CN100538308C - 彩色眼镜部件的自动检测 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测包含着色剂的眼镜部件的方法，其中通过建立着色区域并将所述着色区域与基准装置的中心相比来检测该眼镜部件中的着色区域是否可能偏心，并且其中通过逐个像素地将标准眼镜部件的图像强度与所要检测的眼镜部件的图像强度相比来检测该眼镜部件是否可能存在缺陷区域。

Description

彩色眼镜部件的自动检测
相关申请
本申请是2002年11月13日提交的临时美国申请No.60/425938的非临时文本。
技术领域
本发明涉及对于装饰用彩色隐形眼镜或形成彩色隐形眼镜的模具的检测，尤其涉及用于形成彩色隐形眼镜的衬垫印刷模具。
发明背景
对无色隐形眼镜的检测是已知的。用于检测无色隐形眼镜的技术和系 统在美国专利No.6246062；6154274；5995213；5943436；5828446；5812254；5805276；5748300；5745230；5687541；5675962；5649410；5640464；5578331；5568715；5443152；5528357；5500732；4981487；5244470；6196683；4668240；5824719；4963159；4946269；4872404；4898695；5255077；4634449；4705370；4777684；4733959；5271874；4889421；5055602；5034166；4997897；5116112；5120121；5871675；5938795；6048371；6132043；6322214；6364934；6149842；6096799；5846457；5824276；5792822；5534038；5452658；5292350；5160463；6248266；5151106；5271874；5271875；5466147和6348507，这些专利在此全部引入作为参考。在以下的申请中已经公开了使隐形眼镜带有颜色的其它方法，2000年12月22日提交的美国专利申请No.09/745511(VTN0527)；2001年2月23日提交的美国专利申请No.09/792671(VTN0530)；2001年12月20日提交的美国专利申请No.10/027579(VTN0571)；2002年6月7日提交的美国专利申请No.10/165058，这些专利在此全部引入作为参考。
在本发明之前，还没有将自动检测技术用于检测向彩色隐形眼镜施加的颜色。对于颜色的施加不进行检测或者由操作者手动完成检测，该操作者从视觉上检测每个透镜以确定色彩是否含有任何不均匀性，并且色彩层是否集中到模具的边缘。如果发现了色彩中存在任何不均匀性或者缺陷，并且其使透镜不适于消费者使用，则识别出该透镜从而随后不会销售给消费者。
现有技术的检测系统受到人为错误的影响。而且，手动检测步骤很可能出现在该透镜已经经过了大多数(如果不是全部)制造步骤之后。可以在生产线中任意方便的位置上插入自动检测系统，需要该系统避免完全处理的镜片最终成为废品。此外，如果该检测系统直接位于将着色剂施加到透镜或透镜模具上之后，那么如果存在大量废品，则能够立刻找到该机器中施加着色剂的区域内的问题，而不会在很久以后在生产过程中已经制造了许多具有着色剂缺陷的镜片之后才发现。
本发明提供了一种检测隐形眼镜或者在其中模压隐形眼镜的模具上的色彩和/或印刷图案的方法和系统。该方法和系统找到了包含着色剂中的空白、过量着色剂以及着色剂和/或着色剂图案相对于眼镜产品的中心和/或边缘的不正确位置的缺陷，该眼镜产品例如模具或隐形眼镜或者其它着色剂层。
本发明的一个优点在于不必在成品镜片上进行检测，而是可以直接在将着色剂添加到模具或透镜上之后就实现检测。这样就向机器提供了立即反馈以抛弃各种缺陷产品并且使机器操作者快速反应是否正在产生大量的着色剂缺陷。另一个优点在于因为缺陷难以限定、标准化和掌握，所以人工检测通常给出不一致的结果，而自动的系统给出了更一致的结果。本发明还包括本文中描述的用于实现本发明方法的系统。
附图说明
图1是眼镜部件上的透明层。
图2是眼镜部件上的透明层。
图3是眼镜部件上的着色剂条纹层。
图4是眼镜部件上的着色剂羽状层。
图5是本发明的系统。
图6是本发明的一个实施例的处理步骤的流程图。
图7是本发明的另一个实施例的处理步骤的流程图。
图8是由图5所示的系统拍摄的单独图像的扫描图。
图9示意表示了由图5所示的系统拍摄的图像上的两个搜索矢量。
图10表示了眼镜部件中的搜索区。
图11表示了带有Test的诊断照片。
图12表示了诊断不透明透镜模具的图像。
图13是诊断增强透镜模具的扫描图像。
具体实施方式
本发明提供了一种用于检测包含着色剂的眼镜部件的方法，该方法包括以下步骤，基本上由以下步骤组成，或者由以下步骤组成：
a)拍摄所述眼镜部件的图像，该眼镜部件包含至少一种着色剂，其中所述图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述图像的一部分中；
b)将基准装置定位于所述眼镜部件的所述图像中并且找到所述基准装置的中心；
c)将至少一个第一像素区域定位于所述眼镜部件的所述图像的包括所述至少一种着色剂的部分中；
d)将所述至少一个第一像素区域的位置与第一像素标准的位置相比以确定所述着色剂中心的位置，并且
将所述基准装置的中心位置与所述着色剂中心的位置相比以确定所述至少一种着色剂是否正确地定位于所述眼镜部件上。
如本文中使用的，术语“眼镜部件”是指彩色隐形眼镜或者用于生产彩色隐形眼镜的透明或半透明物体。可以由多种方法给眼镜部件着色，这些方法包括但不限于在隐形眼镜上压印、在透镜模具上压印、在溶液中着色、向用于形成隐形眼镜的反应混合物添加着色剂；然而，优选的眼镜部件是利用着色剂压印的透镜模具。如本文中使用的，术语“着色剂”表示可以用于将可见颜色赋予物品的任意有机或无机化合物。以下将描述对于其上具有着色剂的压印透镜模具的检测，但是这些方法可以用于所有彩色眼镜部件。
当使透镜模具着色时，可以在单层或多层的透明着色剂和/或不透明着色剂或者这些着色剂的任意组合中施加着色剂。本发明的方法和系统在施加了每个单独的着色剂层之后逐步地或者在已经向透镜模具施加了所有着色剂之后的一个步骤中检测并检验每个着色剂印刷层的印刷质量和重合公差(同心度和/或图案间距离)。如果施加了多个着色剂层，那么通常在一般为重叠的单独的层中施加着色剂，尽管可以利用本文中描述的机器视觉系统来检测没有重叠的着色剂层。此外，可能存在添加到眼镜部件的清晰粘结剂层作为分隔层，其没有添加着色剂，可以称作“基础层”。该层通常为透明的，因此除非在粘结剂层中存在主要缺陷，否则在本发明的方法中不会检测该层。
当前，在产业中存在两种彩色隐形眼镜。增强剂隐形眼镜增强了使用者自然虹膜的颜色，不透明隐形眼镜改变了使用者自然虹膜的颜色。利用包含着色剂的透镜模具可以制造这两种眼镜。增强剂隐形眼镜模具由至少一层半透明着色剂构成。将该半透明着色剂以一个或多个层施加到覆盖虹膜和瞳孔区域的隐形眼镜的圆形区域或者施加到仅覆盖了隐形眼镜佩带者虹膜的隐形眼镜的圆环形(虹膜形)区域。图1(覆盖虹膜)和图2(虹膜形)中表示了透明的增强层。不透明隐形眼镜模具包含任意组合的2个或多个不透明层和/或半透明层。优选的是，不透明隐形眼镜模具包含如图1或2所示的至少一个半透明层以及至少一个不透明层。不透明层通常不是覆盖整个虹膜的实心着色剂层，而是由在具有例如图3和4所示的圆环形状(虹膜形)的边界内的图案构成。图3和4表示了分别构成条纹层和羽状层的图案；然而，可以将任意图案，例如由点或者网纹等构成的图案用于生成不透明透镜的着色剂图案层。在一个优选实施例中，隐形眼镜模具包括粘结剂层、半透明层、包括条纹设计并且可以称作“条纹层”的不透明层以及包括羽状设计并且可以称作“羽状层”的另一不透明层。然而，本文中所述的检测方法和系统可以用于检测增强剂以及具有任意数量或组合的这些层的不透明隐形眼镜模具。
在优选实施例中，彩色模具优选为前曲透镜模具，其可以或者不可以安装到镜架上，垫板被安装到一个托板上，例如如早先引入作为参考的美国专利申请No.09/745511；09/792671；10/027579和10/165058所述的着色剂层对其进行压印。在印刷之后，将模具传送到检测系统。模具、框架和托板已经在现有技术中公开了，例如美国专利No.5094609；6368572和6007229，在此一并引入作为参考。
如本文所使用的，术语“基准装置”限定了拍摄图像的不包含着色剂的区域。该基准装置可以是刀口(knife edge)、模具的外边缘、接头或者添加到透镜模具的特征，例如阴影标记等等，添加到模具的基准装置具体为重合装置。在优选实施例中，该基准装置是刀口800，如图8所示其表示为黑色圆形线；即像素图像中的低强度像素(灰度级为0-255，低强度为小于或者等于大约30)的圆形图案。可选择的是，对于隐形眼镜而言，基准装置可以是透镜边缘，其可以按照美国专利No.5500732所述的那样放置。本领域普通技术人员可以修改用于定位部件边缘的美国专利No.5500732或者No.5640464中描述的相同梯度处理，并且可以在本文中用于放置刀口或者模具的外边缘。
可选择的是，通过从拍摄图像的边缘开始进行梯度处理并且搜索从拍摄图像的边缘仅经历一小段距离(图9的周长H)进入像素图像中的像素的一个或多个矢量(图9所示的E、F、G)，或者通过仅搜索例如图9所示的标记为C和D的区域中的小像素区域，就可以找到刀口，这是因为如果给定了系统的设定几何形状，则刀口的位置对于各个图像大约是相同的。以这些方法中的一种找到刀口会限制需要分析以找到为刀口的低强度圆形线的像素数量。这些技术在美国专利No.5500732中进行了描述。一旦已经定位了刀口，该算法优选计算基准装置的中心，即模具的中心。
如本文中使用的，短语“第一像素区域”是指包含着色剂的透镜模具图像区域。该区域必须可以与包含着色剂的其它区域区分开。优选的是，第一像素区域覆盖了透镜模具图像上大约5×5像素的区域，但是其可以更大。该第一像素区域可以在图像中除光学区(下文中限定)或者基准装置(下文中限定)之外的任何地方。优选的是，第一像素区域处于相当于眼镜虹膜的图像区域中。如本文中使用的，短语“第二像素区域”是指与第一像素区域具有相同特性的透镜模具图像区域，但是其位于图像的不同部分中。利用该第二像素区域可以确定对于着色剂中心的附加计算。当这个中心与第一种着色剂的中心进行平均时，这个中心将增加中心计算的精确度。为了适应印刷图案的变化和失真，必须提高精确度。通过相似地计算其它像素区域的中心，可以得到更高的精确度。
可以利用多种方法制造印刷在眼镜部件上的着色剂设计的模型。能够获得所述设计的形象，或者可以将商业开发的图形设计软件包用于复制这些设计。在当设计包括许多层时的环境中，可以准备每个层的模型。在本发明中，优选的是使用计算机生成的着色剂设计模型。如本文中使用的，短语“第一像素标准”是指着色剂设计的模型中的区域。该区域必须可以与包含着色剂的其它区域区分开。优选的是，第一像素标准覆盖了该模型的大约5×5像素的区域，但是可以更大。该第一像素标准可以是模型中不同于光学区(下文中限定)或基准装置(下文中限定)的等价物的任何地方。优选的是，第一像素标准位于相当于眼睛虹膜的图像区域中。如本文中使用的，短语“第二像素标准”是指与第一像素标准具有相同特性的模型区域，但是其位于模型的不同部分中。
如本文中使用的，可以如美国专利5500732中所述的实现“拍摄图像”。在当前的优选方式中，利用常开(LED-发光二极管)的白光光源实现发光，当模具适当并稳定放置于照相机之下时，使用照相机上的电子快门机构来拍摄图像。如果制造要求增加并且必须快速传送模具，则可以利用具有如US5500732所述的移动部件的闪光灯来实现成像步骤。带有模具的框架或垫板在照相机下方、光源上方传送，触发照相机快门并且照相机拍摄带有着色剂的模具的图像。该照相机可以是灰度级或者彩色照相机。如果使用彩色照相机，则该图像在彩色照相机的3个芯片上将分成红色、绿色和蓝色层。如果该照相机是灰度级图像，则对于图像中的每个像素赋予了0到255的图像中的光强度值。优选的是，使用1024×1024的像素阵列来为单灰度级图像拍摄图像，虽然如果需要可以使用更小或更大的分辨率。对于彩色阵列而言，优选对于每种颜色的图像使用较少的像素，例如768×494像素阵列，这是因为当在单独图像内拍摄三种颜色时必须进行更多的计算。图8表示了模具的单独图像以及其上的全部着色剂层。当前优选的是拍摄该模具和着色剂层的彩色图像，使得所拍摄的图像可以分成整个图像的红色、绿色和蓝色部分。
图5表示了优选的系统。图5表示了四个照相机40。该照相机优选为彩色照相机Sony XC-003，其具有55mm焦距的远心透镜70(具有0.75×范围)，并且照相机体与远心透镜之间具有5mm的间隔物。该照相机聚焦在一表面(未示出)上，在该表面上推动可选择地位于垫板(未示出)上的透镜曲面模具(未示出)，使得照相机聚焦到透镜曲面(未示出)上。在该表面(未示出)上存在孔，光源80发出的光在透镜曲面处引导通过该孔。光源经由电缆90连接到电源100上。
可以使用任意的传送机构，例如如US5500732所述的推动杆或者活动梁，该文献在本文中引入作为参考。可以在没有垫板的情况下传送附着于框架的模具，单独的模具优选在垫板上传送。框架或垫板可以倚靠在由导轨引导的通道中的表面上。在照相机40与光源80之间放置了四个透镜曲面(未示出)。可选择的是，可以将照相机安装在其上传送垫板的表面下面，正对该表面从而可以对图案的凸起面成像。照相机40拍摄模具上着色剂的图像，并通过电缆50传送到视觉处理器/框架抓取器20以供处理。该处理器/框架抓取器20容纳在计算机10内。
PC中的软件包含各种算法，其分析其上具有着色剂的透镜模具的图像。通过PB 24 Opto IO Rack 13和电缆12将结果发送到控制材料处理设备的外部PLC计算机(未示出)。该设备将使其上具有(多个)着色剂层的模具继续通过制造彩色隐形眼镜的处理，或者其将从进一步的材料处理中将该模具移除。
接下来的步骤是分析所拍摄的一个或多个图像，以确定着色剂是否适当地定位在眼镜部件上。图像的基准装置和基准装置的中心按照先前讨论的那样放置。如图9所示，在横跨图像或者位于图像上和下的多条线(表示了横跨两行像素的线A、B)中扫描像素图像的强度值，从而找到基准装置。在扫描该图像并且放置了具有为部分刀口的低强度的相邻像素之后，该算法可以通过计算圆的周长来确定圆形刀口。可以在计算该圆以检查畸形模具或者检验是否已经适当放置了刀口之前或之后放置其他点。
如果处理单一灰度级的(多个)着色剂层图像，以确定该设备在透镜模具中的位置，然后将全部三种着色剂层当作单一的形状，并且使用如上所述的用于将模具的刀口或外边缘定位于像素图像中的相同梯度技术来找到单一着色剂层形状的内和/或外边缘。使用第一像素区域的位置和第一像素标准的位置，可以找到着色剂的中心。如果算得的着色剂中心的位置不在基准装置中心位置的特定距离内，则该眼镜部件是废品。优选的是，如果基准装置的中心与着色剂中心之间的距离大于约0.9mm，更优选的是大于约0.6mm，优选大于约0.550mm，更优选的是大于约0.300mm，最优选的是大于约0.200mm，则该部件是废品。
对于优选实施例而言，由照相机生成三种颜色的图像(红色、绿色和蓝色图像)。利用上述梯度技术在至少一个彩色图像上找到眼镜部件上的基准装置，然后该算法计算基准装置中心的位置。利用先前所述的任意梯度处理分析每个彩色像素图像，从而定位第一像素区域和着色剂层的着色剂中心。如果单层的部分被其它层吸留，则确定该层的可见部分。可选择的是，当设计具有多层时，将该单层与先前存储的图案进行比较，该图案是由市场上可以买到的图形设计软件包生成的。可以如上所述计算每个单层的着色剂中心。然后，将根据单色图像确定的单个着色剂中心相互比较或者与基准中心进行比较，从而确定该一个或多个着色剂层是否在适当位置上。如果该中心相互之间没有位于特定距离内，该距离优选不超过约0.9mm，更优选的是大于约0.6mm，优选大于约0.550mm，更为优选的是大于约0.300mm，最为优选的是大于约0.200mm，则该眼镜部件是废品。
如果使用一个或多个着色剂层中的图案外边缘来形成圆形，则确定着色剂层的中心是有问题的，因为该着色剂层中的图案外边缘在它们与着色剂层中心的距离内可以变化，所以可以修改该算法以沿着在通过期望的着色剂层位置的中途制造的圆进行搜索。沿着该圆，确定已知的图案特征。而且，当确定了几个图案特征时，就获知了图案的中心，这是因为期望的图案是已知的。
本发明的另一方面提供了用于检测包含着色剂的眼镜部件的方法，该方法包括、基本上由以下步骤构成，或者由以下步骤组成：
a)拍摄所述眼镜部件的图像，该眼镜部件包含至少一种着色剂，其中所述图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述图像的一部分中；
b)将基准装置定位于所述眼镜部件的所述图像中并且找到所述基准装置的中心；
c)分析包含至少一种着色剂的所述图像的所述部分，以确定所述部分的尺寸，并且找到所述图像的着色剂中心；
d)将所述基准装置的中心的位置与所述着色剂中心进行比较以确定所述至少一种着色剂是否正确地定位于所述眼镜部件上。
术语“眼镜部件”、“着色剂”、“基准装置”、“着色剂中心”和“拍摄图像”全都是其前述的含义和优选范围。术语“分析所述部分”是指测量着色剂部分与透镜模具的其余部分之间的对比度(强度差)，并且使用已知的非线性回归分析或者已知的面积重量(质心)计算、利用测量结果来计算该部分的圆面积及其着色剂中心。一旦知道了着色剂中心的位置，可以将其与先前所述的基准中心位置进行比较以确定该透镜模具是否可以用于制备彩色隐形眼镜。
本发明的另一方面是用于检测包含着色剂的眼镜部件的方法，该方法包括、基本上由以下步骤构成，或者由以下步骤组成：
a)拍摄所述眼镜部件的图像，该眼镜部件具有至少一种着色剂，其中所述图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述图像的一部分中；
b)拍摄标准眼镜部件的基准图像，其中所述基准图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述基准图像的一部分中；
c)将来自步骤a)的图像与来自步骤b)的基准图像的强度进行比较以确定来自步骤a)的图像是否包含缺陷。
术语“眼镜部件”、“着色剂”和“拍摄图像”全部具有其前述的含义和优选范围。
术语“基准图像”和“标准眼镜部件”是指用作判断其它眼镜部件的标准的可接受的眼镜部件的图像。术语“缺陷”是指在眼镜部件的特定区域中缺乏着色剂(空白)，或者在眼镜部件的特定区域中存在过多的着色剂(过量)。在后面的段落中将详细描述缺陷的优选范围。
在优选实施例中，照相机40拍摄基准图像，并且将其提供给视觉处理器/框架抓取器20，以用于在计算机10(图5)中进行处理并且存储在该系统中。优选的是，通过使其上具有可接受着色剂层的眼镜部件成像以及使该系统为该着色剂层中的每个彩色图像生成像素映射来提供该系统。如果该眼镜部件具有多个彩色层，则对于所有将要施加到眼镜部件的着色剂层以及具有所有着色剂层的眼镜部件重复这个步骤。该系统为每个单独的着色剂层以及为所有着色剂层共同地生成单独的图像(像素映射)。在实施检测以分析所要检测的眼镜部件的图像时，可以使用这些图像(像素映射)。可选择的是，具有全部着色剂层的眼镜部件可以在单独的步骤中提供给该系统，并且该系统可以通过从全像中提取单独的着色剂层来显示出该单独的像素映射。
通过以系统的方式分析每个图像的所有部分，就可以将所要检测的该部件的图像和基准图像的强度作为整体进行比较。在优选实施例中，可以在分离区中比较图像。
如图10所示，该区包括光学区801、虹膜图案区800和刀口区802。通过定义这些区，该算法可以开始其对于每个区内的像素的分析。
检查光学区和刀口区以确保在那些区域中没有杂散着色剂。着色剂能够由压印装置错误地滴落或者溅到光学区或刀口区中，或者可以通过施加不适当定位的着色剂层而存在于这些区内。在优选实施例中，光学区是图像中央直径为4mm的区域。对于这种分析而言，将作为允许的相邻像素之间强度对比度的敏感度阈值的值、作为其中像素强度值没有位于可接受强度范围内的面积的最小缺陷尺寸，以及作为一个区中所有缺陷的面积的最小允许和的缺陷尺寸阈值输入到算法中并且在面积检测过程中由该系统使用。根据具有不包含多着色剂或着色剂的其它缺陷的区域的重要程度，每个区可以具有不同的敏感度和缺陷尺寸。
通过离线测试方法设定每个图像区的敏感度。该方法包括向多个观察者显示没有着色剂和具有过多着色剂的多个图像。例如，当观察者决定丢弃给定过量的图像时，首先将过量的敏感度设置设为不敏感级别(例如50)以确保处理时使透镜通过。然后将该图像进行多次再处理，每次具有略微更大的敏感设置(例如49、48、47、46)，直到该系统丢弃该图像为止。利用使该图像不合格的敏感度值作为生产的敏感度设置的基础。该方法对于每个图像区中的过量和缺乏继续进行，直到确定了如表A中所示的正在生产的每种颜色的全部敏感度为止。同样按照相似的方式确定缺陷尺寸阈值和最小缺陷尺寸，并且其包含在表A中。
表A多个透镜模具的参数
增强剂透镜模具-蓝色
 
检测区域 敏感度 最小缺陷尺寸mm<sup>2</sup> 缺陷尺寸阈值mm<sup>2</sup>
光学区过量 8 0.4 0.4
光学区缺乏 9 0.06 0.4
虹膜图案区过量 15 0.4 0.4
虹膜图案区缺乏 9 0.06 0.4
外部缓冲区过量 16 0.5
外部缓冲区缺乏 18
刀口过量 12 0.4
增强剂透镜模具-绿色
 
检测区域 敏感度 最小缺陷尺寸mm<sup>2</sup> 缺陷尺寸阈值mm<sup>2</sup>
光学区过量 7 0.4 0.4
光学区缺乏 7 0.06 0.4
虹膜图案区过量 12 0.4 0.4
虹膜图案区缺乏 9 0.06 0.4
外部缓冲区过量 16 0.5 0.4
外部缓冲区缺乏 18
刀口过量 12 0.4 0.4
不透明透镜模具-蓝色
 
检测区域 敏感度 最小缺陷尺寸mm<sup>2</sup> 缺陷尺寸阈值mm<sup>2</sup>
光学区过量 8 0.06 0.06
虹膜图案区过量 55 0.4 2
虹膜图案区缺乏 30 0.4 2
外部缓冲区过量 60
外部缓冲区缺乏 60 0.5
刀口过量 9 0.4 0.4
不透明透镜模具-绿色
 
检测区域 敏感度 最小缺陷尺寸mm<sup>2</sup> 缺陷尺寸阈值mm<sup>2</sup>
光学区过量 7 0.06 0.06
虹膜图案区过量 28 0.4 2
虹膜图案区缺乏 26 0.4 2
外部缓冲区过量 30
外部缓冲区缺乏 30 0.5
刀口过量 9 0.4 0.4
因此，光学区的敏感度通常较高，允许的过量着色剂量非常小。相反，虹膜图案区的敏感度较小，从而允许一定的过量着色剂。虹膜图案区中的过量着色剂是一种装饰上的考虑并且不影响视觉灵敏度，而光学区中的过量着色剂会影响视觉灵敏度。而且，出于相同原因，与光学区相比，刀口区、印刷图案之外的区域也可以具有较低的敏感度和较大的允许过量墨水面积。通过借助分析可接受和不可接受的彩色眼镜部件的上述离线方法实验可以确定所有这些敏感度值。
对于增强剂透镜模具而言，光学区中对于过量这种情况的最小缺陷尺寸的范围为约0.8mm到约0.2mm，优选为约0.6mm到约0.3mm，最优选的是约0.4mm。对于增强剂透镜模具而言，光学区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸范围是约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.4mm2。对于增强剂透镜模具而言，光学区中对于缺乏这种情况的最小缺陷尺寸范围是约0.1mm到约0.01mm，优选为约0.08mm到约0.04mm，最为优选的是约0.06mm。对于增强剂透镜模具而言，光学区中对于缺乏这种情况的缺陷阈值尺寸范围为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的为约0.4mm2。
对于增强剂透镜模具而言，虹膜图案区中对于过量这种情况的最小缺陷尺寸的范围为约0.8mm到约0.2mm，优选为约0.6mm到约0.3mm，最为优选的是约0.4mm。对于增强剂透镜模具而言，虹膜图案区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸的范围为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.4mm2。对于增强剂模具而言，虹膜图案区中对于缺乏这种情况的最小缺陷尺寸范围为约0.1mm到约0.01mm，优选为约0.08mm到约0.04mm，最为优选的是约0.06mm。对于增强剂透镜模具而言，虹膜图案区中对于缺乏这种情况的缺陷阈值尺寸范围为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.4mm2。
对于增强剂透镜模具而言，外部缓冲区中对于过量这种情况的最小缺陷尺寸的范围为约0.8mm到约0.2mm，优选为约0.6mm到约0.3mm，最为优选的是约0.4mm。对于增强剂透镜模具而言，外部缓冲区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸的范围为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.4mm2。
对于增强剂透镜模具而言，刀口区中对于过量这种情况的最小缺陷尺寸范围为约0.8mm到约0.2mm，优选为约0.6mm到约0.3mm，最为优选的是约0.4mm。对于增强剂透镜模具而言，刀口区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.4mm2。
对于不透明透镜模具而言，光学区中对于过量这种情况的最小缺陷尺寸范围为约0.1mm到约0.01mm，优选为约0.08mm到约0.03mm，最为优选的是约0.06mm。对于不透明透镜模具而言，光学区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸的范围为约0.1mm到约0.01mm，优选为约0.08mm到约0.03mm，最为优选的是约0.06mm。
对于不透明透镜模具而言，虹膜图案区中对于过量这种情况的最小缺陷尺寸范围为约0.8mm到约0.2mm，优选为约0.6mm到约0.3mm，最为优选的是约0.4mm。对于不透明透镜模具而言，虹膜图案区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸的范围为约4.0mm2到约0.9mm2，优选为约3.0mm2到约1.0mm2，最为优选的是约2.0mm2。对于不透明透镜模具而言，虹膜图案区中对于缺乏这种情况的最小缺陷尺寸范围为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.4mm2。对于不透明透镜模具而言，虹膜图案区中对于缺乏这种情况的缺陷阈值尺寸范围为约4.0mm2到约0.9mm2，优选为约3.0mm2到约1.0mm2，最为优选的是约2.0mm2。
对于不透明透镜模具而言，外部缓冲区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸的范围为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.5mm2。
对于不透明透镜模具而言，刀口区中对于过量这种情况的最小缺陷尺寸范围为约0.8mm到约0.2mm，优选为约0.6mm到约0.3mm，最为优选的是约0.4mm。对于增强剂透镜模具而言，刀口区中对于过量这种情况的缺陷阈值尺寸为约0.8mm2到约0.2mm2，优选为约0.6mm2到约0.3mm2，最为优选的是约0.4mm2。
该算法分析光学区中图像中像素的各个像素的强度变化(即对比度)。利用在对应于敏感度阈值的强度级别之上找到的每个像素的位置在数据库中跟踪该像素，并且该处理继续对相邻像素进行以确定缺陷的尺寸。缺陷尺寸是在允许的对比度范围之外的相邻像素的面积和允许的图案面积。(根据像素数量确定面积，这是因为该模具尺寸是已知的并且成像模具的面积内的像素总数是已知的。)一旦已经确定了缺陷尺寸，将其与允许的最小缺陷尺寸面积的值进行比较。如果缺陷尺寸小于最小允许缺陷尺寸，则分析像素强度级别的处理继续以找到任何其它的缺陷(如果有的话)。对于每个区而言，优选将找到的全部缺陷尺寸相加并且将它们与缺陷尺寸阈值的值进行比较。如果该总和超过了缺陷尺寸阈值，则丢弃该图像。为了分析像素，可以按照早先引入作为参考的美国专利No.5500732中所述的那样分析8个相邻像素。该8个相邻像素分析对于该区内的全部像素连续进行，直到已经超过了缺陷面积或者该区的阈值为止，或者直到已经分析了该区中的全部像素为止。按照相同方式分析每个区；然而可以为每个区调整该区中敏感度的允许范围、缺陷面积和缺陷尺寸阈值。
印刷透镜模具的优选方法造成虹膜图案区边缘处的较暗着色剂强度；因此，在检测的最优选方法中，该算法确定了两个附加区域，称作内部缓冲区和外部缓冲区。将内部缓冲区和外部缓冲区的敏感度和缺陷尺寸设为与虹膜图案区的其余部分不同的值。内部缓冲区优选为距离内部着色剂边界0.1mm。外部缓冲区优选为距离外部着色剂边界0.5mm。
可选择的是，对于具有对于单灰度级图像中每个着色剂层的充分不同和可确定的强度范围的着色剂层而言，例如对于具有透明增强剂层和黑色不透明层的眼镜部件而言，由根据相对强度值确定哪个强度值对应于哪种着色剂的算法来实施检测。例如，最低强度值对应于无色，下一范围的强度值对应于第一种着色剂，例如透明层，下一范围的强度值对应于第二种着色剂，例如不透明层。通过获知每种着色剂的图案以及将拍摄图像中的像素强度值与像素在图案中的期望位置进行比较，也可以检查分配给每种着色剂的值。
检测这些区的可选方法是确定落在与该区中着色剂的期望强度相关的特定强度范围内的像素个数。当读取一个区中的像素强度时，可以将这些强度归类为特定范围并且将每个范围相加。如果根据已知的图案和构成着色剂层的着色剂，那些确定范围内的像素个数不对应于期望的个数，则该模具是废品。因此，如果可接受强度的图案，例如100-200灰度级之间，并且如果其覆盖了80％的虹膜图案区，那么该模具将通过。通过更具体地确定几个不同级别的强度范围和每个范围内期望的像素个数，可以提高检测的精度。当落在单个范围内和所有范围之外的像素相遇时，可以将它们加到数据库中的记录，其使不同范围的像素相加，并且当完成了分析时，可以将单个范围的单个总和与这些范围中的每一个的期望数量进行比较。如果在每个强度范围内计数的像素不同于期望的像素数，并且考虑到根据期望图案数学计算的小误差容限，则该模具通过。否则该模具是废品。
可选择的是，利用改进的8个相邻像素方法可以对像素进行分析，该方法在其分析以寻找该区内的强度的过程中每隔一个像素进行一次跳跃。美国专利No.5500732中描述了该改进的8个相邻像素方法。
可选择的是，可以将索引标记引入该图案中，从而可以轻松识别每个着色剂层的旋转位置和位移。可以将市场上可以买到的图案识别软件用于定位该索引标记以及测量每个索引标记之间的夹角和位移。因此该技术会提供一种方法来比较不同着色剂层的相对位置，而不依赖于找到单独的着色剂层的中心。注意，这些索引标记不会明显到有损该透镜的装饰性外观，但是会由图案识别系统轻易识别出来。该索引标记可以是与该着色剂层中的其它图案不同的线或者点的簇，但是当适当施加了另一层着色剂图案时其不能被该图案完全覆盖。可选择的是，可以将该索引标记添加到不期望重叠的那些层的区域中的着色剂层上。如果该索引标记或图案不能位于眼镜部件上，则该部件为废品。
该检测方法中的另一可选步骤包括确定着色剂层的旋转。可以相对于已经教导的图像确定着色剂层图案的旋转。这是通过比较该图案中的一个或多个特征的角度位置来实现的。已经教导的图像的外边缘上的特征与拍摄的图像上相应的特征之间的夹角产生了旋转量。如果试图找到特征而没有成功，例如在施加的着色剂变形或者拍摄图像上存在缺少区域的图案的情况下，该算法可以提供多个特征或者重复搜索的能力。该图案的旋转量是在已经教导的图像中期望或需要的特征位置与拍摄图像中特征的位置之间的角度差，并且如果测量多个单个角度的大小则可以对该旋转量进行平均。例如，如果假设特征层中“特征”的末端位于零度位置，符合模具上的标号，并且取而代之其位于1度位置的像素图像中，那么通过压印处理将该图案旋转1度。在一些彩色透镜设计的实施例中，如果必须在准确的角度位置上施加多个着色剂层以达到需要的装饰性效果，则图案的旋转会非常重要。
该方法和相关的装置和系统提供了分析眼镜部件上的着色剂的多步骤过程；然而，根据所要检测的眼镜部件的特性或者制造商的要求，可以单独地或者按照任意的顺序完成这些步骤。如果仅仅被检查图案的同心度是重要的，那么可以单独完成该步骤。如果仅仅该光学区域没有杂散着色剂和/或具有均匀的着色剂强度是重要的，那么可以单独完成该步骤。然而，如果必须分析每个像素以确保其匹配预期的图案，那么也可以完成该步骤。而且，可以按照需要调整该系统对于像素强度变化的敏感度，并且可以从例如光学区内的高敏感度变化到例如虹膜图案区中的非常低的敏感度。
图6和7都表示了说明本发明特定实施例的判定图表。优选的是，本发明的所有步骤是自动的，并且在生产线上在线进行。本方法发明的实施例更详细地描述为以下步骤：
检测不透明透镜的模具的方法：
1.利用彩色或灰度级照相机拍摄图像
2.由彩色照相机的3个芯片将图像分成RGB层
3.检查该图像的适当定位(中心位置)：
3.1 找到模具的刀口。其在塑料曲线的图像中为黑色、窄的外部圆形。其不是印刷品的一部分。定位刀口的中心。
3.2 从左到右以及从上到下(网格)扫描以找到不透明图像中的图案。
3.3 将全像(全部3个彩色层)分成单独的层
3.4 定位每个单独的层的中心点
3.5 定位每个图案的时钟位置(即当与每层的已经教导的图像相比时的顺时针或逆时针旋转)。
3.6 比较特征层的中心点的位置与刀口中心。相似地，将增强剂和条纹层的中心点与刀口的中心点相比。这就是同心度测量。
3.7 比较特征层的同心度与允许的同心度。
3.8 如果该同心度小于或等于允许值，则接受用于这次测试的图像并且继续进行处理。如果同心度大于该值，则丢弃该图像。此外，可以计算特征与条纹层之间的相对中心距离以及特征与基础层之间的相对中心距离。可以将其与允许值进行比较，因此可以接受或丢弃。
4.面积。检测检查了：
4.1 识别可能的缺陷区域：对于光学区而言，图像中心直径为4mm的区域，识别了具有过量颜色的像素。
4.2 计算可能的缺陷区域的最小缺陷尺寸。通过校正处理，利用照相机中存在的已知标准来计算每个像素的尺寸。利用每像素的已知mm数，计算在以上步骤中得到的每个可能的缺陷区域的面积。
4.3 比较这个面积与允许的缺陷面积＝0.4mm2。如果每个可能的缺陷面积大于或等于最小缺陷尺寸，则将该区域当作缺陷。
4.4 取以上所有缺陷面积的和，并且将它们与缺陷尺寸阈值进行比较。如果该和大于或等于该阈值，则该透镜模具是废品。
4.5 对于图5所示的每个区域的计算按照如上所述的相同方式继续用于光学区过量。这些计算包括：
4.6 虹膜图案区-过量颜色和包括特殊区域的缺乏颜色：
4.6.1.1 内部缓冲区-(在虹膜图案区的外边缘上约0.1mm的环形)-过量颜色和缺乏颜色。
4.6.1.2 外部缓冲区-(在虹膜图案区的内边缘上约0.5mm的环形)-过量颜色和缺乏颜色。
4.7 刀口区-(图案的外侧与刀口之间的区域)-过量颜色。
5 完成计算，并且将其与允许级别进行比较。值不在允许级别内的图像是废品。在任意一个计算得到次品之后可以中断处理。可选择的是，可以完成计算以给出总体报告，从而有助于排除故障。
不透明透镜模具的诊断照片
6.1 可以对诊断不透明透镜进行相似的处理，其中图案是相同的，不同之处在于特征的“截顶”图案以及条纹层取代了标准圆形图案。诊断不透明图案具有印刷在截顶图案之上的词“TEST”。可以选择“TEST”词中允许的缺少和过量墨水以获得不同的印刷条件以及标记完整性和易读性要求。参见图11。将好/差报告发送到输入/输出模块，然后将其传送到材料处理机器的PLC计算机。然后按照好/差报告接受或丢弃该产品。
图12表示了诊断不透明透镜模具的图像的实例。虚线901代表限定光学区的区域。表示了光学区中的过量着色剂902，并且如果过量颜色的面积大于0.06mm2，则将丢弃该透镜模具。从图像的刀口911开始计算基准装置的中心909。着色剂中心是910，并且如果基准装置的中心909与着色剂中心之差908大于0.55mm，则将丢弃该透镜模具。表示了诊断字母附近的过量着色剂900，并且如果该着色剂的平方面积大于0.01mm2，则丢弃该透镜模具。诊断字母中出现了任意的空白907，如果空白的面积大于0.035mm2，则将丢弃该透镜模具。如果诊断标记与截顶虹膜图案起始之间的重叠大于0.15mm(906)，那么将丢弃该透镜模具。表示了虹膜图案外的区域中的过量着色剂905，并且如果该区域大于0.4mm2，则将丢弃该透镜模具。表示了虹膜图案中的空白903。如果该空白的面积大于0.4mm2，则将该空白当作标志。如果该虹膜图案区域中所有标志的面积和904大约2.0mm2，则将丢弃该透镜模具。
检测增强剂照片的透镜模具的方法：
1.利用彩色或灰度级照相机拍摄图像
2.由彩色照相机的3个芯片将图像分成RGB层
3.检测图像的适当定位(中心位置)：
3.1 找到模具的刀口。其在塑料曲面的图像中是黑色、窄的外部圆。其不是照片的一部分。定位刀口的中心。
3.2 从左到右、从上到下(网格)扫描以找到增强剂图案。
3.3 定位图案的中心。
3.4 将增强剂层中心的位置与刀口中心进行比较。这是同心度测量。
3.5 将刀口中心与增强剂中心进行比较。如果两个中心位置之差小于或等于允许值，则接受该测试的图像并且继续进行处理。如果该值过大，则丢弃该图像。
4.面积检测检查：
4.1 识别可能的缺陷区域：对于光学区而言，图像中心直径为4mm的区域，利用敏感度装置识别具有过量颜色的像素
4.2 计算可能的缺陷区域的最小缺陷尺寸。通过校准处理，利用存在于照相机中的已知标准计算每个像素的尺寸。利用每个像素已知的毫米数，计算在以上步骤中得到的每个可能的缺陷区域的面积。
4.3 将该面积与允许的面积(光学区、过量、最小缺陷尺寸)进行比较。如果每个可能的缺陷面积大于或等于最小缺陷尺寸，则将该区域当作缺陷。
4.4 取以上所有缺陷区域的和并且将它们与缺陷尺寸阈值进行比较。如果该和大于或等于该阈值，则丢弃该透镜。
4.5 按照如上述用于光学区过量的相同方式继续对每个区域进行计算。附加的计算包括：
4.6 光学区-缺乏颜色
4.7 虹膜图案区-过量颜色以及包括特殊区域的颜色缺乏：
4.8 刀口区-(图案外与刀口之间的区域)-过量颜色。
4.9 非均匀性-计算增强剂层的非均匀性以确定颜色是否均匀分布在一个区域上。利用不同的敏感度级进行光学区和虹膜图案区中的计算。
5.完成计算并且将计算结果与允许的级别进行比较。丢弃其值不在允许级别内的图像。在任意计算产生了丢弃之后可以中止处理。可选择的是，可以完成所有计算以给出总体报告以有助于排除故障。
6.诊断照片
6.1 可以对诊断增强剂透镜进行相似的处理，其中图案是相同的，不同之处在于使用了“截顶”图案取代了标准圆形图案。诊断不透明图案具有印刷在截顶图案之上的词“TEST”。可以选择“TEST”词中允许的缺少和过量墨水以获得不同的印刷条件以及标记完整性和易读性要求。
7.将好/差报告发送到输入/输出模块，然后将其传送到材料处理机器的PLC计算机。然后按照好/差报告接受或丢弃该产品。
图13表示了增强剂透镜模具的图像。实线1210代表限定光学区的区域。表示了光学区中的过量着色剂1204，并且如果过量颜色的面积大于0.400mm2，则将丢弃该透镜模具。从图像的刀口1212开始计算基准装置的中心1211。着色剂中心是1209，并且如果基准装置的中心与着色剂中心之差1205大于0.3mm，则将丢弃该透镜模具。表示了诊断字母附近的过量着色剂1201，并且如果该着色剂的平方面积大于0.01mm2，则丢弃该透镜模具。诊断字母中出现了任意的空白1200，如果空白的面积大于0.035mm2，则将丢弃该透镜模具。如果诊断标记与截顶虹膜图案起始之间的重叠1207大于0.15mm，那么将丢弃该透镜模具。表示了虹膜图案外的区域中的过量着色剂1206，并且如果该区域大于0.4mm2，则将丢弃该透镜模具。表示了虹膜图案中的空白1202。如果该空白的面积大于0.06mm2，则将该空白当作标志。如果该虹膜图案区域中所有标志的面积和1203大于0.4mm2，则将丢弃该透镜模具。

Claims (19)

1.一种用于检测包含着色剂的眼镜部件的方法，该方法包括以下步骤：
a)拍摄包含至少一种着色剂的所述眼镜部件的图像，其中所述图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述图像的一部分中；
b)将基准装置定位于所述眼镜部件的所述图像中并且找到所述基准装置的中心；
c)将至少一个第一像素区域定位于所述眼镜部件的所述图像的包括所述至少一种着色剂的部分中；
d)将所述至少一个第一像素区域的位置与第一像素标准的位置相比以确定所述着色剂中心的位置；并且
将所述基准装置的中心位置与所述着色剂中心的位置相比以确定所述至少一种着色剂是否在所述眼镜部件上合适地定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其中该基准装置是刀口。
3.根据权利要求1所述的方法，其中该基准装置是外边缘。
4.根据权利要求1所述的方法，其中第一像素区域定位于虹膜图案中并且第一像素区域包括10×10个像素。
5.根据权利要求4所述的方法，其中第一像素区域包括至少5×5个像素。
6.根据权利要求1所述的方法，包括以下步骤：
e)将第二像素标准与所述眼镜部件的所述图像的包括着色剂的部分中的至少一个第二像素区域进行比较，以确定着色剂中心的位置。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所有步骤是自动的并且于在线生产线上进行。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
e)丢弃其中所述基准的中心位置与所述着色剂中心的中心位置之差大于0.550mm的所有眼镜部件。
9.根据权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：
e)丢弃其中所述基准的中心位置与所述着色剂中心的中心位置之差大于0.550mm的所有眼镜部件。
10.一种用于检测包含着色剂的眼镜部件的方法，该方法包括以下步骤：
a)拍摄所述眼镜部件的图像，该眼镜部件包含至少一种着色剂，其中所述图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述图像的一部分中；
b)将基准装置定位于所述眼镜部件的所述图像中并且找到所述基准装置的中心；
c)分析所述图像的所述包含至少一种着色剂的部分，以确定所述部分的尺寸，并且找到所述图像的着色剂中心；
d)将所述基准装置的中心位置与所述着色剂中心进行比较以确定所述至少一种着色剂是否在所述眼镜部件上合适地定位。
11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括步骤e)丢弃其中所述基准的中心位置与所述着色剂中心的中心位置之差大于0.550mm的所有眼镜部件。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所有步骤是自动的并且于在线生产线上进行。
13.一种用于检测包含着色剂的眼镜部件的方法，该方法包括以下步骤：
a)拍摄所述眼镜部件的图像，该眼镜部件具有至少一种着色剂，其中所述图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述图像的一部分中；
b)拍摄标准眼镜部件的基准图像，其中所述基准图像包括像素阵列并且所述至少一种着色剂存在于所述基准图像的一部分中；
c)将来自步骤a)的图像的强度与来自步骤b)的基准图像的强度进行比较以确定来自步骤a)的图像是否包含缺陷。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：
d)丢弃在光学区中过量着色剂的面积大于0.06mm2的所有眼镜部件。
15.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：
d)丢弃在虹膜图案中具有着色剂空白的所有眼镜部件，其中所述空白具有大于2.0mm2的总面积。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所有步骤是自动的并且于在线生产线上进行。
17.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：
d)将基准装置定位在所述眼镜部件的所述图像中，并且找到所述基准装置的中心；
e)将至少一个第一像素区域定位在所述眼镜部件的所述图像的包括所述至少一种着色剂的部分中；
f)将所述至少一个第一像素区域的位置与第一像素标准的位置进行比较以确定所述着色剂中心的位置；并且
将所述基准装置的中心位置与所述着色剂中心的位置进行比较以确定所述至少一种着色剂是否适当地定位在所述眼镜部件上。
18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：
g)丢弃其中所述基准的中心位置与所述着色剂中心的中心位置之差大于0.550mm的所有眼镜部件。
19.根据权利要求17所述的方法，进一步包括以下步骤：
g)丢弃在光学区中过量着色剂的面积大于0.06mm2或者在虹膜图案中具有着色剂空白的所有眼镜部件，其中所述空白具有大于2.0mm2的总面积。
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