作者单位
摘要
南京航空航天大学 电子信息工程学院,江苏南京211106
太阳能电池片(Photovoltaic, PV)表面缺陷检测是光伏组件生产中不可或缺的流程。基于机器视觉的自动缺陷检测方法因其高精度、实时性、低成本等优点得到了广泛应用。本文综述了基于机器视觉的太阳能电池片表面缺陷检测方法的研究进展。首先,阐述了太阳能电池片表面成像方式,列举了典型缺陷类型。然后重点分析了基于传统机器视觉算法及基于深度学习算法进行太阳能电池片表面缺陷检测的原理。将传统机器视觉算法分为图像域分析法、变换域分析法进行综述;从无监督学习、有监督学习和弱监督及半监督学习三个方面分别概述了近几年来基于深度学习的太阳能电池片表面缺陷检测的研究现状。对太阳能电池片表面缺陷检测各种典型方法进一步细分归类和对比分析,总结了每种方法的优缺点。随后,介绍了9种太阳能电池片表面缺陷图像数据集及缺陷检测性能评价指标。最后,系统总结了太阳能电池片缺陷检测常见的关键问题及其解决方法,对太阳能电池片表面缺陷检测的未来发展趋势进行了展望。
太阳能电池 缺陷检测 机器视觉 深度学习 检测网络 solar cells defect detection machine vision deep learning detection network 
光学 精密工程
2024, 32(6): 868
作者单位
摘要
1 辽宁工程技术大学电子与信息工程学院,辽宁 葫芦岛 125105
2 沈阳理工大学自动化与电气工程学院,辽宁 沈阳 110159
深度学习 特征融合 太阳能电池 缺陷分类 缺陷检测 deep learning feature fusion solar cells defect classification defect detection 
光电工程
2024, 51(1): 230292
作者单位
摘要
1 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,江西 南昌 330063
2 南昌航空大学工程训练中心,江西 南昌 330063
3 江西宝航新材料有限公司,江西 南昌 330200
采用激光选区熔化成形了Inconel 625合金试样,研究了激光功率和扫描速度对合金孔隙的影响,制备了存在大尺寸圆形孔隙缺陷(key-hole模式下)、小尺寸圆形孔隙缺陷(conduction模式下)和不规则孔隙缺陷的拉伸试样,通过815 ℃高温拉伸试验探讨了孔隙类型对合金抗拉强度及塑性的影响。结果表明:孔隙类型对合金815 ℃高温抗拉强度及塑性有较大影响。其中,不规则孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为374 MPa,塑性为5%;大尺寸圆形孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为364 MPa,塑性为31%;小尺寸圆形孔隙缺陷试样的高温抗拉强度为363 MPa,塑性为37%。当不规则孔隙向小尺寸圆形孔隙转变时,高温抗拉强度约降低3%;当大尺寸圆形孔隙向小尺寸圆形孔隙转变时,高温塑性约提升19%。在各类815 ℃高温拉伸试样断口纵截面中均发现了大量的沿晶界扩展的高温失塑裂纹,这是合金失塑的主要原因。孔隙缺陷处的位错塞积造成较大的应力集中,阻挡了位错滑移和合金的塑性变形,使合金更易发生断裂。
激光技术 激光选区熔化 Inconel 625合金 孔隙缺陷 高温失塑行为 
中国激光
2024, 51(10): 1002323
蒋仕飞 1,2张兆国 1,3王法安 3,*解开婷 1,3[ ... ]李治 2
作者单位
摘要
1 昆明理工大学 机电工程学院, 云南 昆明 650500
2 云南烟草机械有限责任公司, 云南 昆明 650000
3 昆明理工大学 现代农业工程学院, 云南 昆明 650500
为实现包装盒纸质基底层和透明膜层缺陷的同步检测,开展了对纸和膜缺陷的同步成像研究。首先,分别建立了标准球面积分光场、椭球面积分光场和弧面积分光场模型,并利用COMSOL Multiphysics 5.6对3类光场进行射线仿真,对比分析了球面积分光场下射线角度均匀性及辐照均匀性,通过正交仿真优化椭球面积分光场参数;其次,在椭球面积分光场环境、亮场前打光环境、暗场前打光环境下对包装盒成像。与此同时,对包装盒的油污、抵触、开口、泡皱、破损5项常见缺陷依次进行物理检测和机器视觉检测,验证缺陷成像的有效性。试验结果表明,在椭球面积分光场下成像,图像对纸质基底层缺陷特征、透明膜层缺陷特征均有较好的呈现效果,图像上油污、抵触、开口、泡皱、破损的物理检出率分别为96.2%、92.5%、100%、95%、92%,异常检出率分别为98.6%、97.5%、100%、100%、98.4%,缺陷类别检出率分别为97.6%、96%、100%、97%、96%。研究结果表明,椭球面积分光场光路角度和辐照强度均匀,覆透明膜包装盒的缺陷特征呈现清晰,满足工业生产的检测要求。
光路仿真 透明膜成像 球面积分光场 缺陷特征成像 视觉检测 COMSOL Multiphysics 5.6射线仿真 optical path simulation transparent film imaging spherical integrated light field defect feature imaging visual inspection COMSOL Multiphysics 5.6 ray simulation 
中国光学
2024, 17(2): 354
作者单位
摘要
广东工业大学 机电工程学院,广东广州510006
针对单可见光或单红外条件下的IC器件表面缺陷对比度不足,缺陷检测精度低的问题,提出多光谱图像融合的IC器件表面缺陷检测方法。针对IC器件可见光与红外图像配准中存在尺度不一致和对比度反转问题,引入拉普拉斯金字塔和特征描述符重组策略改进ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)图像配准算法。在图像配准的基础上,提出NSST_VP图像融合方法,以非下采样剪切波变换(Non-Subsample Shearlet Transform, NSST)得到红外图像和已配准可见光图像的低频和高频子带,对低频子带采用视觉显著图(Visual Significance Map, VSM)加权融合规则,高频子带则采用自适应脉冲耦合神经网络(PA- Pulse Coupled Neural Network, PA-PCNN)决策融合规则,进而通过NSST逆变换得到高质量多光谱融合图像。最后,将融合图像输入YOLOv8s模型进行检测。实验结果表明,改进ORB的图像配准平均精度为87.8%,比ORB图像配准精度提高了62%,NSST_VP图像融合算法在主观视觉效果和客观评价指标上均有所提高。在缺陷检测实验中,NSST_VP融合方法的均值平均精度(mean Average Precision, mAP)达到83.15%,比单可见光、单红外缺陷图像检测的mAP分别提高了22.97%,28.31%,比双树复小波变换融合、曲线变换融合、非下采样轮廓波变换融合方法的mAP分别提高了13.14%,15.01%,20.35%。
缺陷检测 IC器件 多光谱图像融合 图像配准 非下采样剪切波变换 YOLOv8s defect detection IC device multispectral image fusion image registration non-subsample shearlet transform YOLOv8s 
光学 精密工程
2024, 32(5): 740
张勇 1王鹏 2,*吕志刚 1,3邸若海 1[ ... ]李亮亮 3
作者单位
摘要
1 西安工业大学 电子信息工程学院,陕西 西安 710021
2 西安工业大学 发展规划处,陕西 西安 710021
3 西安工业大学 机电工程学院,陕西 西安 710021
为解决X射线底片焊缝缺陷分割精度不高、边界信息模糊的问题,本文提出一种改进的Dilated_Pooling_Unet(DP_Unet)网络分割模型。首先,在上下采样间加入编解码信息提取模块DP_block,旨在下采样后最大限度地保留原始缺陷语义信息及减少连续卷积与池化操作造成的损失;然后,在模型中添加GAM注意力机制重点关注焊缝缺陷部分,有效提升缺陷特征通道的学习能力,降低背景噪声影响;最后,提出一种融合二元交叉熵和DiceLoss的混合损失函数,用于解决网络训练时不均衡的正负类数据问题。实验数据集由公开数据集GDX-ray缺陷数据集组成。实验结果表明,本文所提方法在GDX-ray数据集上有较好表现,Dice值达到了93.45%,与基线算法相比均有显著提高。该方法具有良好的分割性能,优于传统的分割算法,有效提高了底片焊缝缺陷分割精度。
焊接检测 缺陷分割 DP_Unet 注意力机制 welding detection defect segmentation DP_Unet attention mechanism 
液晶与显示
2024, 39(1): 59
作者单位
摘要
1 河北工业大学人工智能与数据科学学院,天津 300130
2 河北省控制工程技术研究中心,天津 300130
针对光伏(PV)电池缺陷检测中存在的数据不均衡、缺陷尺度不一和背景纹理复杂多变等因素导致的误检、漏检问题,提出一种基于YOLOv8的缺陷检测算法YOLOv8-EL。首先,使用GauGAN进行数据增强,处理数据集的类内和类间不均衡的问题,提高模型泛化能力,降低模型过拟合的风险;其次,在主干网络和特征融合网络之间嵌入上下文聚合模块,自适应地融合不同层次的语义信息,对齐局部特征,减少微小微弱缺陷信息的丢失,抑制无关背景信息的干扰;最后,构建多注意力检测头以替换解耦头,引入不同的注意力机制细化分类和定位任务,提取空间和通道层面上的关键信息,减少特征混淆。实验结果表明,该模型在扩充后的PV电池EL数据集上的平均精度达到89.90%,模型参数量为13.13×106,在提升精度的基础上兼顾了后续部署时轻量化的要求。在PASCAL VOC数据集上进行泛化性实验,证明了改进算法的泛化性能。
缺陷检测 YOLOv8 生成对抗网络 特征融合 注意力机制 解耦头 
激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0812008
作者单位
摘要
东南大学 生物科学与医学工程学院,南京 210096
靶丸的内外表面缺陷分布对激光惯性约束聚变实验成功率及效率有重要影响,目前观测不透明靶丸的内表面仅有用X射线直接成像技术获取局部二维信息。运用显微CT实现靶丸三维成像,可得到靶丸内外全表面形貌信息;运用边缘检测、理想曲面拟合分割出缺陷区域,通过连通域分析对表面缺陷进行分块,并分别计算各区域的宽度、高度;运用体绘制方法交互绘制出了靶丸三维数据的立体效果,尤其突出了缺陷区域的彩色高度场效果,并通过虚拟切割观察靶丸内表面。基于该方法的靶丸内外表面缺陷观测技术,能识别大多数表面缺陷,且能较为准确地计算出缺陷尺寸参数,未识别出的缺陷通过体绘制可被观察到作为补充,为研究人员提供了良好的辅助分析手段。
三维分割 缺陷检测 ICF靶丸 显微CT 体绘制 three-dimensional segmentation defect detection inertial confinement fusion capsule micro-CT volume rendering 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 012001
王鹏 1,2,3孟祥明 1,2,3吴函烁 1,2,3叶云 1,2,3[ ... ]陈金宝 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室,长沙 410073
3 国防科技大学 高能激光技术湖南省重点实验室,长沙 410073
半导体激光(LD)泵浦的高功率光纤激光器具有效率高、体积小、重量轻、稳定性好等优点,在工业加工等诸多领域都有着广泛的应用。为了提高泵浦光吸收率,传统光纤激光器常用915 nm和976 nm波段的LD作为激光的泵浦源。在该类LD泵浦的光纤激光器中,由于量子亏损和泵浦吸收系数相对较高,光纤激光器的热致模式不稳定(TMI)阈值相对较低。为了提高量子效率和潜在的TMI阈值,提出采用大于1010 nm波段的LD直接泵浦光纤激光器,产生高量子效率激光。搭建了振荡放大一体化的全光纤激光器,采用总泵浦功率为2.56 kW的1010 nm波段LD泵浦,首次获得输出功率2.05 kW、光束质量M2约1.7的激光。后续将通过进一步增大泵浦功率、优化光纤特性以实现更高功率、更优光束质量的光纤激光输出。
光纤激光器 量子亏损 振荡放大一体化 模式不稳定 fiber laser quantum defect oscillating-amplifying integrated laser transverse mode instability 
强激光与粒子束
2024, 36(3): 031001
作者单位
摘要
西安工业大学光电工程学院,陕西 西安 710021
针对机器视觉检测光学镜片表面疵病时,在单一的照明环境下疵病图像对比度低,检测方法疵病识别率低等问题,提出了一种双光源下光学镜片表面疵病视觉检测方法。根据散射成像原理,在前照光和背照光两种不同的照明方式下,使用图像传感器得到含有疵病的被测光学镜片图像;再将多幅图像通过图像融合算法融合为一幅图像;最后,利用识别算法获得光学镜片表面的疵病尺寸信息。对两种不同的疵病(划痕、麻点)进行检测,将本系统的测试结果与ZYGO干涉仪的处理结果进行对比,结果表明,所提方法测量的麻点误差不超过2.7%,划痕误差不超过0.8%,检测效率比干涉仪提高了98.24%,缩短了检测时间。与单一照明环境下的检测方法和人工检测相比,所提方法对疵病的识别准确率与精度更高。
疵病检测 双光源 机器视觉 散射成像 图像融合 
激光与光电子学进展
2024, 61(10): 1012004

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