基于单次拍摄的三CCD摄像机的曲面光学元件缺陷检测技术

《Optics & Laser Technology》：Single-shot 3CCD camera-based defect inspection for curved optical surfaces

　　

叶磊白|四树罗|郝秋|赵水河|生立谢|伯东

摘要

在高度曲面的缺陷检测过程中，由镜面反射引起的眩光会导致亮度饱和，从而大大降低缺陷的对比度，使得基于视觉的检测方法容易漏检。本文提出了一种单次曝光多角度光学成像策略，无需多次拍摄即可实现抗眩光的缺陷检测。通过将三个窄带红、绿、蓝（RGB）LED以不同的入射角度排列，可以在一次曝光中实现物理上的多角度照明。三台3CCD相机同时捕捉相应的RGB通道图像，并通过硬件级光谱分离技术避免通道间的干扰。由于镜面反射在高曲率表面上的角度依赖性很强，不同照明方向产生的眩光区域会在RGB通道之间重新分布。因此，一个通道中被亮度饱和掩盖的缺陷在其他通道中仍然可见，从而无需通过机械切换、重复拍摄或曝光调整即可实现多角度的互补增强效果。对于自动化检测，采用了YOLOv5检测器作为通用的缺陷定位工具。实验表明，在严重眩光条件下，该单次曝光策略的划痕检测召回率超过91%，同时保持了相当的精度，明显优于单个RGB通道的结果。该方法为在强眩光条件下对高曲率光学表面进行基于机器视觉的检测提供了一种高效且实用的技术方案。