基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统技术方案

本实用新型专利技术提供了基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测的系统，该系统包括激光发射器、图像采集终端、图像传感器伺服电机调节模块和上位PC机，图像采集终端包括顺次连接的图像传感器、视觉处理及控制模块和接口模块，上位PC机通过接口模块与视觉处理及控制模块相连接，图像传感器伺服电机调节模块与视觉处理及控制模块和图像传感器分别连接，激光发射器与视觉处理及控制模块连接。该系统采用激光三角测量法来检测荧光粉涂层过厚、过薄和厚度不均匀的缺陷；该系统采集涂覆后的荧光粉涂层图像，然后与标准涂层图像模板进行对比，从而检测荧光粉涂层涂覆面不规则、沾胶和异物等缺陷。该系统结构简单、成本低廉、检测速度快、检测精度高。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及精密电子封装过程中的物体表面缺陷检测领域，特别是一种精密电子封装过程中基于机器视觉的荧光粉涂层表面缺陷检测系统。
技术介绍
大功率LED蓝白光转换封装工艺的核心工序包括荧光粉涂覆与塑封成型，而荧光粉涂覆工艺是其中技术难度最大的关键工序。荧光粉涂覆作为实现LED蓝光向白光转换的关键工艺之一，直接影响LED发光效率和光均匀性。为了提高LED的光色品质，对涂覆面的控制以及涂覆均匀度与涂层的厚度要求越来越高。目前荧光粉涂覆涂层表面质量检测主要采用人工目测的方法，这种方法不仅工作量大，而且易受检测人员主观因素的影响，容易对涂层表面缺陷造成漏检或误检，不能保证检测的效率和精度。近年来，随着机器视觉识别技术的发展，很多研究机构开始了基于机器视觉的表面缺陷检测的应用研究。但是这些缺陷检测主要集中在表面刮伤、裂缝、坍陷等缺陷的检测，几乎没有从涂层厚度均匀性的角度进行研究。在大功率LED蓝白光转换封装工艺中，荧光粉涂层厚度的均匀度、荧光粉涂层对LED管芯的覆盖完整度是影响白光LED光色品质的重要因素。因此，对荧光粉涂层的厚度和涂覆面的缺陷检测是荧光粉涂覆控制的关键环节之一。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述现有缺陷检测技术的缺点与不足，提供一种可靠性高、组合灵活、检测准确、效率高的基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统。本技术的目的通过下述方案实现:一种基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统，包括激光发射器、图像采集终端、图像传感器伺服电机调节模块和上位PC机，图像采集终端包括顺次连接的图像传感器、视觉处理及控制模块和接口模块，上位PC机通过接口模块与视觉处理及控制模块相连接，图像传感器伺服电机调节模块分别与视觉处理及控制模块和图像传感器连接，激光发射器与视觉处理及控制模块连接；激光发射器用于发射测量荧光粉涂覆厚度分布的激光光线，图像传感器伺服电机调节模块用于调整图像传感器的接收角度，图像传感器安装在图像传感器伺服电机调节模块上，用于把图像信息转化为电信号，视觉处理及控制模块用于接收上位PC机的控制命令的接收及发送、图像数据的采集和传输，接口模块用于连接上位PC机和视觉处理及控制模块，上位PC机负责对图像数据进行分析和处理。进一步的，激光发射器发出的激光光线在荧光粉涂覆表面反射或漫射所得的光斑的采集通过图像采集终端来实现；图像传感器采用CMOS传感器或者CCD传感器，视觉处理及控制模块基于FPGA、CPLD、DSP、DSP+FPFA或者DSP+CPLD ；接口模块采用基于总线的方式，包括IEEE1394a、USB或以太网。进一 步的，视觉处理及控制模块包括视觉处理及控制主芯片模块、激光发射器控制电路、电机控制接口和通讯接口 ；视觉处理及控制主芯片模块与激光发射器控制电路、电机控制接口和通讯接口分别相连；激光发射器控制电路实现对激光发射器的控制，通讯接口实现与所述的接口模块的通讯，视觉处理及控制模块还通过电机控制接口与所述的图像传感器伺服电机调节模块连接。进一步的，所述的图像传感器伺服电机调节模块由控制接口电路、电机驱动功率放大电路、电机依次连接组成；控制接口电路与所述的视觉处理及控制模块连接，电机驱动功率放大电路实现对电机的驱动，所述图像传感器安装在电机上。本技术的基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统的检测方法，包括以下步骤:(I)开启激光发射器，照射被测表面，被测表面分别为荧光粉涂覆前的大功率LED芯片表面和荧光粉涂覆后的荧光粉涂覆面；(2)用图像采集终端采集荧光粉涂覆前后的两幅激光光斑图像；利用两幅激光光斑图像，采用激光三角测量法计算荧光粉涂层的厚度分布，并根据设定厚度标准，判断是否存在过厚、过薄和厚度不均匀的缺陷；(3)关闭激光发射器，由图像传感器伺服电机调节模块调整图像传感器的角度使图像传感器接收面与荧光粉涂覆面平行，再用图像采集终端采集荧光粉涂覆后的荧光粉涂层图像；(4)对步骤(3)中采集的荧光粉涂层图像进行滤波、边缘检测，再与标准的荧光粉涂层图像模板进行对比，最后根据对比分析来检测荧光粉涂层是否存在涂覆面不规则、沾胶和异物的缺陷。进一步的，步骤(2)中，所述采用激光三角测量法得到荧光粉涂层厚度分布的方法如下:①对所采集的两·幅激光光斑图像用平滑滤波器进行滤波；②对步骤①滤波后得到的光斑图像进行二值分割；基于图像的灰度直方图，通过迭代计算得到分割阈值；③求取激光光斑各处的质心位置；④采用激光三角法计算荧光粉涂层厚度分布。进一步的，步骤(4)中，所述涂覆面不规则、沾胶和异物的缺陷的检测方法如下:①建立标准的荧光粉涂层模板；②对前述步骤(3)所采集的荧光粉涂层图像用ROF模型进行去噪；③把由步骤②去噪后得到的荧光粉涂层图像进行去模糊、增强预处理，并复制一份；④把步骤③中的其中一份荧光粉涂层图像，进行边缘检测，对得到的封闭荧光粉涂覆面进行填充处理并计算荧光粉涂覆面的面积，与设定面积标准进行对比，判断是否存在涂覆面过大、过小的缺陷；⑤把步骤③中的另一份荧光粉涂层图像与标准的荧光粉涂层模板图像进行模式匹配，判断是否存在涂覆不规则、异物、沾胶的缺陷。本技术相对现有技术具有如下的积极优点和效果:(I)本技术采用基于激光光线的三角测量法来获取荧光粉涂覆表面的厚度分布，相对于点激光测量来说，具有获取的厚度信息更丰富，对涂覆表面厚度的质量检测更全面。(2)本技术采用机器视觉的方式来实现荧光粉表面缺陷的检测，不仅实现了无接触的检测方式，而且相对于人工检测，其检测速度更快、检测精度更高。(3)本技术采用图像传感器伺服电机调节模块来调节传感器的采集角度，从而避免了采用多图像传感器的方式，不仅使系统变得简单，而且节省了系统成本。附图说明图1是本技术荧光粉涂覆表面缺陷检测系统的结构方框图；图2为图1所示视觉处理及控制模块的结构方框图；图3为图1所示图像传感器伺服电机调节模块的结构方框图；图4是本技术方法中激光测量厚度分布检测的光路原理图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本技术作进一步详细说明，但本技术的实施方法不限于此。实施例如图1所示，本基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统包括激光发射器、图像采集终端、图像传感器伺服电机调节模块和上位PC机，图像采集终端包括顺次连接的图像传感器、视觉处理及控制模块和接口模块，上位PC机通过接口模块与视觉处理及控制模块相连接，图像传感器伺服电机调节模块与视觉处理及控制模块和图像传感器分别连接，激光发射器与视觉处理 及控制模块连接；激光发射器用于发射测量荧光粉涂覆厚度分布的激光光线，图像传感器伺服电机调节模块用于调整图像传感器的接收角度，图像传感器安装在图像传感器伺服电机调节模块上，用于把图像信息转化为电信号，视觉处理及控制模块用于接收上位PC机的控制命令的接收及发送、图像数据的采集和传输，接口模块用于连接上位PC机和视觉处理及控制模块，上位PC机负责对图像数据进行分析和处理。图像传感器选择使用CMOS传感器，视觉处理及控制模块和接口模块以FPGA作为主芯片，接口模块采用IEEE1394a作为接口。如图2所示，视觉处理及控制模块包括视觉处理及控制主芯片模块、激光发射器控制电路、电机控制接口和通讯接口 ；视觉处理及控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统，其特征在于：包括激光发射器、图像采集终端、图像传感器伺服电机调节模块和上位PC机，图像采集终端包括顺次连接的图像传感器、视觉处理及控制模块和接口模块，上位PC机通过接口模块与视觉处理及控制模块相连接，图像传感器伺服电机调节模块分别与视觉处理及控制模块和图像传感器连接，激光发射器与视觉处理及控制模块连接；激光发射器用于发射测量荧光粉涂覆厚度分布的激光光线，图像传感器伺服电机调节模块用于调整图像传感器的接收角度，图像传感器安装在图像传感器伺服电机调节模块上，用于把图像信息转化为电信号，视觉处理及控制模块用于接收上位PC机的控制命令的接收及发送、图像数据的采集和传输，接口模块用于连接上位PC机和视觉处理及控制模块，上位PC机负责对图像数据进行分析和处理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李致富，胡跃明，郭琪伟，马鸽，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：实用新型
国别省市：