【摘 要】随着智能制造向高精度、零缺陷方向演进，传统机器视觉系统在复杂工业场景下面临环境干扰强、光源精度差、微小缺陷检测精度不足等挑战。文章设计了一种基于数字光处理（Digital Light Processing，DLP）结构光投影，采用分布式图像处理架构的高精度检测机器视觉系统，显著提升机器视觉检测的可靠性及精度。重点对高速高精度视觉光源驱动及系统硬件架构进行了深入分析。

【关键词】机器视觉；高速高精度视觉光源；DLP结构光投影；分布式图像处理

引言

《“十四五”智能制造发展规划》的核心目标包括：数字化网络化普及，到2025年，70%的规模以上制造业企业基本实现数字化网络化；示范工厂建设，建成500个以上引领行业发展的智能制造示范工厂等。这些智能制造目标的实现，离不开工业机器视觉的大规模应用。但传统人工检测效率低下、漏检率高、精度不足；光源均匀性差，传统图像算法对光照变化敏感、微小缺陷特征提取困难。近年，人工智能（Artificial Intelligence，AI）、新光源等新技术的发展，大幅度提升了图像的分析能力与检测准确性。例如，EMLYOLO以更低的参数量和计算量在 DeepPCB数据集上平均精度均值（Mean Average Precision，mAP）达到98.6%[1]。

一、AI工业机器视觉系统的系统框图及说明

系统主要工作原理：待检测的半导体晶圆等微缺陷物体经流水线放置在检测平台的DLP光机下方。DLP光机通过光投影面结构光技术投影出各种可编程光斑；双目摄像头根据帧同步信号，拍摄DLP光机每帧画面，并通过移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）接口输出给RK3568图像处理器；RK3568图像处理器处理双目摄像头画面，包括通过对比左右目图像，消除反光等各种环境干扰，通过YOLO图像AI大模型分析画面缺陷等；将处理后的数据结果上传中央服务器。系统框图如图1所示。

二、各核心模块功能及关键技术

（一）成像照明子系统

机器视觉成像的照明子系统包括三通道DLP投影光机和光机控制器。

1.三通道DLP投影光机设计

机器视觉照明技术是决定成像质量与检测精度的核心要素，其均匀性、光谱、对比度等是关键指标。与传统采用各种形状的光源不同，本文方案采用DLP结构光投影技术。光阀是德州仪器公司的0.47英寸的数字微镜器件（Digital Micromirror Device，DMD），达到1920×1080像素，像素物理距离约6 μm，驱动对应的是DLPC3439。

不同的光源光谱有不同的应用场合。紫外光源应用于材料表面检测及穿透性检测；红外光源应用于热成像分析；白光是最基础的工业检测光源，色彩还原度高，适用于外观检测等。但多光谱融合对提高工业高精度检测有很大改善。例如，在集成电路缺陷检测中，多光谱融合检测比单可见光和单红外图像检测精度的mAP分别提高 22. 97%和28. 31%[2]。