CN101871896B - 表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法 - Google Patents

Abstract

一种表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法及装置，阵列CCD线扫描相机安装在玻璃板上方，沿玻璃板宽度方向横向布置，玻璃板在机架上驱动辊道的作用下沿纵向运动，在阵列CCD线扫描相机扫描线的玻璃板下方两边分列安装两排LED在线侧向光照明光源，两均匀条状侧向光照明光源之间分隔一定距离形成狭缝，在狭缝区形成结构光照明。玻璃瑕疵由CCD线扫描相机扫描后形成具有一定结构的灰度图像，而不仅仅是光斑或暗斑，根据结构灰度图像的不同特征，计算机区分气泡和白结石。本发明不仅能检测不透明物黑瑕疵和气泡等亮瑕疵，而且能检测白结石并与气泡区分，光强大，信噪比高，信号大，检测准确、精度好，连续作业，效率高。

Description

表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法

技术领域：

本发明涉及一种检测方法及装置，特别是涉及一种表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法及装置。 

背景技术：

表面压纹玻璃瑕疵在线检测要求在线检测出玻璃板上微小的气泡、结石等瑕疵，并区分瑕疵的种类。由于玻璃本体花纹的干扰，压纹玻璃瑕疵在线检测和分类是十分困难的事情，无论是CCD成像还是用显微镜肉眼直接观察，甚至都不能得到瑕疵的完整图象。普通平板玻璃瑕疵的检测和分类方法都不再适应。还好压纹玻璃中不同种类的瑕疵有不同的光学性质，采用不同的光学检测通道能出不同种类的瑕疵。 

通常采用日光灯光源照明的亮场检测通道和暗场检测通道进行在线检测。如附图1、附图2所示： 

亮场检测通道采用均匀的漫射亮背景光源，CCD瞄准背景亮场(光源)，对经过CCD和背景亮场之间的玻璃板成像，如图1所示，当玻璃板体内没有瑕疵时光强信号曲线和背景亮度达到或接近系统最大值，视场图像表现为最亮色；当玻璃体内有不透明物如结石等黑瑕疵时，能形成黑斑影象。如图3和图5、图6所示： 

这十分类似如均匀光照下，用CCD检测白纸上的小黑斑。亮通道对检测(不透明)“黑”瑕疵是十分有效的，但对于检测透明瑕疵如气泡和半透明瑕疵如不同相玻璃体夹杂物则无能为力。 

暗场检测通道采用黑缝光源，如图2所示，观察者或CCD相机不直接对准光源而是对准两光源之间的黑缝，(所采用CCD为线扫描相机，它仅对一条线缝成像，依靠被检测玻璃沿一个方向移动而扫描成二维平面像)。当玻璃体内无异物时，所成的像只是黑背景，光强信号曲线和背景亮度达到或接近系统最小值，视场图像表现为最暗色；当玻璃板体内有气泡等亮瑕疵时，由于气泡对光线的散射角大于压纹玻璃本体花纹对光线的散射角，从而形成黑背景下的一个气泡亮点像，好似黑暗天空中的星光。如图4和图7、图8所示。暗通道对检测“亮”瑕疵(散射星点)是十分有效的，但对于检测“黑”瑕疵如结石则无能为力。 

通过不同的检测通道，上述系统能检测并自动分类典型的气泡和黑结石，但对于一类白结石能检测却不能区分，原因是这类白结石在亮、暗通道都有输出，且同样在亮通道表现为暗点在暗通道表现为亮点。另外上述系统采用日光灯照明，光源强度弱，导致信号强度弱，且整个检测装置占用空间大。 

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法及装置，不仅能检测不透明物黑瑕疵和气泡等亮瑕疵，而且能检测白结石并与气泡区分，光强大，信噪比高，信号强度大，检测准确、精度高，连续作业，效率高。 

本发明采用的技术方案是： 

这种表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法是：CCD线扫描相机安装在玻璃板上方，CCD线扫描相机阵列沿玻璃板宽度方向横向布置，并覆盖整个玻璃板宽度，玻璃板在机架上驱动辊道的作用下沿纵向运动，在阵列CCD线扫描相 机扫描线的玻璃板下方两边分列安装两排LED在线侧向光照明光源，每颗LED取侧、斜向从板下照明玻璃板，阵列CCD线扫描相机完成整个玻璃板的扫描检测。 

上述技术方案中，N个LED颗粒取相同空间姿态排列成一排，形成一均匀条状侧向光照明光源，同样，另外N个LED颗粒取反对称的空间姿态排列成另一排，形成另一均匀条状侧向光照明光源，两均匀条状侧向光照明光源之间分隔一定距离形成狭缝，在狭缝区形成结构光照明。在结构光照明下被检测玻璃板体内的瑕疵由CCD线扫描相机扫描后形成具有一定结构的灰度图像，而不仅仅是光斑或暗斑，根据结构灰度图像的不同特征，计算机区分气泡和白结石。 

本发明的表面压纹玻璃瑕疵在线检测装置，在机架上安装多道驱动辊道，承载并驱动压纹玻璃板，在玻璃板上方安装CCD线扫描相机阵列，并沿玻璃板宽度方向横向布置，覆盖整个玻璃板的宽度，在玻璃板下方安装在线侧向结构光照明光源，在线侧向结构光照明光源由两排LED颗粒构成，每颗LED取侧、斜向从板下照明玻璃板，即N颗LED颗粒取相同空间姿态排列成一排，形成一均匀条状侧向光照明光源，同样，另外N颗LED颗粒取反对称的空间姿态排列成另一排，形成另一均匀条状侧向光照明光源，两条状侧向光照明光源之间分隔一定距离形成狭缝，在狭缝区形成结构光照明。 

上述技术方案中，在狭缝中央的正下方安装有一贯通整个板宽的光源背景条。 

上述技术方案中，在狭缝中央的正下方安装的光源背景条为黑色吸光材料。 

上述技术方案中，在狭缝中央的正下方安装的光源背景条为具有一定反射能力的反光材料。 

本发明突出的实质性特点和效果： 

1、采用在线侧结构光照明光源，该光源照明下被检测玻璃板体内的瑕疵由CCD扫描后形成的灰度图像具有一定结构，根据结构灰度图像的不同的结构特征计算机可以检测并区分气泡和白结石； 

2、采用在线侧结构光照明灰场光源，当被检测玻璃板体内没有瑕疵时光强信号曲线和背景亮度位于系统中间值附近，视场图像表现为灰色；当玻璃体内有不透明物如结石等黑瑕疵时，能形成暗瑕疵结构灰度图像，当玻璃体内有气泡时等亮瑕疵时，能形成灰背景下的一个亮瑕疵结构灰度图像，根据结构灰度图像的不同亮度特征可以检测并区分亮瑕疵和黑瑕疵； 

3、采用大功率LED阵列光源，照明光强度远大于通常的日光灯照明，从而获得更好的信噪比和更大的信号强度，同时检测设备的体积和占用的空间也小得多。 

附图说明：

图1为亮场检测通道示意图 

图2为暗场检测通道示意图 

图3为亮场光强信号曲线图 

图4为暗场光强信号曲线图 

图5为亮场检测通道下的黑瑕疵图像1 

图6为亮场检测通道下的黑瑕疵图像2 

图7为暗场检测通道下的亮瑕疵图像1 

图8为暗场检测通道下的亮瑕疵图像2 

图9为本发明表面压纹玻璃瑕疵在线检测装置正视图 

图10为图9的侧视图 

图11为本发明在线侧向光照明光源俯视图 

图12为本发明在线侧向光照明光源左视图 

图13为灰场光源光强信号曲线图 

具体实施方式：

这种表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法是：CCD线扫描相机1安装在玻璃板2上方，CCD线扫描相机1阵列沿玻璃板宽度方向横向布置，并覆盖整个玻璃板2宽度，玻璃板在机架3上驱动辊道4的作用下沿纵向运动，在阵列CCD线扫描相机1扫描线5的玻璃板下方两边分列安装两排LED在线侧向光照明光源6，每颗LED9取侧、斜向从板下照明玻璃板，阵列CCD线扫描相机1完成整个玻璃板的扫描检测。 

上述N个LED颗粒取相同空间姿态排列成一排，形成一均匀条状侧向光照明光源6，同样，另外N个LED颗粒取反对称的空间姿态排列成另一排，形成另一均匀条状侧向光照明光源6，两均匀条状侧向光照明光源6之间分隔一定距离形成狭缝7，在狭缝区形成结构光照明。在结构光照明下被检测玻璃板体内的瑕疵由CCD线扫描相机扫描后形成具有一定结构的灰度图像，而不仅仅是光斑或暗斑，根据结构灰度图像的不同特征，计算机区分气泡和白结石。 

本发明的表面压纹玻璃瑕疵在线检测装置，在机架3上安装多道驱动辊道4，承载并驱动压纹玻璃板2，在玻璃板2上方安装CCD线扫描相机1阵 列，并沿玻璃板宽度方向横向布置，覆盖整个玻璃板2的宽度，在玻璃板下方安装在线侧向结构光照明光源6，在线侧向结构光照明光源6由两排LED颗粒构成，每颗LED9取侧、斜向从板下照明玻璃板，即N颗LED颗粒取相同空间姿态排列成一排，形成一均匀条状侧向光照明光源，同样，另外N颗LED颗粒取反对称的空间姿态排列成另一排，形成另一均匀条状侧向光照明光源，两条状侧向光照明光源之间分隔一定距离形成狭缝，在狭缝区形成结构光照明。 

上述在狭缝中央的正下方安装有一贯通整个板宽的光源背景条8。 

上述的在狭缝中央的正下方安装的光源背景条8为黑色吸光材料。 

上述技术方案中，在狭缝中央的正下方安装的光源背景条8为具有一定反射能力的反光材料。 

参见图9、图10，显示了本装置在线安装的正视图和侧视图，CCD线扫描相机阵列沿玻璃板横向(宽度方向)布置，覆盖整个玻璃板的宽度，玻璃板在驱动辊道的作用下沿纵向运动，从而完成整个玻璃板的扫描检测。 

参见图11、图12，为在线侧向结构光照明光源的描述视图。在线侧向光照明光源由两排LED颗粒构成，每颗LED9取侧、斜向从板下照明玻璃板，光线沿近垂直玻璃板运动方向的小角度射入玻璃板，只有这样沿纵向取向的线气泡等瑕疵体的受光面积才最大，从而产生最大的信号强度。如图11、图12所示，N颗LED颗粒取相同空间姿态排列成一排，形成一均匀条状侧向光照明光源，同样，另外N颗LED颗粒取反对称的空间姿态排列成另一排，形成另一均匀条状侧向光照明光源；两条状侧光向照明光源之间分隔一定距离形成狭缝，在狭缝区形成结构光照明；在结构光照明下被检测玻璃板体内的 瑕疵由CCD扫描后形成具有一定结构的灰度图像，而不仅仅是亮斑或暗斑，根据结构灰度图像的不同特征，计算机可以区分气泡和白结石。 

在狭缝中央的正下方有一贯通整个板宽的光源背景条。 

当狭缝中央光源背景条为黑色吸光材料时，构成在线侧向光照明暗场光源，能够对微小瑕疵提更信噪比极高的亮度照明； 

当狭缝中央光源背景条为具有一定反射能力的反光材料时，光源背景条能将LED余光反射上去形成具有一定亮度的背景，构成在线侧向结构光照明灰场光源。采用在线侧光照明灰场光源进行检测时其光强信号曲线如图13所示，当被检测玻璃板体内没有瑕疵时光强信号曲线和背景亮度位于系统中间值附近，视场图像表现为灰色；当玻璃体内有不透明物如结石等黑瑕疵时，能形成暗瑕疵黑斑影象，当玻璃体内有气泡时等亮瑕疵时，能形成灰背景下的一个亮瑕疵影像，根据结构灰度图像的不同亮度特征可以检测并区分亮瑕疵和黑瑕疵。 

应用范围： 

本装置应用于表面压纹平板玻璃和普通平板玻璃生产线的瑕疵在线检测；也可应用于其他具有类似需求的透明或不透明片带材表面质量检测，如太阳能玻璃生产线、浮华玻璃生产线、格法玻璃生产线、平拉玻璃生产线，有机玻璃板材生产线等在线质量检测。 

本发明的发明特征和保护范围： 

1、表面压纹玻璃瑕疵在线检测装置，其特征是采用了在线侧向结构光照明光源； 

2、在线侧向结构光照明光源特征为： 

A、由两排LED颗粒构成，每颗LED取侧、斜向从板下照明玻璃板，光线沿近垂直玻璃板运动方向的小角度射入玻璃板，N颗LED颗粒取相同空间姿态排列成一排，形成一均匀条状侧光照明光源，同样，另外N颗LED颗粒取反对称的空间姿态排列成另一排，形成另一均匀条状侧光照明光源；两条状侧光照明光源之间分隔一定距离形成狭缝，在狭缝区形成结构光照明；在结构光照明下被检测玻璃板体内的瑕疵由CCD扫描后形成具有一定结构的灰度图像，而不仅仅是亮点或暗点，根据结构灰度图像的不同特征计算机可以区分气泡和白结石。 

B、具有特征A在线侧结构光照明光源，在其狭缝中央的正下方有一贯通整个板宽的光源背景条。当狭缝中央光源背景条为黑色吸光材料时，构成在线侧光照明暗场光源，能够对微小瑕疵提更信噪比极高的亮度照明； 

C、具有特征A在线侧结构光照明光源，在其狭缝中央的正下方有一贯通整个板宽的光源背景条。当狭缝中央光源背景条为具有一定反射能力的反光材料时，光源背景条能将LED余光反射上去形成具有一定亮度的背景，构成在线侧光照明灰场光源。当被检测玻璃板体内没有瑕疵时光强信号曲线和背景亮度位于系统中间值附近，视场图像表现为灰色；当玻璃体内有不透明物如结石等黑瑕疵时，能形成暗瑕疵结构影象，当玻璃体内有气泡时等亮瑕疵时，能形成灰背景下的一个亮瑕疵结构影像，根据结构灰度图像的不同亮度特征可以检测并区分亮瑕疵和黑瑕疵； 

Claims (1)

1.一种表面压纹玻璃瑕疵在线检测方法，CCD线扫描相机安装在玻璃板上方，CCD线扫描相机阵列沿玻璃板宽度方向横向布置，并覆盖整个玻璃板宽度，玻璃板在机架上驱动辊道的作用下沿纵向运动，其特征在于：在阵列CCD线扫描相机扫描线的玻璃板下方两边分列安装两排LED在线侧向光照明光源，每颗LED取侧斜向从板下照明玻璃板，阵列CCD线扫描相机完成整个玻璃板的扫描检测；由N个LED颗粒取相同空间姿态排列成一排，形成一均匀条状侧向光照明光源，同样，另外N个LED颗粒取反对称的空间姿态排列成另一排，形成另一均匀条状侧向光照明光源，两均匀条状侧向光照明光源之间分隔一定距离形成狭缝，在狭缝中央的正下方安装有一贯通整个板宽的光源背景条，在狭缝区形成结构光照明；在结构光照明下被检测玻璃板体内的瑕疵由CCD线扫描相机扫描后形成具有一定结构的灰度图像，而不仅仅是光斑或暗斑，根据结构灰度图像的不同特征，计算机区分气泡和白结石。

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