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蓝宝石由于其物理光学性能的优越性被普遍应用于衬底材料、消费电子、军工等领域。蓝宝石晶体生长过程中,由于温度、提拉速度等因素造成气泡缺陷的产生,气泡的存在严重影响蓝宝石材料的光学性能和蓝宝石晶棒的切片位置,所以在蓝宝石晶棒阶段的气泡检测是蓝宝石加工工艺过程中的重要环节。
目前的生产应用领域中,针对蓝宝石晶棒气泡检测,主要采用的人眼检测法,检测效率和检测精度较低,而且对人眼会造成必然的伤害。依托泡生法制备蓝宝石工艺中自动化接种测控系统研究的山西省晋中市科技局项目和基于机器视觉的蓝宝石接种检测技术的企业联合项目的支持,本文基于机器视觉,结合绿色激光和蓝宝石晶体之间的激光散射效应,提出了一种蓝宝石晶棒机器视觉检测方法。主要研究内容如下:
(1)根据蓝宝石晶棒表面特征及其检测需求,研究了最佳的视觉检测光源的波长范围和检测方法的成像原理。采用定型后的激光源对蓝宝石晶棒完成全场照射,产生的激光散射效应则是该检测方法的成像原理的主要依据。
(2)根据上述的成像原理,搭建一个蓝宝石晶棒气泡机器视觉检测系统,对采集的蓝宝石晶棒样品的检测图像进行一系列的预处理,包括图像去噪、图像增强,图像分割、提取气泡缺陷信息。预处理后的图像视觉效果较好,气泡目标突出,为后续对气泡的识别和定位做了较好的准备。
(3)在获得的预处理图像的基础上,本文采用基于边缘像素的ROI检测法,将气泡所处的灰度范围内的像素,以像素集的形式对ROI进行定义;根据对气泡光斑和光源进出蓝宝石晶棒时在晶棒两端造成的光源光斑位置进行分析和去除,从而实现对气泡光斑的识别和定位。
实验结果表明本文提出的蓝宝石晶棒气泡机器视觉检测方法能够识别气泡并确定气泡所在的位置,检测错误率低于10%,单个样品平均检测速度为0.3min/,与人眼检测法相比具有明显的优势,是一种可靠的、节省人力物力的检测方法。
目前的生产应用领域中,针对蓝宝石晶棒气泡检测,主要采用的人眼检测法,检测效率和检测精度较低,而且对人眼会造成必然的伤害。依托泡生法制备蓝宝石工艺中自动化接种测控系统研究的山西省晋中市科技局项目和基于机器视觉的蓝宝石接种检测技术的企业联合项目的支持,本文基于机器视觉,结合绿色激光和蓝宝石晶体之间的激光散射效应,提出了一种蓝宝石晶棒机器视觉检测方法。主要研究内容如下:
(1)根据蓝宝石晶棒表面特征及其检测需求,研究了最佳的视觉检测光源的波长范围和检测方法的成像原理。采用定型后的激光源对蓝宝石晶棒完成全场照射,产生的激光散射效应则是该检测方法的成像原理的主要依据。
(2)根据上述的成像原理,搭建一个蓝宝石晶棒气泡机器视觉检测系统,对采集的蓝宝石晶棒样品的检测图像进行一系列的预处理,包括图像去噪、图像增强,图像分割、提取气泡缺陷信息。预处理后的图像视觉效果较好,气泡目标突出,为后续对气泡的识别和定位做了较好的准备。
(3)在获得的预处理图像的基础上,本文采用基于边缘像素的ROI检测法,将气泡所处的灰度范围内的像素,以像素集的形式对ROI进行定义;根据对气泡光斑和光源进出蓝宝石晶棒时在晶棒两端造成的光源光斑位置进行分析和去除,从而实现对气泡光斑的识别和定位。
实验结果表明本文提出的蓝宝石晶棒气泡机器视觉检测方法能够识别气泡并确定气泡所在的位置,检测错误率低于10%,单个样品平均检测速度为0.3min/,与人眼检测法相比具有明显的优势,是一种可靠的、节省人力物力的检测方法。