光电检测技术及应用徐熙平第10章节外观检测

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1、25七月2021《光电检测技术及应用》第10章外观检测任课教师：徐熙平目录10.1外观检测的方式和原理反射式与透射式外观检测、正反射式与非正反射式检测、扫描方式10.2光电变换器疵病信号、光源选择10.3信号处理及检测装置通量式疵病信号的处理方法、检测装置10.4表面粗糙度检测概述、激光外差法检测粗糙度原理10.5内表面疵病检测管道内表面疵病检测系统组成、工作原理与特点第10章外观检测一、外观检测的方式和原理光电外观检测指用光电技术方法对产品或零部件的外观质量进行检测。外观质量通常包括几何缺陷（疵病）程度、表面粗糙度、颜色以及锈斑、污点等表面质量。光电法反射式电学法透射式

2、机电法扫描式超声波法光电式分类第10章外观检测一、外观检测的方式和原理1、反射式与透射式外观检测照明系统和接收系统位于同一侧b)照明系统和光电接收系统位于两侧反射式和透射式的示意图1—照明系统2—被检产品3—光电接收器第10章外观检测一、外观检测的方式和原理a)b)c）正反射式检测原理示意图1—照明系统2—被检表面3—光电接收系统4—分光镜5—透镜2、正反射式与非正反射式（漫反射式）检测第10章外观检测一、外观检测的方式和原理a)b)c）非正反射方式检测原理及信号波形1—照明系统2—被检表面3—光电接收系统第10章外观检测一、外观检测的方式和原理3、扫描方式飞像扫描方式飞

3、像式扫描方式的原理图照明系统在被检产品表面的宽度方向上均匀照明，当多面体转镜转动时，其反射面便将被检产品表面的像点依次送入接收系统的视场之中。飞像扫描方式的检测灵敏度与接收系统中的视场光栅大小有关，视场光栅大则检测灵敏度低，视场光栅小则检测灵敏度就高。多面体棱镜一般以或的速度旋转，反射面一般为8~20个面。第10章外观检测一、外观检测的方式和原理飞点扫描方式飞点扫描方式的原理图照明系统将特定形式的光点投射到多面体棱镜上。当多面体棱镜转动时，这个光点便沿被检产品表面的宽度方向上扫成一条线。接收系统是把光电器件以矩阵形式排列起来。每个器件只接收被检产品表面宽度向上的一部分反射

4、光。因此，每一光电器件只监视对应的单元面积。飞点扫描方式的检选灵敏度与光点的大小有关。光点大灵敏度低，小则高。第10章外观检测一、外观检测的方式和原理飞点扫描集光式飞点扫描集光式的原理图它是由旋转棱镜和曲面镜组合而成，多面体棱镜旋转时，光束经圆锥面镜在被检表面上扫描，然后经圆锥面镜反射到光电器件上。这种方法只用一个光电器件即可，而且保证光束垂直扫描检测表面，进而提高成像质量。如果被检材料是透明的，需在材料下面安置一块平面反射镜。第10章外观检测二、光电变换器1、疵病信号接收系统接收正品表面反射的光通量为：光斑中出现疵病时，入射接收系统光通量的变量，即疵病信号为：信号的相对

5、变化量为：第10章外观检测二、光电变换器假定接收到次品，疵病的通量信号全部入射到光电器件上，则光电器件输出的疵病信号与以下条件有关：1）与光电器件的灵敏度和偏置条件有关。2）与疵病类型、疵病面积、照明系统射到被检表面的缺陷与光斑相对位置情况入射角和光电器件的接收角度有关。3）与疵病和光斑的相对位置有关。第10章外观检测二、光电变换器狭缝与光敏面距离变化时的特性曲线1—光电器件的光敏面实际受光照射面积特性2—光电器件的光敏面上的照度特性3—光电器件的输出电流特性4）与狭缝（光阑）到光电器件的光敏面的距离L有关。为了避免背景杂光的影响，在光电器件前面加入光阑（狭缝），当调节狭

6、缝与光电器件的距离适当时，光电器件有最佳输出。第10章外观检测二、光电变换器表面无疵病时，光电器件输出的电流最大，称为亮电流，可表示为：被检面积中出现疵病时，光电器件输出的疵病信号（电流减小值）为：疵病信号的相对变化量为：提高值的途径：使正品反射率达到最大值，疵病反射率达到最小值；提高的比值。第10章外观检测二、光电变换器光源供电电压与光通量的关系为：当光源供电电压波动引起光通量的变化为：通常要求，假定取：即：第10章外观检测二、光电变换器2、光源选择在外观检测中一般使用电光源。电光源的种类很多，有钨丝灯光源、气体放电光源及场致发光光源。一般常用钨丝灯，它具有连续的光谱，

7、而且价格低，寿命长。如需要单色性好的光源，可采用各种激光器光源。对光源的要求有以下两点：1）要求光源与光电器件的光谱相匹配。一般钨丝灯光源适用于硅光电器件、PDS光敏电阻等。2）要有一定的光强且稳定可靠。对稳定性要求不高的外观检测可以采用脉冲光源或脉冲交流电源；对光源强度要求稳定性很高的外观检测电路，最好用直流稳压供电。第10章外观检测三、信号处理及检测装置1、通量式疵病信号的处理方法三种典型疵病及波形信号处理波形第10章外观检测三、信号处理及检测装置信号处理装置的电路框图疵病信号经光电器件变换的光电信号，再经多级放大后加至鉴