CN101660968A - 透明件光学性能检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种透明件光学性能检测装置及方法，该装置包括栅格板、透明件、数码相机、旋转支架、相机支架和计算机，所述的网格板竖直地立在地面上，所述的数码相机安装在所述的相机支架上且该数码相机的镜头中轴线呈水平并垂直于所述的网格板的表面，待测透明件安装在所述的旋转支架上，待测透明件置于所述的数码相机和栅格板之间，所述的数码相机的输出端接所述的计算机的输入端。本发明可用透明建光学形变测量。实现量化检测，提高测量精度，同时极大地降低了人工检验的劳动强度。
Description
技术领域
本发明属于材料光学检测领域，特别是一种透明件光学性能检测装置及方法。
背景技术
目前透明件光学性能检测方法是将透明件置于大型网格屏幕前方，依靠人眼透过透明件来观察网格的弯曲程度，从而评价透明制件光学性能的优劣。该方法不足之处在于：当制件尺寸较大时，靠人眼观察很难将制件所有区域都检测到，另外这种靠人眼检测无法给出定量的检测值，全靠检测人员的检验经验来进行定性测量判断，这种定性检测方法给测试带来较大偏差，不能满足大批量产品生产以及严格的质量控制标准的要求。
发明内容
本发明的目的是要克服上述现有的传统透明件光学性能的人工检测手段，提供一种透明件光学性能检测装置及方法，实现透明件光学性能自动化量化检测，提高检测精度。
本发明的技术解决方案是：
一种透明件光学性能检测装置，其特点在于该装置包括栅格板、透明件、数码相机、旋转支架、相机支架和计算机，所述的网格板竖直地立在地面上，所述的数码相机安装在所述的相机支架上且该数码相机的镜头中轴线呈水平并垂直于所述的网格板的表面，待测透明件安装在所述的旋转支架上，待测透明件置于所述的数码相机和栅格板之间，所述的数码相机的输出端接所述的计算机的输入端。
所述的数码相机与网格板之间的距离为450厘米，其中所述的待测透明件到网格板之间的距离与待测透明件到数码相机之间的距离距离相等。
所述的数码相机与网格板之间的距离为1000厘米，其中所述的待测透明件到网格板之间的距离是待测透明件到数码相机之间的距离距离的两倍。
所述的栅格板长度和宽度范围为：宽度为0.5米～6米，高度为0.5米～6米，栅格板平面度满足在长度100毫米范围内平面度误差在0.1毫米～10毫米，栅格板的栅格线条宽度为0.1毫米～50毫米，栅格间距为1毫米～500毫米，栅格板画面对比度取值范围为10～100。
利用所述的透明件光学性能自动化检测装置进行透明件光学性能自动化检测的方法，包括下列步骤：
①将安装待测透明制件的旋转支架置于网格板和码数码相机之间，调整待测透明制件到网格板距离和待测透明制件到码数码相机的距离到所需要的值，调整待测透明制件和码数码相机的高度，使数码相机的镜头中轴线呈水平并垂直于所述的网格板的表面，确保照片上待测透明制件的图像全部落在栅格板的背景上；
②调整所述的旋转支架使所述的待测透明制件分别处于俯仰0度，水平分别为0度、左30度、右30度，以及上下俯仰各30度，水平分别为0度、左30度、右30度共九种状态，分别利用所述的码数码相机拍照透过待测透明制件的包含网格板的栅格图像，共获得9幅待测透明制件的数码图像存入所述的计算机；
③计算机对所拍摄图像经过去噪、增强、滤波得到预处理过的数字图像，然后进行数据处理，得到待测透明制件的光学性能值。
所述的计算机对所拍摄图像进行数据处理，包括下列步骤：
第一步：给CalOp赋初值0，j赋初值0，CalOp为所要计算的透明件的光学性能值，j表示当前计算点所在网格线的列数；
第二步：判断j是否小于等于200，即判断当前网格列线是否在网格板范围内：
若是，则执行第三步；
若不是，执行第八步；
第三步：给n赋初值0，n为所计算的当前算像素点的垂直坐标；
第四步：判断n是否小于1000，即判断当前点是否未到达图像底端：
若是，则执行第五步；
若不是，则表示该列所有点计算完毕，j＝j+1，返回第二步，计算下一列垂直方向网格线上的光学性能值；
第五步：计算当前点切线与垂直方向夹角的正切绝对值Tgjn＝|tgθjn|.
第六步：判断CalOp是否小于Tgjn：
若是，则CalOp＝Tgjn；
若不是，执行第七步；
第七步：n＝n+1，当前计算像素点的垂直坐标值加1，返回第四步；
第八步：给i赋初值0，其中i表示当前计算点所在网格线的行数，开始计算网格线水平方向行i上各像素点的光学性能值；
第九步：判断i是否小于等于200，即判断当前网格行线是否在网格板范围内：
若是，则执行第十步，开始计算网格线水平方向行i各个像素点的光学性能值；
若不是，则所有网格板水平方向的光学性能值计算完成，执行第十五步，输出整个透明件光学性能值，整个程序结束；
第十步：给m赋初值0，其中m为所计算的当前像素点水平坐标；
第十一部：判断m是否小于1000，即判断当前点是否未到达图像右端：
若是，则执行第十二步；
若不是，则执行i＝i+1，当前行数增一，返回第九步，开始计算开始计算下一条水平方向网格线上的光学性能值；
第十二步：计算该点切线与水平方向夹角的正切绝对值Tgim＝|tgθim；
第十三步：判断CalOp是否小于Tgim：
若是，则CalOp＝Tgim；
若不是，执行第十四步；
第十四步：m＝m+1，当前计算像素点水平坐标值加1，返回第十一步；
第十五步：输出整个透明件光学性能值CalOp，程序结束。
本发明的技术效果是：
本发明透明件光学性能检测装置及方法，利用数码相机对放置于网格板前方的透明件进行拍照，通过计算机图像处理技术得到透明件光学性能值。具体方法是按照一定距离间隔将透明样件支架放于数码相机和网格板之间，被测样件置于检测支架上，该支架可以进行俯仰和水平方向的转动，以实现对样件不同角度的测量。本发明与在先技术相比，实现了对透明件光学性能自动检测，能够给出待测透明件任一区域的光学性能值，实现真正的量化检测，提高测量精度，同时极大地降低人工检验的劳动强度。
附图说明
图1是本发明透明件光学性能检测装置示意图
图2是本发明的用于透明件光学检测的栅格屏幕及安装尺寸
图3是本发明的透明件数字化图像及光学性能值计算原理图
图4是本发明透明件的光学性能值计算流程图
图中：1：栅格板 2：待测透明件 3：W：栅格屏幕宽度 4：H：栅格屏幕高度 5：LW：栅格线条宽度 6：GW：栅格间距 7：CF：平面度 8：CC：画面对比度 9：h：栅格板离地面高度 10：地面 11：数码相机 12：样件与栅格板间距离 13：样件与数码相机间距离 14：旋转支架 15：相机支架 16：网格板安装墙面 17：位置19处切线 18：水平网格线行i上的沿垂直方向第m像素点 19：垂直网格线列j上的沿水平方向第n像素点 20：计算机 21：栅格板照明灯 22：位置18处切线 23：系统水平线 24：系统垂直线 25：线22与线23的夹角θim 26：线17与线24的夹角θjn
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
先请参阅图1，图1是本发明透明件光学性能检测装置结构示意图，由图可见，本发明透明件光学性能检测装置，该装置包括栅格板1、待测透明件2、数码相机11、旋转支架14、相机支架15和计算机20，所述的网格板1竖直地立在地面上，所述的数码相机11安装在所述的相机支架15上且该数码相机11的镜头中轴线呈水平并垂直于所述的网格板1的表面，待测透明件2安装在所述的旋转支架14上，待测透明件2置于所述的数码相机11和栅格板1之间，所述的数码相机11的输出端接所述的计算机20的输入端。
所述的旋转支架14可水平旋转和垂直俯仰旋转。栅格板1上印制有等间距的、具有一定线宽的网格，网格线与底板背景图像应有一定对比度，网格线直线度不小于0.001(正切值)，见图2。栅格板1安装高度应能满足测试系统拍照要求，确保照片上试件图像全部落在栅格板背景上。数码相机11对着栅格背景的待测透明件2拍照，所拍摄图像经过计算机20专用图像检测软件处理，见图3，得到样件各处的光学性能值。
本实施例将放有待测透明制件2的旋转支架14置于网格板1和码数码相机11之间(如图1)，待测透明件2到网格板1距离(图1的12)为150厘米，待测透明件2到数码相机11的距离(图1的13)为150厘米。在长宽为3米*3米平面介质(如图2)上印刷等间距的网格线，这些网格水平和垂直线的线宽相等，LW(栅格线条宽度)为1毫米，网格宽度和高度相等，即GW(栅格间距)均为为15毫米，线条颜色为黑色，背景色为白色，网格线直线度小于0.001。该平面介质粘贴到硬质平板后(如图2)，面板平面应平整，CF(平面度)满足：在长度100毫米范围内平面度误差不得大于0.5毫米，印有网格的栅格板底端距离地面高度h小于10厘米。在闪光灯照明强度下，图像对比度CC应大于60。分别将支架俯仰0度，水平分别为0度、左30度、右30度，以及上下俯仰各30度，水平分别为0度、左30度、右30度，照相机镜头中轴线垂直于网格板表面，分别拍照透过样件的网格板的栅格图像，共获得9幅样件不同姿态的数码图像，对这些所拍摄图像根据以下透明件数字化图像光学性能值计算方法得到被测样件的光学性能值。
透明件数字化图像光学性能值计算方法描述如下：
网格板1上的栅格线由水平方向网格线和垂直方向网格线交织构成。当透过光学性能变化不均匀的透明件拍摄网格板时，所拍摄图像的网格线会发生弯曲变形，本方法通过计算变形网格线的弯曲程度来获得透明件的光学性能值。
本方法通过数码相机(11)采集透过透明件(2)的网格板图像，经过去噪、增强、滤波得到预处理过的数字图像，对该图像再进行计算从而得出透明件的光学性能值。具体计算方法如下(参见图3)：
图3所示的数字图像是透过透明件对网格板拍照以及预处理得到的数字图像。该数字图像在垂直方向共有网格线201条，该方向的某条网格线称为网格线列j(其中j＝0......200)，在水平方向共有网格线201条，该方向的某条网格线称为网格线行i(其中i＝0......200)。该数字图像的采集存储像素尺寸为1000*1000(水平方向*垂直方向)。计算步骤为：首先沿垂直方向在每一条网格线列上的每个像素点作切线，并计算该切线与垂直方向夹角正切绝对值，同样方法，沿水平方向在每一条网格线行上的每个像素点作切线，计算该切线与水平方向夹角正切绝对值，取上述所有这些正切绝对值的最大值作为该透明件的光学性能值。
图4为透明件的光学性能值计算步骤的流程图。其中，CalOp表示所要计算的透明件的光学性能值，j表示当前计算点所在网格线的列数，n为所计算像素点的垂直坐标位置，θjn该点处的切线与垂直方向夹角，Tgjn表示角度θjn的正切绝对值。，i表示当前计算点所在网格线所的行数，m为所计算像素点水平坐标位置，θim表示该点切线与水平方向夹角，Tgim表示角度θim的正切绝对值。
算法步骤：
第一步：给CalOp赋初值0，j赋初值0，其中，CalOp为所要计算的透明件的光学性能值，j表示当前计算点所在网格线的列数，开始计算网格线垂直方向列j上各像素点的光学性能值；
第二步：判断j是否小于等于200，即判断当前网格列线是否在网格板范围内：
若是则执行第三步，计算网格线垂直方向列j各个像素点的光学性能值；
若不是，则网格板垂直方向的光学性能值计算已完成，执行第八步，开始计算网格线水平方向光学性能值；
第三步：给n赋初值0，n为所计算的当前算像素点的垂直坐标；
第四步：判断n是否小于1000，即判断当前点是否未到达图像底端：
若是，则执行第五步；
若不是，则表示该列所有点计算完毕，执行j＝j+1，返回第二步，计算下一列垂直方向网格线上的光学性能值；
第五步：计算当前点切线与垂直方向夹角的正切绝对值Tgjn＝|tgθjn|.
第六步：判断CalOp小于Tgjn：
若是，则CalOp＝Tgjn；
若不是，执行第七步；
第七步：n＝n+1，当前计算像素点的垂直坐标值加1，返回第四步，计算垂直方向下一个像素点的光学性能值；
第八步：给i赋初值0，其中i表示当前计算点所在网格线的行数，开始计算网格线水平方向行i上各像素点的光学性能值；
第九步：判断i是否小于等于200，即判断当前网格行线是否在网格板范围内：
若是，则执行第十步，开始计算网格线水平方向行i各个像素点的光学性能值；
若不是，则所有网格板水平方向的光学性能值计算完成，执行第十五步，输出整个透明件光学性能值，整个程序结束；
第十步：给m赋初值0，其中，m为所计算的当前像素点水平坐标；
第十一部：判断m是否小于1000，即判断当前点是否未到达图像右端：
若是，则执行第十二步；
若不是，则执行i＝i+1，当前行数增一，返回第九步，开始计算开始计算下一条水平方向网格线上的光学性能值；
第十二步：计算该点切线与水平方向夹角的正切绝对值Tgim＝|tgθim；
第十三步：判断CalOp小于Tgim：
若是则CalOp＝Tgim；
若不是执行第十四步；
第十四步：m＝m+1，当前计算像素点水平坐标值加1，返回第十一步，计算水平方向下一个像素点的光学性能值；
第十五步：输出整个透明件光学性能值CalOp，程序结束。
综上所述，透明件光学性能自动化检测方法及装置所拍摄的透明件照片图像对比度好、拍摄范围大、测量精度高，实现对透明件全范围的光学性能自动检测。
Claims (6)
1、一种透明件光学性能检测装置，其特征在于该装置包括栅格板(1)、透明件(2)、数码相机(11)、旋转支架(14)、相机支架(15)和计算机(20)，所述的网格板(1)竖直地立在地面上，所述的数码相机(11)安装在所述的相机支架(15)上且该数码相机(11)的镜头中轴线呈水平并垂直于所述的网格板(1)的表面，待测透明件(2)安装在所述的旋转支架(14)上，待测透明件(2)置于所述的数码相机(11)和栅格板(1)之间，所述的数码相机(11)的输出端接所述的计算机(20)的输入端。
2、根据权利要求1所述的透明件光学性能检测装置，其特征在于所述的数码相机(11)与网格板(1)之间的距离为450厘米，其中所述的待测透明件(2)到网格板(1)之间的距离(12)与待测透明件(2)到数码相机(11)之间的距离距离(13)相等。
3、根据权利要求1所述的透明件光学性能自动检测装置，其特征在于所述的数码相机(11)与网格板(1)之间的距离为1000厘米，其中所述的待测透明件(2)到网格板(1)之间的距离(12)是待测透明件(2)到数码相机(11)之间的距离距离(13)的两倍。
4、根据权利要求1所述的透明件光学性能检测装置，其特征在于所述的栅格板(1)长度和宽度范围为：宽度(3)为0.5米～6米，高度(4)为0.5米～6米，栅格板平面度(7)满足在长度100毫米范围内平面度误差在0.1毫米～10毫米，栅格板的栅格线条宽度(5)为0.1毫米～50毫米，栅格间距(6)为1毫米～500毫米，栅格板画面对比度(8)取值范围为10～100。
5、利用权利要求1所述的透明件光学性能检测装置进行透明件光学性能检测的方法，其特征在于包括下列步骤：
①将放有待测透明制件(2)的旋转支架(14)置于网格板(1)和码数码相机(11)之间，调整待测透明制件(2)到网格板距离(12)和待测透明制件(2)到码数码相机(11)的距离到所需要的值，调整待测透明制件(2)和码数码相机(11)的高度，使数码相机11的镜头中轴线呈水平并垂直于所述的网格板(1)的表面，确保照片上待测透明制件(2)的图像全部落在栅格板的背景上；
②调整所述的旋转支架(14)使所述的待测透明制件(2)分别处于俯仰0度，水平分别为0度、左30度、右30度，以及上下俯仰各30度，水平分别为0度、左30度、右30度共九种状态，分别利用所述的码数码相机(11)拍照透过待测透明制件(2)的包含网格板(1)的栅格图像，共获得9幅待测透明制件(2)的数码图像存入所述的计算机；
③计算机(20)对所拍摄图像经过去噪、增强、滤波得到预处理过的数字图像，然后进行数据处理，得到待测透明制件(2)的光学性能值。
6、根据权利要求5所述的透明件光学性能检测的方法，其特征在于所述的计算机(20)对所拍摄图像进行数据处理，包括下列步骤：
第一步：给CalOp赋初值0，j赋初值0，CalOp为所要计算的透明件的光学性能值，j表示当前计算点所在网格线的列数；
第二步：判断j是否小于等于200，即判断当前网格列线是否在网格板范围内：
若是，则执行第三步；
若不是，执行第八步；
第三步：给n赋初值0，n为所计算的当前算像素点的垂直坐标；
第四步：判断n是否小于1000，即判断当前点是否未到达图像底端：
若是，则执行第五步；
若不是，则表示该列所有点计算完毕，j＝j+1，返回第二步，计算下一列垂直方向网格线上的光学性能值；
第五步：计算当前点切线与垂直方向夹角的正切绝对值Tgjn＝|tgθjn |。
第六步：判断CalOp是否小于Tgjn；
若是，则CalOp＝Tgjn；
若不是，执行第七步；
第七步：n＝n+1，当前计算像素点的垂直坐标值加1，返回第四步；
第八步：给i赋初值0，其中i表示当前计算点所在网格线的行数，开始计算网格线水平方向行i上各像素点的光学性能值；
第九步：判断i是否小于等于200，即判断当前网格行线是否在网格板范围内：
若是，则执行第十步，开始计算网格线水平方向行i各个像素点的光学性能值；
若不是，则所有网格板水平方向的光学性能值计算完成，执行第十五步，输出整个透明件光学性能值，整个程序结束；
第十步：给m赋初值0，其中m为所计算的当前像素点水平坐标；
第十一部：判断m是否小于1000，即判断当前点是否未到达图像右端：
若是，则执行第十二步；
若不是，则执行i＝i+1，当前行数增一，返回第九步，开始计算开始计算下一条水平方向网格线上的光学性能值；
第十二步：计算该点切线与水平方向夹角的正切绝对值Tgim＝|tgθim；
第十三步：判断CalOp是否小于Tgim；
若是，则CalOp＝Tgim；
若不是，执行第十四步；
第十四步：m＝m+1，当前计算像素点水平坐标值加1，返回第十一步；
第十五步：输出整个透明件光学性能值CalOp，程序结束。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100303 |