随着科技的发展,机器视觉逐渐深入到各个生产领域,对特定被测物进行快速、高效的质量检测成为一个重要研究课题,本课题将雪崩二极管中的焊线作为研究载体,针对焊线存在的空间高曲率、高反射表面以及纵向跨尺度范围问题,需要对其进行微米级精度测量,本课题提出一种对于芯片焊线的高动态范围三维视觉检测方法。该方法首先建立理想的照明模型和成像模型,通过理论分析被测物表面照明条件,提出表面均匀化照明的优化方案,然后使用优化后的中心线提取算法提取焊线二维信息,最后本课题提出的边缘梯度差动还原算法对被测物三维重建。本课题主要研究内容如下:首先,针对焊线表面由于光照不均引起的灰度图像未能正确显示的问题,本课题建立空间内被测物表面照度、反射率、空间坐标信息与图像灰度之间的数学模型,仿真出被测物在照明空间内的成像效果,分析影响被测物表面成像的主要因素,采用穹顶光源替代传统环形光源,然后理论验证优化方案。最后,实验证明建立的优化模型可以有效地提高图像灰度均匀度,较环形光源提高10.27%。其次,针对图像中部分区域无法将灰度正确显示,导致中心线提取中线段不连续的问题,本课题进行图像预处理和焊线的中心线提取工作。将原图与梯度图像融合,提高图像的边缘信息,通过对原图的二值图像膨胀腐蚀,使焊线连通域中的灰度值均衡化,提高中心线提取精度。该算法运算时间为0.40s,在处理速度和提取精度上均优于传统的中心线提取算法。最后,根据纵向梯度最大值理论,还原被测物三维信息,针对该方法在图像采集和图像处理消耗时间较长的缺点,本课题融合离焦深度和差动理论,建立“梯度-深度”测量曲线,在保证精度的基础上,有效提高传统差动算法的纵向测量范围,并通过分辨率板对拟合出的测量曲线进行标定,两条曲线的相关性为0.9974。该方法对轴向范围在±70m的范围具有较好的线性范围,通过分段差动的方法对被测物进行三维重建,重建时间为12.39s。并与OLYMPUS DSX1000显微镜光切片三维重建法进行对比,验证该方法在满足测量精度的前提下可以有效降低测量时间和成本,重建效率提升50.44%。