[发明专利]蓝宝石晶棒中气泡缺陷自动化检测与精确定位装置及方法

权利要求书

1.一种蓝宝石晶棒中气泡缺陷自动化检测与精确定位装置，其特征在于：包括激光器运动部分、图像拍摄部分和用于固定蓝宝石晶棒（19）的晶棒支撑架（18），其中：所述晶棒支撑架（18）顶部设置用于放置蓝宝石晶棒（19）的V型槽（16），激光器运动部分位于蓝宝石晶棒（19）轴向一侧，图像拍摄部分位于晶棒支撑架（18）的侧面；

所述激光器运动部分包括激光器（17）、激光器固定座（15）和激光器支架，所述激光器固定座（15）通过连接板（10）安装在激光器支架上，激光器（17）固定在激光器固定座（15）上；所述激光器支架包括水平支架和竖直支架，竖直支架置于水平支架顶部，水平支架包括水平运动支撑座（1）和水平导轨（3），竖直支架置于水平导轨（3）上，竖直支架包括竖直运动支撑座（8）和竖直导轨（11），竖直导轨（11）上设置连接板（10）；

所述图像拍摄部分包括相机（23）、相机固定底座（20）和倾斜角度可调的相机固定座（22），相机（23）固定在相机固定座（22）顶面；所述相机固定座（22）通过固定螺钉（21）连接在相机固定底座（20）的顶部。

2.根据权利要求1所述的蓝宝石晶棒中气泡缺陷自动化检测与精确定位装置，其特征在于：所述激光器支架还包括用于驱动竖直支架沿水平方向移动的第一电机（2）、滚珠丝杠（4）、丝杠螺母（5），以及用于驱动连接板（10）沿竖直方向移动的第二电机（12）、滚珠丝杠（4）、丝杠螺母（5）。

3.根据权利要求1所述的蓝宝石晶棒中气泡缺陷自动化检测与精确定位装置，其特征在于：所述相机固定座（22）底部设置两个平行分布的角度调节板（9），相机固定底座（20）置于两个角度调节板（9）之间，角度调节板（9）开设用于调节角度的扇形长孔（91）。

4.一种蓝宝石晶棒中气泡缺陷自动化检测与精确定位方法，其特征在于：用于蓝宝石晶棒中气泡缺陷的快速自动化检测与定位，具体包括以下步骤：

步骤1. 在黑箱或暗室中将激光器运动部分、晶棒支撑架（18）和图像拍摄部分固定，并将蓝宝石晶棒（19）放置在晶棒支撑架（18）上；

步骤2. 规划激光器运动路径：根据待检测的蓝宝石晶棒（19）的尺寸，以蓝宝石晶棒端面（41）的中心点为基准点，等间距选取若干条直线作为激光器（17）的运动路径，最外侧的直线与蓝宝石晶棒端面（41）边缘的交点中任选其一作为运动路径的起始点S₀；

步骤3. 检测蓝宝石晶棒（19）并拍摄蓝宝石晶棒图像：驱动第一电机（2）和第二电机（12），使激光器（17）的出射光线从起始点S₀处开始，沿规划的运动路径连续运动，相机（23）每隔1秒拍摄一幅蓝宝石晶棒（19）的图像F_i，直至激光器（17）的出射光线沿规划的运动路径在蓝宝石晶棒端面（41）内运动完成，其中i表示所拍图像的序号；

步骤4. 对步骤3中的获取的蓝宝石晶棒图像进行处理，若图像中没有气泡缺陷，则等待下一幅图像拍摄；若图像中有气泡缺陷，则对气泡缺陷形成的光斑进行图像处理，只保留气泡光斑形成的连通域，记录蓝宝石晶棒（19）的两个端面在图像中的左侧位置x_L和右侧位置x_R；

步骤5. 计算蓝宝石晶棒（19）中的气泡缺陷的位置及大小，包括以下步骤：

步骤5.1 计算光斑连通域中心及锁定圆半径：根据连通域各个边缘像素点横坐标的平均值与纵坐标的平均值，计算气泡光斑连通域中心点坐标P(x_b,y_b)；根据气泡光斑的连通域每个边缘像素点到该连通域中心距离的最大值，计算锁定圆半径R_b；其中，x_b为气泡光斑连通域中心点到晶棒左侧端面的距离；

步骤5.2 计算图像F_i中的光斑中心与蓝宝石晶棒（19）左侧端面之间的距离l，l=x_b -x_L；

步骤5.3 计算蓝宝石晶棒（19）中的气泡光斑中心位置，并保存至计算机中，计算公式为，其中，L为蓝宝石晶棒（19）的实际长度，s为蓝宝石晶棒（19）中气泡中心实际位置距离蓝宝石左侧的距离；

步骤5.4 若图像F_i中存在多个气泡光斑的连通域，重复步骤5.1~步骤5.3，直至图像F_i中所有气泡光斑的连通域的位置和大小计算完毕，完成图像F_i中蓝宝石晶棒（19）的气泡缺陷检测。