[发明专利]一种基于机器视觉的荧光粉涂覆表面缺陷检测系统及方法

权利要求书

1.一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。

2.根据权利要求1所述的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：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IEEE 1394a、USB或以太网。

3.根据权利要求1所述的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：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。

4.根据权利要求1所述的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：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。

5.用于权利要求1所述的一种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，其特征在于包括以下步骤：

（1）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。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：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。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于步骤（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。