[發明專利]一種針對3D零部件的大范圍高精度快速缺陷檢測系統

在審

• 申請號: 202110821594.2
• 申請日: 2021-07-20
• 公開（公告）號: CN113588682A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 何賽靈;羅晶
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01B11/25
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林松海

本發明公開一種針對3D零部件的大范圍高精度快速缺陷檢測系統，包括共聚焦光譜形貌顯微探測模塊、線激光形貌探測模塊、位移旋轉模塊和信息處理單元；信息處理單元用于控制位移旋轉模塊載著待測樣品經過線激光形貌探測模塊進行快速缺陷檢測并定位缺陷位置，控制位移旋轉模塊帶動待測樣品轉動以增加掃描范圍；以及控制位移旋轉模塊載著待測樣品到共聚焦光譜形貌顯微探測模塊對待測樣品表面缺陷進行高精度三維形貌掃描。本發明將線激光形貌探測和共聚焦光譜形貌顯微探測進行優勢互補，克服了傳統形貌缺陷探測系統上精度和時間效率的沖突。系統具有高精度、高效率、適用性廣，可以進行大范圍掃描等優良特性，在工業缺陷檢測領域具有巨大的應用價值。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，具體涉及一種針對3D零部件的大范圍高精度快速缺陷檢測系統。

背景技術

隨著材料科學、制造工藝和工業發展水平的不斷提高，人們對于工業零部件的要求越來越高，不論是使用感受，還是美觀程度都提出了更高的要求。工業零部件作為各種工業產品的組成部分，其外觀質量也直接影響著最終產品的檔次和精度水準。

工業零部件由于其生產環境和制作工藝，不可避免會產生一些表面缺陷，會對其整體品質造成影響，隨著對于工業生產的要求逐漸提高，工業零部件的缺陷檢測以及篩查越來越不可缺失。工業零部件面品缺陷，主要包括尺寸精度差異和表面質量缺陷。

過去數十年，國內對工業零部件缺陷機器視覺檢測主要以二維圖像特征提取識別為主。隨著激光掃描技術的發展，三維形貌識別也逐步應用于缺陷的立體檢測中，提供更豐富的空間尺度信息，進而提高檢測的準確率。傳統接觸式三維形貌測量因探頭容易劃傷樣品及低效的點掃描方式，而逐步被光學非接觸式方法所替代。光學三維視覺測量方法的種類主要包括：攝影測量法、飛行時間法、三角法、投影條紋法、成像面定位法、干涉測量法和共聚焦三維掃描。其中共聚焦三維測量相對于其他方法具有更高的測量精度，然而傳統的共聚焦三維掃描效率低，僅僅能掃描三維空間點信息，缺少光學特性的信息來判斷缺陷的種類。

高光譜成像是指一種能夠采集連續上百個波段的成像方式，其獲取的圖像上的每一個像素點都對應著一條光譜曲線。高光譜成像技術集合了成像技術和光譜技術的優點，在信息的豐富程度上有了極大的提高。

發明內容

為了克服現有技術中的問題，本發明公開了一種針對3D 零部件的大范圍高精度快速缺陷檢測系統。

一種針對3D 零部件的大范圍高精度快速缺陷檢測系統，包括共聚焦光譜形貌顯微探測模塊、線激光形貌探測模塊、位移旋轉模塊和信息處理單元；所述的信息處理單元用于控制位移旋轉模塊載著待測樣品經過線激光形貌探測模塊進行快速缺陷檢測并定位缺陷位置，控制位移旋轉模塊帶動待測樣品轉動以增加掃描范圍；以及控制位移旋轉模塊載著待測樣品到共聚焦光譜形貌顯微探測模塊對待測樣品表面缺陷進行高精度三維形貌掃描。

所述的位移旋轉模塊包括電動位移平臺和電動旋轉臺。

所述的位移旋轉模塊包括電動位移平臺和機械手。

所述的線激光形貌探測模塊，包括線激光，第一相機，成像透鏡，線激光投射在待測樣品的表面上形成亮線，反射的亮線通過成像透鏡后在第一相機成像。

所述的共聚焦光譜形貌顯微探測模塊包括顯微物鏡、第一反射鏡、遠心透鏡、掃描透鏡、振鏡系統、第一分束器、濾波片、第二分束器、第一聚焦透鏡、針孔、第二聚焦透鏡、高光譜分光模組（或者CMOS探測器）、第二反射鏡、光纖準直器、光源；其中顯微物鏡、第一反射鏡、遠心透鏡、掃描透鏡、振鏡系統、第一分束器、濾波片、第二分束器、第二聚焦透鏡、高光譜分光模組（或者CMOS探測器）在光路上順次相連；光源、光纖準直器、第二反射鏡、第一分束器在光路上順次相連；第二分束器、第一聚焦透鏡、針孔在光路上順次相連。

所述的高光譜分光模組依次包括狹縫、準直透鏡、棱鏡-光柵-棱鏡 、第三聚焦透鏡、第二相機。