[发明专利]基于图片处理的金属靶材表面缺陷的检测方法

说明书

本发明公开了一种基于图片处理的金属靶材表面缺陷的检测方法，包括如下步骤，S1：将同轴光源打开，相机采图检测刀纹；S2：关闭同轴光源，打开条形光源，相机采图检测划痕。本发明的有益效果为：其检测效率高，检测结果准确。能有效的检测出靶材表面是否存在刀纹和刮痕。

技术领域

本发明涉及靶材技术领域，具体涉及一种基于图片处理的金属靶材表面缺陷的检测方法。

背景技术

随着社会进入信息时代，人类生产生活对各类半导体芯片、液晶面板等产品的需求飞速增加，而溅射靶材是加工制造这些产品不可或缺的关键材料之一。根据不同的应用，溅射靶材可由纯金属、合金、陶瓷或硼化物等原材料经过精细加工而成。相较于传统的材料行业，溅射靶材具有极高的技术要求，这些要求包括靶材尺寸、纯度、杂质含量、密度、电阻值、导磁率、平整度、表面粗糙度、晶粒尺寸及其均匀性、成份与组织均匀性、异物含量与尺寸、加工缺陷控制等。比如金属溅射靶材纯度往往要求到达99.9%-99.999%，合格的光滑表面具有超高精细度、平面度、均匀性，以及类似镜面的反光特性。全世界范围内只有少数若干企业能够加工制造此类产品。当前，在加工溅射靶材表面时需要非常高精度的数控车床和刀具，配合工人熟练的机床操作技能和丰富的质量检测经验。为了提高生产效率和保证产品质量，需要对溅射靶材生产加工过程进行自动化与智能化设计与改造，实现与MES系统的互联。工业机器人可以取代人工实现自动上下料，PLC作为通讯和控制中心可以连接数控机床实现自动靶材切削加工操作。然而上述改造措施还无法避免在溅射靶材生产加工过程中出现的影响产品使用功能的表面缺陷，如深浅不一的刀纹和划痕等。而检测这些表面缺陷更是一个工程难题。首先， 在加工过程中车床需要暂停一次或数次，然后由人工来判断靶材表面质量，如果不合格，需要进一步加工。有时这些缺陷不明显，加工完成后工人不能在车床上用肉眼直接判断，就得将靶材从车床上取下，送至专业的质检部门在专门环境下进行检测。这种做法增加了转运时间和人力成本，大大制约了生产效率，阻碍了全自动化生产的实现，，而且仅靠肉眼观测判断没有统一的标准和尺度，容易造成漏检和误检。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于图片处理的金属靶材表面缺陷的检测方法，其检测效率高，检测结果准确。

为实现上述目的，本发明的技术方案是

一种基于图片处理的金属靶材表面缺陷的检测方法，包括如下步骤，

S1：将同轴光源打开，相机采图检测刀纹：光线通过靶材溅射面反射进入相机，当溅射面合格无刀纹时，相机获得灰度均匀变化的图像；当溅射面存在刀纹时，由于刀纹与溅射面表面存在高度差，光线在刀纹出现漫反射，使得刀纹在图像中表现为亮条；

S2：关闭同轴光源，打开条形光源，相机采图检测划痕：

相机的视野范围处于条形光源散射出的光照强度较小的部分，由于靶材溅射面很光滑，光线在其表面呈镜面反射，所以当溅射面合格无划痕时，相机会获得较暗的图像；当溅射面存在划痕时，由于划痕处与溅射面表面存在高度差，光线在划痕处出现了漫反射，使得划痕在图像中表现为亮痕。

优选地，金属靶材安装在旋转车床上，由旋转车床主轴驱动其旋转，进而对其进行分区域检测。

本发明的工作原理为：

靶材表面检测视觉硬件构成：

工业相机，大靶面CMOS芯片网口工业相机，搭配高精度、低畸变CCTV镜头，用于采集靶材溅射面高清图像。

条形光源，蓝色，其长度满足覆盖靶材溅射面半径，采用多排LED灯珠，并通过偏振膜滤除杂光，使光源发出平行光。该光源平行于相机打光，通过暗场照明，用于检测靶材溅射面划痕。

同轴光源，蓝色，LED灯珠通过45度反射镜反射出均匀平行光，使其应用于强镜面反射物体时不存在“灯像”问题。该光源垂直于相机打光，通过亮场照明，用于检测靶材溅射面刀纹。