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隨著(zhù)工業(yè)自動(dòng)化不斷升級，基于視覺(jué)感知的智能系統已成為高端制造的關(guān)鍵支撐。

當前生產(chǎn)線(xiàn)對目標識別、精準定位、幾何量測及外觀(guān)缺陷檢測的需求持續增長(cháng)，顯著(zhù)提升了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品良品率。

其中，如何快速、精準地捕捉微米級缺陷，已成為企業(yè)亟待攻克的技術(shù)難點(diǎn)。近年來(lái)，計算光學(xué)技術(shù)持續迭代升級，為解決上述難題提供了創(chuàng )新路徑。

相位偏折技術(shù)憑借其獨特優(yōu)勢，在表面質(zhì)量檢測中表現優(yōu)異：可高保真還原微小形貌，實(shí)現對介于二維與三維之間的 2.5D 缺陷的有效檢測，為智慧工廠(chǎng)建設注入新的技術(shù)動(dòng)力。

簡(jiǎn)介

典型的相位偏折檢測系統主要由投影單元、成像單元、相位解算單元與人機交互界面構成。

投影單元用于輸出高對比度、多步相移的正弦條紋，確保全場(chǎng)均勻照明與覆蓋；

成像單元同步采集被測表面在條紋照射下的反射圖像，其靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍與采集速率直接決定系統檢測分辨率。

相位解算單元對原始條紋圖像進(jìn)行濾波、相位解包裹及相位–高度映射，提取表面微小曲率特征；三維重建單元則通過(guò)梯度積分算法，將相位場(chǎng)轉換為高精度高程模型。

相位偏折技術(shù)適用于超光滑、鏡面的檢測。如果物料打光無(wú)法顯示條紋的表面，則不適用于相位偏折。

相位偏折法使用線(xiàn)陣相機效率高，相機和光源都不動(dòng)，而被測物需要直線(xiàn)運動(dòng)；使用面陣相機效率低，但相機、光源和被測物都不需要運動(dòng)。

線(xiàn)掃架設方案

面陣架設方案

相位偏折技術(shù)成像圖

相位偏折技術(shù)通過(guò)向被測物體表面投射結構化光條紋，利用相機記錄經(jīng)表面曲率調制后發(fā)生形變的條紋圖案，進(jìn)而反演重建出物體微觀(guān)表面形貌。

其核心原理為：當正弦條紋投射至高低起伏的表面時(shí)，會(huì )因光程差異產(chǎn)生相位偏移，該偏移量與表面梯度、反射特性及材料折射率直接關(guān)聯(lián)。

系統通過(guò)依次投射多組相移條紋、采集對應形變圖像，可精準解算出微米級精度的 2.5D 輪廓信息。

前8張為相位偏折技術(shù)取得的原圖，后8張為處理結果圖

相控光源類(lèi)型

在相位偏折技術(shù)的實(shí)際應用中，投影模塊將經(jīng)過(guò)優(yōu)化設計的正弦條紋序列投射至待測表面，高速相機同步采集經(jīng)表面梯度調制后的形變條紋圖案，圖像數據實(shí)時(shí)傳輸至相位解析單元。

經(jīng)解算處理后生成相位圖與相位展開(kāi)圖，可快速轉換為微米級精度的高度分布，一次性實(shí)現微凹坑、劃痕、粉塵等缺陷的高效檢測。

投影模塊的設計與同步控制是整個(gè)系統的核心關(guān)鍵：需嚴格保證條紋周期、相位精度與空間均勻性，并在微秒級時(shí)間窗口內精準觸發(fā)相機曝光，為后續梯度 — 高度重建提供可靠數據支撐。

條紋周期、波長(cháng)、亮度及投射角度均可通過(guò)軟件靈活調節，能夠針對鏡面、玻璃、曲率變化復雜的各類(lèi)表面進(jìn)行自適應匹配，確保不同材質(zhì)均能達到最佳檢測效果。

相位光控光源（推薦線(xiàn)陣）

高亮相位光控光源（推薦線(xiàn)陣）

相位光控光源（推薦面陣）

同軸相位光控光源（推薦面陣）