CN1050443A - 浮法玻璃缺陷在线自动检测装置 - Google Patents

Abstract

一种浮法玻璃缺陷在线自动检测装置，由光源、 图象放大部分和图象处理部分组成。其技术特征是 将检测的缺陷先进行图象放大，然后再将该放大了的 图象转换成电量进行信息处理。这种装置对整个视 场和缺陷进行不同机制的光学放大，因此可以使缺陷 放大到足够大的倍率。该装置不仅可以识别小于 0.05毫米的缺陷，而且可以区分缺陷的性质。这种 装置还可用于板材或带材非透明材料的表面缺陷的 检测。

Description

本发明属于一种检测玻璃缺陷的装置。

目前国外已经出现的玻璃缺陷在线自动检测装置可分为四大类：飞光扫描式、光电式、磁电式和图象分析式，它们的技术特点如下：

飞光扫描式为国外流行的一种缺陷检测装置，它是采用激光或其它光源的光点连续地对玻璃表面扫描，用光电器件检测其透射或反射光的光强变化来检测缺陷的存在。光点扫描是借助于一高速旋转的多面镜来获得的，为了发现0.5毫米或小于0.5毫米尺寸的缺陷，扫描的光点直径不超过1毫米。为了避免漏检缺陷，相邻扫描线之间又不能有间隙，为了适应浮法玻璃生产高达30米/分的拉引速度，旋转的多面镜将以2500转/分的高速旋转。同时为了排除非缺陷引起的干扰信号（例如附着在玻璃表面上的灰尘），检测前玻璃带表面需进行清洗和烘干（其它三种缺陷检测方法亦同）这样一来，都使得整个装置复杂，造价高。被认为最新、最高水平的产品是德国Sortiermaschinen有限公司1989年推出的Feldmühle  Lasersorter  LS  90型检测装置。

光电式检测装置与飞光扫描式检测装置不同点是扫描不采用飞速移动的光点，而是采用一束平行光穿过玻璃带，然后投射到光电器件上，但每一束平行光只扫过30厘米的宽度，为了测量生产线上整个玻璃板宽的缺陷，就需要数台同样设备才能完成。该类装置的优点是没有高速运转的部件。

磁电式检测装置不采用光扫描，而是采用速度调制管反馈的旋转天线发射的电磁波，它以很高的速度扫过玻璃带下表面。当遇到缺陷时，就产生一个频率不同的回波。检测放大器就可以检测到该频率不同的变化，从而识别出缺陷。每只这样的扫描器可扫描60厘米宽，故为了测量生产线上整个玻璃板宽的缺陷，就需数台设备。

图象分析式的检测装置，光源设置在玻璃带的下表面，接收设备设置在玻璃带上方。接收设备为一有辐射状狭口的旋转圆盘，当圆盘以6000转/分高速旋转时，玻璃板就不断被扫描，用光电倍增管接受透过玻璃板的光强，遇有缺陷时就有电信号输出，从而识别出缺陷。每套装置可检测30厘米宽。为了测量生产线上整个玻璃板宽的缺陷，需数台同样设备。最近法国SGN公司推出的新产品，其接收设备采用数台摄象机来代替光电倍增管，采用微机图象处理器来处理信息。

以上各类装置，分辨玻璃缺陷的最小尺寸为0.4毫米左右。被认为当今最好的产品是德国Sortiermaschinen有限公司的Feldmühle  Lasersorter  LS  90型检测装置，其识别缺陷的特性有所提高。对于具有玻璃变形的缺陷或不具有表面变形的缺陷（如闭口气泡）最小检测尺寸为0.2毫米，对于只具有反射的缺陷，最小检测尺寸为1毫米。

以上各类装置均不能识别缺陷的性质，即不区分玻璃缺陷是气泡，结瘤或锡渣等。也不分辨缺陷的具体尺寸大小。

国外当今推出的各类产品，为了检测各种缺陷，先总是将非电量（缺陷）转换成电量，然后进行电量放大、处理。对于飞光扫描式、光电式、图象分析式这类光电子检测方法，不论采用光源是激光或普通光源，均只停留在几何光学的原理应用上。为此，为了识别小于0.5毫米尺寸的缺陷，就只好尽量缩小扫描光束的直径，提高扫描速度;增大电子器件的放大倍率;为了适应数米宽度的被测对象，采用多台装置。为了排除灰尘等粘附在被测表面上引进干扰，在检测前对被测表面进行清洗和烘干，这样，均使得检测装置复杂，造价高昂，维护困难。

对于有高速旋转部件的检测装置，更是带来了维修上的困难，影响了设备的使用寿命。

本发明的目的是为了克服目前玻璃在线自动缺陷检测装置结构复杂，造价高昂的缺点;也为了进一步提高识别缺陷最小尺寸的能力，且做到识别缺陷性质，能将缺陷尺寸大小分类。

发明内容

本发明对缺陷的检测，首先不是先进行非电量（缺陷）与电量的转换。而是采用近代光学技术，先将细小的缺陷进行图象放大，然后才将放大了的图象（非电量）转换成电量再行处理。

众所周知，在进行普通光学放大时，除了将被测的缺陷放大以外，也以同样的倍率放大了整个视场，即缺陷放大后的象与整个视场放大后的尺寸比率并未变化，这样的放大对于检测是毫无意义的。换句话说，光学放大系统只能对缺陷放大，而对视场不放大或很少放大才有意义。本发明的光学系统正具备有这一特征。

本发明由光源1、图象放大部分2和图象处理部分组成，如附图1所示。

光源1的主要部件有激光源11和柱面镜12。激光光束经柱面镜后成一光带，离被测对象一定距离，被认为是一准平行光。视场的放大是几何投影放大。在准平行光的投射情况下，视场图象相对于视场原有尺寸几乎无放大;而被检测的缺陷，在激光的投射情况下，则进行先衍射后干涉的物理光学放大。这时被放大的缺陷象不是真实的缺陷几何象，而是一个能反映缺陷尺寸与特征的光场。按现代光学的观点，该光场实际上就是缺陷透射或反射光函数的傅立叶变换。这样，视场和缺陷在同一放大光路中得到不同放大机制，不同的放大倍率。

图象放大部分2的主要部件有屏幕21和摄象机22。屏幕21是由低噪声的玻璃制成。屏幕设置在距被测对象1-3米处，它可以将被测缺陷象放大到该缺陷实际大小的数十倍，甚至百倍以上。屏幕距被测对象愈远，放大倍数愈大。但考虑生产现场安装和检测系统所占空间，距离要适当。如果是识别大于0.1毫米的缺陷，只需一台摄象机22即可;如果要识别小于0.1毫米的缺陷，则在屏幕后增设蝇眼透镜陈列23（见附图3），则可将缺陷象进一步放大3-10倍。但这时需采用二台摄象机从二个不同角度摄象并进行光电转换，以解决蝇眼透镜陈列中各透镜之间的交界面产生的盲区。

图象处理部分3由图象存贮板31、图象处理器32、打印机33和标记执行系统34组成。由摄象机22输出的电信号，存贮在图象存贮板31上。然后由图象处理器32按预先编制的软件分析处理图象，从而识别缺陷大小和种类。打印机33记录缺陷大小、种类和X、Y轴坐标位置以及在给定区域内缺陷的数量等。标记执行系统34是为了完成在被测玻璃带上有缺陷的地方打上一个标记而设置的。

使用时，摄象机22连续不断地对屏幕21高速摄象（每秒30次），调节摄象速度和投射到被测表面的光带长度相互配合，可保证高速拉引的玻璃带无一遗漏地被检测到。

本发明的检测对象除玻璃外，还可适用于纸张、陶瓷、金属带等。

本发明的优点和积极效果

1、其识别缺陷的最小尺寸及性能与国外被认为最新最高水平的装置-德国Sortiemaschinen有限公司1989年推出的Feldmühle  Lasersorter  Ls  90型检测装置比较如下表所示：

	德国Feldm hle Laser－sorter LS 90型识别缺陷最小尺寸	本发明的装置能识别缺陷最小尺寸*
			具有表面变形的缺陷	0.2毫米	＜0.15毫米
具有反射性能的缺陷	1毫米	＜0.3毫米
			不具表面变形的缺陷（如闭口气泡）	0.2毫米	＜0.15毫米

＊  未增设蝇眼透镜陈列

2、本发明能识别缺陷种类，能对缺陷尺寸大小分类。而国外同类装置不能实现这些功能。

3、本发明的检测装置结构简单，无运动部件。国外同类装置结构复杂，有高速旋转部件，难维护。

4、被测对象表面的非缺陷沾污不影响检测结果，故不需要对表面清洗和烘干，使设备进一步简化，而国外同类装置必需在检测前将被测对象表面清洗，然后烘干，不仅使设备增多，同时也增加了日常运行费用。

5、本发明的检测装置造价低廉。国外同类装置售价数十万甚至高达百万多美元，本发明的检测装置售价约30万元人民币。

具体实施方式

本发明可采用正射、斜射和反射三种方案。

附图1为正射方案的原理图。

斜射方案与正射方案的不同点仅是将投射光偏一个角度来实现，其入射角在30°～90°之间，这样做可缩小测量系统所占空间。

附图2为反射方案。其光源与摄象位于被测体的同一侧，其入射角也在30°～90°之间，这种方案可适应某些生产现场，例如被检测对象是纸张、陶瓷、金属带等。

为了检测小于0.1毫米的缺陷，可在屏幕21后设置蝇眼透镜陈列23，如附图3所示。

Claims (3)

1、一种由光源1和图象处理部分3组成的浮法玻璃缺陷在线自动检测装置，其特征在于在装置中增设了图象放大部分2，该图象放大部分2主要由屏幕21和摄象机22组成。

2、根据权利要求1所述的自动检测装置，在图象放大部分2中的屏幕21后还可增加一蝇眼透镜陈列23，以进一步提高识别缺陷的能力。

3、根据权利要求1所述的自动检测装置，光源1和图象放大部分2可设置成正射、斜射或反射三种方案。

Images