极片涂布表面微缺陷检测技术对提高检测效率和产品质量有着重要意义。本文以锂电池极片涂布表面微缺陷为研究对象,在总结极片涂布表面微缺陷检测方法和研究现状的基础上,针对极片涂布表面缺陷中存在低对比度、微小缺陷难以检测的问题进行分析研究,基于机器视觉检测技术,设计微缺陷检测系统方案和检测算法。为解决光照不均对微缺陷检测的影响,提出基于自适应gamma函数的图像亮度校正算法,对极片涂布图像进行亮度校正处理。针对极片涂布图像存在噪声干扰、低微缺陷难以检测的问题,提出基于边缘融合的自适应Canny微缺陷检测算法,与标记算法结合完成微缺陷的轮廓检测与定位标记。分析微缺陷特征时,基于目标区域的边缘图像与提取的灰度图像,根据特征标准和实验结果选择特征参量,然后将特征数据作为改进粒子群优化的决策树SVM分类器的输入进行微缺陷分类。其中,针对决策树SVM算法存在分类错误累积和粒子群优化参数时寻优范围不确定的问题,利用改进粒子群优化算法对模型和核函数的参数进行优化,先通过网格搜索法和K-CV交叉验证得到粗搜索时的最优参数对,再将其作为粒子群参数寻优的范围依据,提高了识别准确率,缩短了算法运行时间。本文通过对极片涂布表面微缺陷检测方法的研究,在仿真模型的基础上设计了极片涂布表面微缺陷检测系统,测试结果表明系统可实现对极片涂布表面低微缺陷准确快速的检测识别,平均识别准确率为96.06%,单张检测时间为0.509s,能够满足实际应用的要求。

关键词：极片涂布低微缺陷亮度校正微缺陷检测

基于图像处理的金属机械零件表面微缺陷检测方法

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湖南文理学院学报（自然科学版） 2022年第4期34卷 19-24页

作者：詹志明池州职业技术学院旅游系安徽池州247000

为了解决孔类金属零件内表面缺陷检测存在检测难度大、精度低等问题,提出一种基于图像处理的零件表面微缺陷检测方法。凭借CCD相机在孔类零件内部做回转运动与直线进给运动,获取完整的零件内表面图像;通过均值滤波均衡化目标缺陷灰度值... 详细信息

为了解决孔类金属零件内表面缺陷检测存在检测难度大、精度低等问题,提出一种基于图像处理的零件表面微缺陷检测方法。凭借CCD相机在孔类零件内部做回转运动与直线进给运动,获取完整的零件内表面图像;通过均值滤波均衡化目标缺陷灰度值,消除图片中的噪声,利用Canny算子提取缺陷边缘;利用腐蚀运算去除图像中结构元素较小的物体,使得边界点向内收缩,与膨胀运算相结合,完成孔洞的填充;将符合设定值的两个点连接在一起,得到完整的缺陷边缘图像;根据缺陷类型设定缺陷特征参数,完成缺陷类别的识别与检测。在仿真实验中,所提方法能够精准检测零件的微小缺陷,具有理想的检测效果。

关键词：图像处理金属机械零件均值滤波 Canny算子微缺陷检测

基于柔性电磁传感器的发动机叶片微缺陷检测技术

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测试技术学报 2015年第3期29卷 251-255页

作者：周卫红陈棣湘谢瑞芳国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

飞机发动机叶片由于工作条件恶劣,容易出现疲劳和微缺陷,采用传统的检测方法难以对它们进行准确检测.针对装备复杂结构微损伤的检测问题,论文提出了一种基于柔性电磁传感器和数字锁定检测算法的微缺陷检测技术,在分析柔性阵列式电磁传... 详细信息

飞机发动机叶片由于工作条件恶劣,容易出现疲劳和微缺陷,采用传统的检测方法难以对它们进行准确检测.针对装备复杂结构微损伤的检测问题,论文提出了一种基于柔性电磁传感器和数字锁定检测算法的微缺陷检测技术,在分析柔性阵列式电磁传感器特性的基础上,重点对传感器转移阻抗的数字锁定检测方法和检测数据处理方法进行了研究.搭建了检测平台,并通过实验验证了检测效果.实验结果表明,传感器转移阻抗测量幅度测量的重复精度达到0.04%,相位测量的重复精度达到0.02%.通过对传感器转移阻抗幅度和相位变化量的分析,准确地检测出了宽度为0.1mm的微裂纹.

关键词：柔性电磁传感器发动机叶片微缺陷检测转移阻抗数字锁定检测

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小磁瓦微缺陷可视化检测系统研发

小磁瓦微缺陷可视化检测系统研发

作者：胡浩浙江理工大学

学位级别：硕士

磁瓦材料是工业4.0发展科学技术中广泛使用的材料,如制造电力技术中的电动机、发电机以及大型的变压器,还有一些电力电子技术中的磁性元件像电环片、滤波器、示波器。现在大多数的小磁瓦生产厂家都是通过人工对磁瓦产品进行测量和检测... 详细信息

磁瓦材料是工业4.0发展科学技术中广泛使用的材料,如制造电力技术中的电动机、发电机以及大型的变压器,还有一些电力电子技术中的磁性元件像电环片、滤波器、示波器。现在大多数的小磁瓦生产厂家都是通过人工对磁瓦产品进行测量和检测。随着机器视觉应用在工业应用上的高速发展,客户厂家对磁材产品质量、测量精度的的要求逐渐变高,传统人工测量与缺陷检测已经不能满足对磁瓦检测精度及速度的要求。近年来,在机器视觉的快速发展下,机器视觉技术逐渐投入到工业应用中。本文基于机器视觉技术,对小磁瓦尺寸测量及表面缺陷检测进行了相关研究。通过大量的离线和在线实验分析,小磁瓦微缺陷具有速度快、鲁棒性好等特点。本文分析了小磁瓦的现状和缺陷的成像特点,并提出了本课题的三类缺陷检测方法。根据企业的要求制定了相关测量和检测技术要求,并设计了一套三类小磁瓦微缺陷检测算法,具体过程如下所示:磁瓦图像预处理算法设计:在获取小磁瓦初始图像中有噪声的干扰,本文通过对中值滤波、均值滤波、频域滤波和改进的均值滤波进行了去噪对比,改进的均值滤波图像的均方误差(MSE)和处理时间t都比其它几种滤波方法要小,因此选择了效率较高的改进的均值滤波来滤除噪声;通过对去噪后的图像进行阈值分割提取其ROI本体图像部分,用直方图法、迭代法、最大类间方差法对去噪后图像进行处理比较,采用了时间最少、效率最佳的最大类间方差法来获取本体图像部分;为了更好的分离小磁瓦的背景和前景,提取有效区域,通过传统边缘算子检测效果和Canny算子的边缘检测效果对比,采用了Canny边缘检测算子,经过实验效果对比Canny检测算子对磁瓦的边缘信息提取高于其它边缘提取算子。小磁瓦缺陷检测算法设计:针对小磁瓦成像不清晰、检测难度大、对比度低、纹理背景复杂、亮度不均匀、缺陷区域小及缺陷种类多等问题,提出了小磁瓦微缺陷检测方法。首先,根据小磁瓦弧形表面、倒角及缺陷区域对成像的影响,通过分析小磁瓦表面图像中缺陷区域与正常区域的灰度、灰度梯度及缺陷形态的差异,将其表面缺陷类型划分为三类;第一类缺陷主要是小磁瓦尺寸上的缺失,可以在阈值分割基础上直接提取缺陷区域;第二类缺陷主要是缺陷区域与正常区域的灰度相差不大,缺陷区域多呈线性,检测时容易受到小磁瓦磨加工过程中产生的表面纹理的干扰。检测第二类缺陷时要先进行纹理抑制。第三类缺陷主要是缺陷区域与正常区域灰度差别相对比较明显,缺陷区域边缘强度相比纹理区较大,而且缺陷多为块状。其次,根据三类表面缺陷的成像特点、缺陷形态特征,以及与背景区域的关系,分别设计了相应的缺陷提取方法;最后在不同的外界环境、缺陷类型等方面,利用了实验装置进行了实验分析。实验研究结果表明,本研究提出的小磁瓦表面微缺陷研究算法具备较好的鲁棒性、稳定性,能够准确、快速地提取小磁瓦表面中的缺陷区域,检测准确率为93.5%。磁瓦尺寸测量算法:通过预处理获得磁瓦的二值图像。针对磁瓦长、宽、厚度尺寸测量,采用了最小外接矩形法、动点检测法和基于椭圆的同心圆检测法。由于最小外接矩形法对有些磁瓦边缘带有异凸点的测量误差过大;本文选取了鲁棒性较好、时间较快的动点测量法,厚度测量采用了基于椭圆的同心圆检测法。最后,通过对测量结果的十组数据用最小二乘法拟合一个倍数k和偏差b,使测量值和实际值构成一种线性关系根据测量值返回一个实际值。

关键词：小磁瓦图像预处理尺寸测量微缺陷检测图像掩模纹理抑制

显示面板Array制程缺陷自动光学检测方法研究

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显示面板Array制程缺陷自动光学检测方法研究

作者：林诗昳哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

至2019年,中国大陆地区占全球显示面板产能的近40%。但是,占总设备投资75%的Array段制程设备几乎由日本、韩国和美国垄断,光学自动检测设备(AOI)是大尺寸面板Array段制程的核心设备之一,直接决定了产品的良率。其主要用途是对制程中的... 详细信息

至2019年,中国大陆地区占全球显示面板产能的近40%。但是,占总设备投资75%的Array段制程设备几乎由日本、韩国和美国垄断,光学自动检测设备(AOI)是大尺寸面板Array段制程的核心设备之一,直接决定了产品的良率。其主要用途是对制程中的各类像素缺陷、mask缺陷、线缺陷和异物缺陷等进行检测,并提供缺陷准确位置、尺寸、种类等信息,以改进工艺和指导缺陷修复,进而提高产品良率。面板的多层膜结构和Array制程的复杂工艺造成待检基板纹理复杂,且存在大量近透明、低对比度微小缺陷,这给缺陷检测带来极大困难和挑战。针对上述问题,本课题开展“显示面板Array制程缺陷自动光学检测方法研究”。主要研究工作如下:(1)开展了基于多项式曲线拟合和Retinex理论的光照不均校正算法研究,在完成微缺陷光学自动检测系统设计基础上,讨论系统成像存在的光照不均对缺陷检测的影响,开展基于曲线拟合和多尺度高斯函数的光照不均校正算法的对比研究。采用二次、四次多项式结合的复合校正方法改进了基于曲线拟合的光照不均校正效果;根据基于Retinex理论的光照分量估计模型,利用多尺度高斯函数在不同尺度下提取的光照分量进行加权综合实现对光照不均的消除;建立了灰度均匀度评价指标,结合校正算法对局部缺陷的影响,对光照不均校正结果进行了综合比对评价,从评价指标中可得出,多尺度高斯函数校正算法能够更好的实现对本课题待检图像的光照不均校正。(2)开展了周期性自差影缺陷检测算法研究,针对周期性复杂纹理背景下微缺陷难检出的问题,在邻域5点排序比对法的基础上,利用图像内部的周期相似性进行自我比对,提出了周期性自差影缺陷检测算法,克服了排序法过于敏感及图像边缘无法检测的缺陷,在测试样本组上能实现93.2%的缺陷检出,且检出缺陷中不存在误检。并给出了缺陷等级评价方式,为后续缺陷复检提供了优先级判据。(3)开展了基于子图像误差模板和图像增强的低对比度微缺陷检测方法研究,在周期性自差影缺陷检测算法中引入子图像灰度误差模板以减少误检点,并将对低灰度区间拉伸、高灰度区间压缩的非线性变换与子图像误差模板相结合,解决了低对比度缺陷难以检出的问题,在测试样本组上能实现100%缺陷检出;并在此基础上,采用一维、二维距离匹配函数实现图像规则度测量,进而自动确定图像周期长度,减少了人工参数输入,提升了算法检测的自动程度。

关键词：微缺陷检测周期性自差影算法子图像误差模板

基于深度学习的注塑制品微缺陷快速智能检测方法初探

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价值工程 2022年第20期41卷 111-113页

作者：孟雨涵沈天成谭立薄康莹徐小青常州机电职业技术学院常州213164

在注射成型过程中,由于各种因素的影响,注塑制品可能会出现短射、飞边、熔接痕、气泡、裂纹等表面微缺陷,这些微缺陷仅凭人工方法是无法检测和识别出的。针对此问题,本文以注塑制品微缺陷为研究对象,构建注塑制品表面微缺陷数据集,设计... 详细信息

在注射成型过程中,由于各种因素的影响,注塑制品可能会出现短射、飞边、熔接痕、气泡、裂纹等表面微缺陷,这些微缺陷仅凭人工方法是无法检测和识别出的。针对此问题,本文以注塑制品微缺陷为研究对象,构建注塑制品表面微缺陷数据集,设计适用于注塑制品表面微缺陷的深度卷积神经网络,利用深度学习方法训练数据集,建立卷积神经网络学习评价标准和机制,获得注塑制品表面微缺陷智能识别模型,进而构建出注塑制品微缺陷快速智能无损检测方法,促进了注塑制品检测的智能化、精准化、快速化发展。

关键词：智能检测注塑制品微缺陷检测卷积神经网络

光学元件表面微缺陷检修系统的结构优化设计与误差分析

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光学元件表面微缺陷检修系统的结构优化设计与误差分析

作者：林志宇哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

熔石英光学元件是激光惯性约束聚变装置的核心单元，在高能激光辐照下，其表面极易产生裂纹、凹坑等微缺陷，从而导致熔石英光学元件激光损伤阈值的急剧下降。为了延长光学元件的使用寿命，降低聚变装置运行成本，需要对光学元件表面微... 详细信息

熔石英光学元件是激光惯性约束聚变装置的核心单元，在高能激光辐照下，其表面极易产生裂纹、凹坑等微缺陷，从而导致熔石英光学元件激光损伤阈值的急剧下降。为了延长光学元件的使用寿命，降低聚变装置运行成本，需要对光学元件表面微缺陷进行快速检测，并采用CO2激光快速烧蚀方式对缺陷区域进行修复。现有的光学元件微缺陷检测与修复系统存在运行安全性低、元件适用范围小、自动化程度低等问题，已无法满足激光惯性约束聚变装置对光学元件微缺陷检修的工程需求。因此，研制新一代大口径光学元件微缺陷检修系统对降低激光惯性约束聚变装置元件运行维护成本具有重要意义。本文从光学元件表面微缺陷检修系统的结构设计、静动态特性分析与误差分析开展研究。　　首先根据大口径光学元件表面微缺陷检测与修复要求以及机床设计准则，将其划分为五个功能模块：支撑模块、多轴运动模块、缺陷检测模块、缺陷修复模块和电气控制模块。从检修系统结构形式、功能要求、运动精度、检修安全性等方面出发，确定了检修系统结构形式和总体布局。以模块化的设计思路，完成五个功能模块设计工作，包括零部件选型与计算、结构特性分析、气动辅助支撑设计、电路与气路设计等。设计的检修系统提升了运行安全性、元件适用范围、自动化程度等。　　在完成检修系统整体结构设计的基础上，对检修系统模型进行简化，用弹簧阻尼单元模拟了运动结合面的接触特性，建立了有限元分析模型。对承重板、龙门横板和龙门立柱等关键零部件进行静动态特性分析与拓扑优化设计。采用响应面法分析龙门结构变形情况与气浮支撑力大小的关系，获取最佳的气浮垫供气参数。对检修系统整机的静动态特性进行分析，得到检修系统在重力作用下的静力变形情况和前六阶固有频率以及对应的振型。　　最后，采用多体系统理论建立检修系统拓扑结构关系，基于齐次变换矩阵和等价无穷小原则，建立包含36项误差的空间误差模型。采用激光干涉仪对运动轴的几何误差进行测量，评估检修系统中运动轴的几何误差，明确检修系统中各误差项的范围，实现检修系统空间误差模型的参数化。采用Sobol敏感性分析理论和准MonteCarlo积分计算方法，识别出对检修系统整体误差影响较大的误差项?yx、Vyz、Hwx和Hwy。对检修系统的运动精度进行分析，计算得到检修系统在工位间运动的误差小于20μm，满足微缺陷检修精度要求。

关键词：光学元件微缺陷检测结构设计有限元分析误差分析