CN106841237A - 一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统及方法，本发明新型检测系统包括结构光照明设备，透镜，图像采集设备和处理设备，在结构光照明设备与待测表面之间增加透镜使待测表面成像的调制度最高，提高了检测结果的准确性，通过相移方式获取的调度分布来直接反映待测表面的缺陷信息，进一步通过对调制度分布图进行图像处理，可以得到检测表面的二值化缺陷信息。本发明检测方法对环境光不敏感，简单实用，能够快速地得玻璃盖板表面缺陷分布，尤其适用于电子显示屏领域，也可用于检测其余平面镜面、平面类镜面物件的缺陷。

Description

一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷检测系统及方法

技术领域

本发明具体涉及一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷检测系统及方法。

背景技术

玻璃在电子显示屏中的应用越来越广泛，如作为电视、笔记本电脑、pad、手机等的保护玻璃(即玻璃盖板)。目前，对于玻璃盖板的表面检测，在生产线上多采用人眼检测的方法，并且辅以显微镜以及放大镜等工具，但是人眼检测方法自身存在缺点和局限性：因为人眼在强光下检测缺陷既效率低下，又受主观因素影响，不同视力的人检测的结果会有较大差异，缺乏统一的评判标准；并且受工作环境的影响，检测员很容易由疲劳导致错判或漏检现象的发生。而对于生产企业来说，产品质量是其要考虑的重要环节。玻璃盖板的表面缺陷直接影响着产品的质量，只有在保证质量过关，生产企业才能够占领更大的市场份额。故而，如何改善检测玻璃盖板表面缺陷的方法已经成为制约企业发展和提高企业效益的瓶颈。

对于生产出玻璃盖板进行再加工的企业来说，检测系统能避免次品进入后序工序中，降低成本，提高质量，并且根据检测到的缺陷特征能够分析缺陷是由哪一步引入的，进一步改进生产工艺，减少生产过程中的缺陷，提高产品性能和成品率。因此，高速、稳定、非接触检测玻璃盖板表面缺陷的系统以及方法对于市场来说是不可或缺的。

发明内容

鉴于现有技术的需要，本发明所要解决的技术问题就在于提供一种能够高速、稳定、非接触检测电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的系统及方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供的技术方案为：

一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统，包括：结构光照明装置，透镜，图像采集装置和图像处理设备；

结构光照明装置平行设置于待测物体的电子显示屏玻璃盖板待测表面正上方，透镜设置于结构光照明装置与电子显示屏玻璃盖板之间，使得结构光照明装置与电子显示屏玻璃盖板待测表面成物像关系，图像采集装置对焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面；结构光照明装置输出标准N步相移面结构光，图像采集装置分别采集经每次相移后得到的变形结构光图像，并通过后端图像处理设备处理。

根据本发明实施例，本发明中结构光照明装置产生的面结构光模式为正弦条纹。

进一步地，本发明中透镜主面分别与结构光照明装置和电子显示屏玻璃盖板待测表面平行。

进一步地，本发明中结构光照明装置经透镜成像于电子显示屏玻璃盖板待测表面，结构光照明装置、透镜、电子显示屏玻璃盖板待测表面三者满足高斯公式：

其中：l为物距，即结构光照明装置与透镜主面的距离，l'为像距，即电子显示屏玻璃盖板待测表面与透镜主面的距离，f'为透镜的像方焦距。

作为优选实施方式，本发明检测系统的结构为正投斜拍结构，即面结构光正投至电子显示屏玻璃盖板待测表面上，图像采集装置倾斜放置，并聚焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面进行图像采集；若电子显示屏玻璃盖板待测表面的反射率较高时，可以加入分束镜折转光路，采用正投正拍结构。

另一方面，发明提供的技术方案为：

一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，包括以下步骤：

步骤A：搭建如下检测系统：

将结构光照明装置平行置于电子显示屏玻璃盖板待测表面正上方，将透镜置于结构光照明装置与电子显示屏玻璃盖板之间，使得结构光照明装置与电子显示屏玻璃盖板待测表面成物像关系，然后将设置有图像处理功能的设备与图像采集装置连接，并使得图像采集装置对焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面；

步骤B：基于步骤A搭建的检测系统，结构光照明装置产生标准的N步相移面结构光，图像采集装置采集得到N帧变形面结构光图像，所述N的取值范围为N≧3，通过图像处理设备将N帧变形面结构光图像处理得到变形面结构光的调制度分布图。

进一步地，本发明还包括：对面结构光的调制度分布图进行图像处理，获得电子显示屏玻璃盖板的二值化表面缺陷信息。

作为优选实施方式，本发明检测系统的结构为正投斜拍结构，即面结构光正投至电子显示屏玻璃盖板待测表面上，图像采集装置倾斜设置于电子显示屏玻璃盖板待测表面上；若电子显示屏玻璃盖板待测表面的反射率较高时，可以加入分束镜折转光路，采用正投正拍结构。进一步地，本发明中结构光照明装置经透镜成像于电子显示屏玻璃盖板待测表面，结构光照明装置、透镜、电子显示屏玻璃盖板待测表面三者满足高斯公式：

其中：l为物距，即结构光照明装置与透镜主面的距离，l'为像距，即电子显示屏玻璃盖板待测表面与透镜主面的距离，f'为透镜的像方焦距。根据本发明具体实施例，本发明中透镜主面分别与结构光照明装置和电子显示屏玻璃盖板待测表面平行。

根据本发明具体实施例，本发明中结构光照明装置产生的面结构光模式为正弦条纹；

进一步地，在面结构光模式为正弦条纹时，本发明的技术方案如下：

一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，包括以下步骤：

步骤A：搭建如下检测系统：

将结构光照明装置平行置于待测物体的电子显示屏玻璃盖板待测表面正上方，将透镜置于结构光照明装置与电子显示屏玻璃盖板之间，使得结构光照明装置与待测物体成物像关系，然后将设置有图像处理功能的设备与图像采集装置连接，并使得图像采集装置对焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面；

步骤B：相移法获取变形条纹调制度；

B1：基于步骤A搭建的检测系统，结构光照明装置产生标准的N步相移正弦条纹，图像采集装置采集得到N帧变形条纹图像，所述N的取值范围为N≧3，其中：第n次相移经电子显示屏玻璃盖板待测表面调制后的变形条纹图像表示如下：

其中：A(x,y)为背景光强，B(x,y)/A(x,y)为条纹对比度，δ_n为相移大小， 是由电子显示屏玻璃盖板待测表面引入的附加相位。

B2：图像处理设备通过如下公式计算得到变形条纹的调制度分布：

其中：In(x,y)为第n次相移经电子显示屏玻璃盖板待测表面调制后的变形条纹图像的光强值，δ_n为相移大小。

本发明原理如下：

根据图1所示，基于本发明检测系统，当玻璃盖板表面存在缺陷时，结构光照明装置产生的入射光线在缺陷处的反射方向发生偏折，使得部分光线不能进入图像采集装置，进而引起缺陷处的对比度低于周围正常区域，由于结构光的调制度与对比度成正比，即：缺陷处的调制度值小于正常区域的调制度值。故本发明通过分析调制度分布，就可以得到待测物体表面缺陷的分布。进一步地，本发明基于透镜的聚焦成像作用，使得成像面(电子显示屏玻璃盖板待测表面)上面结构光的调制度最大，能够提高检测的准确程度。本发明通过调制度分布能很好地反映电子显示屏玻璃盖板待测表面的缺陷信息，在检测前对本系统进行标定后，可以确定缺陷的具体位置。由于调制度对环境光的变化不敏感，使得测试系统在环境光发生变化后结果仍然比较稳定。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统及方法，通过相移方式获取的调度分布来直接反映电子显示屏玻璃盖板待测表面的缺陷信息，能够将环境光对测量结果的干扰降到最低，具有非接触、简单、快速、稳定的优势；并且本发明基于透镜的聚焦成像作用，使得成像面(电子显示屏玻璃盖板待测表面)上面结构光的调制度最大，进而使得所得调制度分布结果精度更高；本发明尤其适用于电子屏技术领域，也可用于检测其余平面镜面、平面类镜面物件的缺陷。

附图说明

图1是本发明所提供检测系统结构及其检测原理示意图；其中，1为结构光照明装置，2为图像采集装置，3为正透镜，4为电子显示屏玻璃盖板待测表面；

图2是本发明所提供检测方法的流程示意图。

图3是本发明实施例的调制度分布图；

图4是本发明实施例调制度分布图经图像处理后所得缺陷检测结果图；

图5是调制度检测缺陷的原理示意图；

具体实施方式

以下结合本发明具体实施例和说明书附图对本发明原理进行详细说明：

如图1所示为一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统，包括：结构光照明装置1，图像采集装置2，正透镜3和图像处理设备；

本实施例检测系统结构为正投斜拍结构：结构光照明装置1平行设置于待测物体的电子显示屏玻璃盖板待测表面4正上方，结构光照明装置1输出标准N步相移面结构光；正透镜3平行设置于结构光照明装置1与电子显示屏玻璃盖板之间，使得结构光照明装置1与电子显示屏玻璃盖板待测表面4成物像关系，即结构光照明装置1经透镜3成像于电子显示屏玻璃盖板待测表面4，结构光照明装置1、透镜3、电子显示屏玻璃盖板待测表面4三者满足高斯公式：其中：l为物距，即结构光照明装置与透镜主面的距离，l'为像距，即电子显示屏玻璃盖板待测表面与透镜主面的距离，f'为透镜的像方焦距；倾斜放置图像采集装置2，并使得图像采集装置2对焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面4，分别采集经每次相移后得到的变形结构光图像，将图像采集装置2与图像处理设备连接，图像处理设备将多帧变形结构光图像处理得到变形结构光的调制度分布图来反映电子显示屏玻璃盖板的表面缺陷信息。；

作为优选实施方式，本发明中结构光照明装置产生的结构光模式为面结构光，采用面结构光有利于提高光覆盖电子显示屏玻璃盖板待测表面4从而增加测量的信息量，获得电子显示屏玻璃盖板待测表面4更大范围的表面信息，以便于提高采集所得图像的处理效率，面结构光模式通常采用正弦条纹。

作为优选实施方式，正透镜3选用双胶合消色差透镜。

实施例：

如图2所示，一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，包括以下步骤：

步骤A：搭建正投斜拍结构的检测系统：

将结构光照明装置1平行置于待测物体的电子显示屏玻璃盖板待测表面4正上方，将透镜3置于结构光照明装置1与电子显示屏玻璃盖板之间，结构光照明装置1经透镜3成像于电子显示屏玻璃盖板待测表面4，结构光照明装置1、透镜3、电子显示屏玻璃盖板待测表面4三者满足高斯公式：其中：l为物距，即结构光照明装置与透镜主面的距离，l'为像距，即电子显示屏玻璃盖板待测表面与透镜主面的距离，f'为透镜的像方焦距，倾斜放置图像采集装置2，并使得图像采集装置2对焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面4，将图像采集装置2与图像处理设备连接；

步骤B：相移法获取变形条纹调制度；

B1：基于步骤A搭建的检测系统，结构光照明装置产生标准的N步相移正弦条纹，图像采集装置采集得到N帧变形条纹图像，所述N的取值范围为N≧3，其中：第n次相移经电子显示屏玻璃盖板待测表面调制后的变形条纹图像表示如下：

其中：A(x,y)为背景光强，B(x,y)/A(x,y)为条纹对比度，δ_n为相移大小， 是由电子显示屏玻璃盖板待测表面引入的附加相位。

B2：图像处理设备将N个相移变形条纹图像的光强值代入如下公式计算得到变形条纹的调制度分布：

其中：In(x,y)为第n次相移经电子显示屏玻璃盖板待测表面调制后的变形条纹图像的光强值，δ_n为相移大小。

步骤C：对步骤B所得变形条纹的调制度分布图进行图像增强，降低噪声和干扰，使缺陷更突出；统计调制度分布直方图，选择合适的阈值对调制度进行二值化处理，获得待测物体的二值化表面缺陷信息。

如图3所示为本发明实施例的步骤B所得调制度分布图，可以看出调制度分布图能反应出待测物上的缺陷信息。

如图4所示为本发明实施例的步骤C所得二值化表面缺陷检测结果图，可以看出待测物上存在划痕缺陷，该待测物为疵品。

如图5所示，基于本发明检测系统，当玻璃盖板表面存在缺陷时，结构光照明装置1产生的入射光线在缺陷处的反射方向发生偏折，使得部分光线不能进入图像采集装置2，进而引起缺陷处的对比度低于周围正常区域；

将公式(1)代入公式(2)得到：

根据公式(3)可以看出调制度与背景光强A(x,y)无关，而仅仅与B(x,y)有关；

由于，

I_max(x,y)＝A(x,y)+B(x,y)

I_min(x,y)＝A(x,y)-B(x,y)

可得：

根据公式(4)可以看出调制度仅仅由光强的最大值与最小值之差决定。电子显示屏玻璃盖板待测表面的调制度正比于对比度，因此，通过调制度分布能很好地反映电子显示屏玻璃盖板待测表面的缺陷信息。缺陷处的对比度低于周围正常区域，即为缺陷处的调制度值小于正常区域的调制度值，故本发明通过分析调制度分布，就可以得到待测物体表面缺陷的分布。

以上结合附图对本发明的实施例进行了阐述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统，其特征在于，包括：结构光照明装置(1)，透镜(3)，图像采集装置(2)和图像处理设备；结构光照明装置(1)平行设置于电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)正上方，透镜(3)设置于结构光照明装置(1)与电子显示屏玻璃盖板之间，使得结构光照明装置(1)与电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)成物像关系，图像采集装置(2)对焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)；结构光照明装置(1)输出标准N步相移面结构光，图像采集装置(2)分别采集经每次相移后得到的变形结构光图像，并通过后端图像处理设备处理。

2.根据权利要求1所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统，其特征在于，透镜主面分别与结构光照明设备(1)和电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)平行。

3.根据权利要求2所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统，其特征在于，结构光照明设备(1)经透镜(3)成像于电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)，结构光照明设备(1)、透镜(3)、电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)三者满足高斯公式：

$\frac{1}{l^{\′}}-\frac{1}{l}=\frac{1}{f^{\′}}$

其中:l为结构光照明设备(1)与透镜主面的距离,l'为电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)与透镜主面的距离，f'为透镜(3)的像方焦距。

4.根据权利要求1所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测系统，其特征在于，检测系统结构为正投斜拍结构。

5.一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A：将结构光照明设备(1)平行置于待测物体的电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)正上方，将透镜(3)置于结构光照明设备(1)与电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)之间，使得结构光照明设备(1)与电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)成物像关系，然后将设置有图像处理功能的设备与图像采集设备(2)连接，并使得图像采集设备(2)对焦于电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)；

步骤B：基于步骤A搭建的检测系统，结构光照明设备(1)产生标准的N步相移面结构光，图像采集设备(2)采集得到N帧变形面结构光图像，所述N的取值范围为N≧3，通过图像处理设备将N帧变形面结构光图像处理得到变形面结构光的调制度分布图。

6.根据权利要求5所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，其特征在于，还包括对变形面结构光的调制度分布图进行图像处理获得待测物体的二值化表面缺陷信息。

7.根据权利要求5或6所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，其特征在于，所述透镜(3)分别与结构光照明设备(1)和电子显示屏玻璃盖板待测表面(4)平行。

8.根据权利要求5或6所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，其特征在于，所述面结构光为正弦条纹。

9.根据权利要求8所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，其特征在于，所述步骤B中第n次相移经电子显示屏玻璃盖板待测表面调制后的变形条纹图像表示为：

其中：A(x,y)为背景光强，B(x,y)/A(x,y)为条纹对比度，δ_n为相移大小， 是由电子显示屏玻璃盖板待测表面引入的附加相位。

10.根据权利要求9所述的一种电子显示屏玻璃盖板表面缺陷的检测方法，其特征在于，将N个相移变形条纹图像的光强值代入下述公式计算得到变形条纹的调制度分布：

$M(x,y)=\sqrt{{\left(\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{I}_n\right(x,y)\·{\mathrm{cos\δ}}_n)}^2+{\left(\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Σ}}{I}_n\right(x,y)\·{\mathrm{sin\δ}}_n)}^2}$

其中：In(x,y)为第n次相移经电子显示屏玻璃盖板待测表面调制后的变形条纹图像的光强值，δ_n为相移大小。