一种异方性导电胶膜的三维表面形貌检测方法与流程

本发明提供一种异方性导电胶膜的三维表面形貌检测方法，用于检测异方性导电胶膜的三维表面形貌缺陷，具体涉及非相干光二维检测领域与相干光数字三维重建。

背景技术：

1、随着科技水平的不断提高，人们对电子产品的需求也在朝着更加便携、小型化的方向发展，因异方性导电胶膜在细微导线连接问题上的优异表现，而在这一过程中做出了巨大的贡献。但在实际生产异方性导电胶膜时，由于原材料的杂质或加工过程中的异物掉落等原因，给异方性导电胶膜成品带来了黑线、黑点、白线、白点、纹路、气泡和起皱等缺陷。对异方性导电胶膜缺陷的检测与定位，影响着后续产品的缺陷失效分析的准确性与工艺制程优化的有效性。

2、强光环境下的人工目视检测是现有的异方性导电胶膜缺陷检测方法之一，受检测人员主观判断的影响较大，误检和漏检的比例高，检测精度无法量化，并且人工成本高，此外还存在着对检测人员视力损害的风险。另一种常用的异方性导电胶膜缺陷检测方法是属于机器视觉检测的非相干光照明成像检测，属于二维检测，无法获得缺陷的三维信息，对产品失效分析的准确性和工艺制程优化的有效性仅能提供有限的帮助。

技术实现思路

1、为了克服现有检测技术的缺陷，本发明提供一种实时的异方性导电胶膜表面缺陷定位与三维表面形貌检测方法。

2、本发明所采用的技术方案为：使用线扫相机搭配白色线性光源，采用明暗场两种打光方式，在异方性导电胶膜卷材产线搭建工位一和工位二拍摄获取异方性导电胶膜卷材的俯视二维图，全面地识别判定并精准定位缺陷，获取缺陷位置的二维坐标，再于后续的工位三使用相干成像光路对缺陷进行精准的局部测量，获取缺陷处相位信息，经过计算处理后，以热力图的形式直观呈现缺陷处的三维信息，并根据需要提取缺陷的三维尺寸等信息，最终完成三维表面形貌缺陷检测。具体步骤如下：

3、步骤一：待测异方性导电胶膜卷材在运动模块的驱动下通过工位一，使用线扫相机搭配暗场白色线性光源，扫描获取二维图1，接着待测异方性导电胶膜卷材通过工位二，使用线扫相机搭配明场线性光源，扫描获取二维图2。不同二维图对不同类型缺陷的呈现能力不一，上述两种打光方式组合全面识别判定异方性导电胶膜卷材的各类缺陷，包含：黑线、黑点、白线、白点、纹路、气泡和起皱等。

4、步骤二：使用二值化、gamma校正、canny寻边、腐蚀、膨胀、开/闭运算等图像处理方式，对步骤一在不同打光方式条件下所获取的异方性导电胶膜缺陷二维图进行图像处理，增强图像对比度，并对缺陷进行识别判定与提取记录，获取缺陷的二维坐标与尺寸大小。具体如下：

5、(1)提取异方性导电胶膜卷材在不同打光方式下获取的二值化灰度图；

6、(2)对异方性导电胶膜二值化灰度图进行gamma校正，首先使用公式i1＝

7、(i0+0.5)/256对图像灰度值进行归一化处理，再设定γ系数，以1/γ为指数，通过公式i2＝i1(1/γ)对归一化后的灰度数值进行求指数运算，最后通过i3＝i2*256-0.5公式进行反归一化处理，获得校正后的灰度图。(式中i0为灰度原值，i1为归一化后的灰度值，i2为gamma校正后的归一化灰度值，i3为校正后的灰度值。通过设置不同γ值进行校正，可将高灰度区或低灰度区的图像对比度增强。)

8、(3)对gamma校正后的异方性导电胶膜二值化灰度图进行开运算，对干扰项进行滤波，再放大缺陷，便于识别；(开运算即先腐蚀再膨胀，腐蚀即通过设定的卷积核扫描图片，计算图像与卷积核叠加区域的最小像素值，并以该最小值替换原像素值，可将部分干扰项滤除。

9、而膨胀则与腐蚀相反，可以放大缺陷。)

10、(4)对经过开运算处理后的二维图像进行canny寻边处理，只保留覆盖异方性导电胶膜的有效区域；

11、(5)根据不同形态的异方性导电胶膜缺陷在不同打光方式下的呈现能力，于对应的二维图中提取呈现明显的相应缺陷，获取该缺陷的中心坐标与roi区域面积。

12、步骤三：根据步骤二所获取的缺陷坐标与roi区域，通过运动控制系统使待测异方性导电胶膜卷材进入工位3，即基于相干光干涉的离轴数字全息三维检测系统的检测区域，并利用二维图像识别缺陷的中心坐标通过运动控制系统运动使得各缺陷的roi区域逐一进入相干光照明区域，经由异方性导电胶膜反射后与干涉光路的参考光发生干涉，并由探测器记录产生的干涉图像。

13、步骤四：基于离轴干涉图像的物光波再现计算原理，对所获取的异方性导电胶膜缺陷干涉图像进行边缘切趾、频域滤波、数字像差校正等处理。

14、边缘切趾：设置窗口函数，将干涉图像与一个边缘缓变的窗口进行相乘，得到边缘平滑变化的干涉图像。

15、频域滤波：对切趾处理后的干涉图像进行数字傅里叶变换，利用高通滤波窗口截取一级衍射分量，利用逆傅里叶得到异方性导电胶膜卷材缺陷区域的物光场分布。

16、步骤五：基于上一步获得的物光场分布，利用角谱法进行衍射传播计算，得到异方性导电胶膜缺陷区域的数字再现像复振幅分布，进而提取物光场的相位分布信息，具体计算方法如下：

17、(1)在距离全息图平面为zi的像平面xi-yi上的再现光场上，通过角谱法获取的复振幅分布为u(xi，yi)＝f-1[f{c(x,y)h(x,y)}gb(fx,fy)]。

18、(式中，f表示傅里叶变换，f-1表示逆傅里叶变换，c(x，y)表示参考光波的复振幅分布，h(x，y)表示roi区域的光场复振幅分布，

19、gb表示光波在自由空间的传递函数。)

20、(2)进而获得再现光场的相位分布为

21、φ(xi，yi)＝arctan[imu(xi,yi)/reu(xi,yi)]。式中，φ表示相位分布，im表示复振幅的虚部，re表示复振幅的实部。

22、经由上述方式所获取的相位分布是被包裹在[-π，π]区间内的，进行解包裹处理，获取展开后的相位信息。

23、步骤六：通过公式h(xi，yi)＝φ(xi，yi)*λ/2π(式中，h为真实深度，φ为解包裹之后的相位分布，λ代表所用激光光源波长)将步骤五获取到的相位信息转化为真实的深度信息与位置数据，进而实现三维重建，并以热力图的形式直观呈现异方性导电胶膜缺陷检测区域的三维表面形貌。

24、上述方式可准确且直观地实时获取异方性导电胶膜的缺陷三维表面形貌信息，为异方性导电胶膜生产中的产品失效分析与工艺制程优化提供直接且准确的判断依据。

25、本发明的有益效果体现在：

26、(1)同时运用非相干光明暗场两种照明成像方式，全面地识别判定与精准定位异方性导电胶膜的各类缺陷。

27、(2)对异方性导电胶膜卷材进行在线检测，实时获取缺陷位置、种类、三维表面形貌等信息。

28、(3)本发明所述的异方性导电胶膜三维表面形貌重建方式属于数字干涉三维重建，全程数字化易于储存。

29、(4)本发明在异方性导电胶膜在线缺陷检测中，充分利用数字干涉显微成像技术的特点，能够做到高精度、无损伤地获取异方性导电胶膜缺陷的三维表面形貌。