基于新型相位偏折技术的高反、大曲面成像系统及产品开发

需求的背景和应用场景

在现代制造业中，高反镜面或类镜面材料的应用越来越广泛，特别是在汽车行业（如反射镜、车窗、车身漆面）和3C行业（如曲面屏）等领域。然而，这类材料，尤其是大曲率物体的表面缺陷检测，一直是技术上的难点。传统的2D视觉技术依赖于复杂的多角度多光源成像模式，但仍难以有效解决高反光和镜面材料带来的成像问题。另一方面，虽然3D传感器能够提供更为精确的三维信息，但其高昂的价格以及对镜面材料成像时的过度饱和和虚像问题，限制了其在工业检测中的广泛应用。目前，市场上能够有效解决这一问题的相位偏折技术相关产品，主要由国际公司ISRA所垄断，这不仅增加了企业的采购成本，也限制了技术的进一步推广和应用。因此，本项目旨在开发一种基于新型相位偏折技术的检测系统，以打破国际垄断，满足对镜面/类镜面曲面物体表面缺陷检测的高精度、实时性需求，为公司研发新兴的工业相位偏折迭代产品，开拓新的市场空间。

要解决的关键技术问题

本项目将围绕以下几个关键技术问题展开研究：

1. 单目相位偏折系统的光学原型开发：设计并构建能够实现手机曲面屏15cm*15cm检测范围，且达到20um横向检测精度的单目相位偏折系统。这需要深入研究相位偏折原理，优化光学设计，确保系统在高反光和曲面物体上的成像质量。
2. 驱动模块控制系统设计：开发包括照明、成像、信号采集等在内的各驱动模块的控制系统。这要求系统具备高度的稳定性和精确性，以确保在复杂工业环境下仍能实现稳定的检测效果。
3. 图像算法开发：研发标定、多步相移、多区域图像拼接等算法，实现2D/3D图像信息的生成。这些算法是相位偏折技术实现高精度检测的关键，需要深入研究并解决算法中的难点问题。
4. 系统集成及优化：将上述各模块进行系统集成，并通过优化提高系统的整体性能和稳定性，确保系统能够满足实际应用的需求。

效果要求

本项目预期达到的效果包括：

• 技术突破：打破国际垄断，掌握具有自主知识产权的相位偏折技术，提高我国在高端工业检测领域的竞争力。
• 高精度检测：实现10um-50um的检测精度，满足对镜面/类镜面曲面物体表面缺陷的高精度检测需求。
• 实时性与拼接能力：支持实时单次或超大检测面的拼接检测，提高检测效率，降低检测成本。
• 创新性：通过技术创新，为公司研发新兴的工业相位偏折迭代产品，开拓新的市场空间，提升公司的技术水平和市场竞争力。