CN107144231A - 二次元及翘曲度检测一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种二次元及翘曲度检测一体化系统，包括检测工作台，所述检测工作台上设有由透明材质制成的检测区，所述检测区供承载待检样品，所述检测区上方设有第一光源，所述检测区下方设有第二光源，所述第二光源与所述检测区之间设有分束镜，所述第一光源发射出的光经所述检测区透射后入射到所述分束镜，所述第二光源发出的光经所述分束镜透射后入射到所述检测区上的待检样品，所述分束镜一侧的光路方向上设有成像元件，所述成像元件连接摄像元件，本发明一体化系统可以同时进行二次元检测和翘曲度检测，省时省力，检测效率高，且不需要配置多个成像元件和多个摄像元件，结构简单，成本低廉，具有广阔的市场前景。

Description

二次元及翘曲度检测一体化系统

技术领域

本发明属于光学检测领域，尤其涉及一种二次元及翘曲度检测一体化系统。

背景技术

产品或模具的二次元信息主要是指产品或模具的长、宽等基本尺寸以及其包含的孔或凹槽等其他几何尺寸，二次元信息测量是光学检测领域重要组成部分。随着现代科技的迅猛发展，尤其是电子产品的日新月异，触控屏保护玻璃作为电子产品面板的重要组成部分，受到越来越多的重视。对于触控屏保护玻璃，为达到电子产品面板的最优性能，触控屏保护玻璃的长、宽、孔等尺寸要受到严格限定。另外，在触控屏保护玻璃的制作工艺中，需要在玻璃上表面放置金属固定支撑物以保证玻璃的平行度，但由于玻璃材料与金属固定支撑物的材料属性不同，二者的膨胀系数差异很大，导致制作处理完之后玻璃本身的平整度难以保证一致，影响了触控屏保护玻璃的使用性能。因此，二次元信息检测以及翘曲度检测成为触控屏保护玻璃品质检测工作的重要环节。在这种市场背景下，如何快速且精确的测量出触控屏保护玻璃二次元和翘曲度信息，成为触控屏保护玻璃生产商和应用商关心的焦点问题。

现有市场上已经出现几种二次元检测机构及翘曲度检测机构，如中国实用新型专利ZL201620149542.X公开了一种快速二次元光学测量装置，利用该测量装置虽然能够快速且精确的测量出待检样品的二次元信息，但是该测量装置采用十个取像元件，结构比较复杂，使用时难以保证十个取像元件接收的位置信息等条件完全一致，影响了测量精度，不利于安装使用和后期维护，同时十个取像元件无疑在一定程度上增加了制造成本。中国实用新型专利ZL201320844880.1公开了一种触摸屏保护玻璃翘曲度快速测量装置，该测量装置利用五个激光三角测距仪分别测量待检样品四个角及中心点距离三角测距仪的距离，虽然能够快速地检测出触控屏保护玻璃的翘曲程度，但是需要同时配备五个激光三角测距仪，制造成本较高。更重要的是，现有技术方案均需要分别对二次元信息和翘曲度进行检测，两道检测工序需要分别进行，一道工序检测完成之后才能进行下一道工序的检测，两套检测设备需占据大面积测量空间，对检测场地有较高要求，同时两套检测设备，增加了钢化玻璃检测成本，检测时至少需要配备两个检测人员，浪费大量人力，而且这种检测方式需要对待检样品至少放置两次，增加了对待检样品造成损坏的风险，且来回移动待检样品，造成测量效率非常低。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种省时省力，检测效率高，制造成本低，检测精度高且易于使用和后期维护的二次元及翘曲度检测一体化系统。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，包括检测工作台，所述检测工作台上设有由透明材质制成的检测区，所述检测区供承载待检样品，所述检测区上方设有第一光源，所述检测区下方设有第二光源，所述第二光源与所述检测区之间设有分束镜，所述第一光源发射出的光经所述检测区透射后入射到所述分束镜，所述第二光源发出的光经所述分束镜透射后入射到所述检测区上的待检样品，所述分束镜一侧的光路方向上设有成像元件，所述成像元件连接摄像元件，所述摄像元件对所述成像元件获得的图像进行采集，所述摄像元件连接数据处理元件，所述数据处理元件对所述摄像元件采集的图像进行计算处理。

本发明所述的第一光源为LED面光源。第一光源通过设计为LED面光源，可以使第一光源发射出的光更均匀，而且检测时不会受限于待检样品的尺寸大小，使本发明可以适应于不同尺寸大小的待检样品，适用范围广。

本发明所述的检测工作台上设有密封罩，所述检测区与所述第一光源位于所述密封罩内。本发明密封罩的设置可以使检测过程在密封环境中完成，避免了杂散光的影响，提高了检测精度，同时又避免了外界灰尘对第一光源造成不良影响。

本发明所述的密封罩包括设置在所述检测工作台上的外罩框架，所述第一光源设置在所述外罩框架上，所述外罩框架上侧活动设有上盖，所述外罩框架前侧活动设有前挡板，所述前挡板能够沿着所述外罩框架前侧上下移动。本发明在外罩框架上侧活动设置上盖，可以通过开启上盖方便的对第一光源进行更换、维护，放置待检样品时，也只需要将前挡板沿着外罩框架前侧向上移动，即可将待检样品方便的放置在检测区，结构简单，操作简便。

本发明所述的外罩框架左右两侧上方均设有光源固定座，所述第一光源固定在所述光源固定座上，所述光源固定座上设有光源调节机构。光源调节机构的设置可以让操作者根据检测具体情况对第一光源进行调节，提高了本发明的易操作性和检测精度。

本发明所述的检测区上侧设有样品支撑座，待检样品放置在所述样品支撑座上，所述样品支撑座外周边尺寸小于待检样品外周边尺寸，且所述样品支撑座由柔性材料制成。本发明通过在检测区上侧设置放置待检样品的样品支撑座，方便对待检样品进行取放，且样品支撑座由柔性材料制成，不会对待检样品造成划损。

本发明所述的分束镜为5:5分光镜，使第一光源经分束镜反射的光与第二光源经分束镜投射的光比较均衡，检测精度高。

本发明所述的第二光源为显示屏，所述显示屏上显示结构特征图样，所述结构特征图样是正弦周期条纹、圆斑、棋盘格或高斯点阵的其中一种。

本发明所述的成像元件为远心镜头，检测精度高。

本发明所述的摄像元件为CCD相机，检测精度高。

本发明的有益效果是，由于本发明二次元及翘曲度检测一体化系统包括检测工作台，所述检测工作台上设有由透明材质制成的检测区，所述检测区供承载待检样品，所述检测区上方设有第一光源，所述检测区下方设有第二光源，所述第二光源与所述检测区之间设有分束镜，所述第一光源发射出的光经所述检测区透射后入射到所述分束镜，所述第二光源发出的光经所述分束镜透射后入射到所述检测区上的待检样品，所述分束镜一侧的光路方向上设有成像元件，所述成像元件连接摄像元件，所述摄像元件对所述成像元件获得的图像进行采集，所述摄像元件连接数据处理元件，所述数据处理元件对所述摄像元件采集的图像进行计算处理，因而利用本发明一体化系统可以同时对待检样品进行二次元检测和翘曲度检测，仅需要一道检测工序，省时省力，检测效率高，且不需要配置多个成像元件和多个摄像元件，结构简单，成本低廉。第一光源为LED面光源，可以使第一光源发射出的光照更均匀，检测精度高，而且检测时不会受限于待检样品的尺寸大小，使本发明可以适应于不同尺寸大小的待检样品，适用范围广。检测区与第一光源置于检测工作台上的密封罩内，可以使检测过程在密封环境中完成，不但避免了杂散光的影响，提高了检测精度，同时又避免了外界灰尘对第一光源造成不良影响。密封罩包括设置在所述检测工作台上的外罩框架，所述第一光源设置在所述外罩框架上，所述外罩框架上侧活动设有上盖，所述外罩框架前侧活动设有前挡板，所述前挡板能够沿着所述外罩框架前侧上下移动。本发明在外罩框架上侧活动设置上盖，可以通过开启上盖方便的对第一光源进行更换、维护，放置待检样品时，也只需要将前挡板沿着外罩框架前侧向上移动，即可将待检样品方便的放置在检测区，结构简单，操作简便。

附图说明

图1为本发明一体化系统整体外观示意图，也是一种使用状态示意图。

图2为本发明一体化系统内部结构示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。

图1、图2示出了本发明二次元及翘曲度检测一体化系统的一种实施例结构示意图，也是一种优选实施例示意图。如图1、图2所示的二次元及翘曲度检测一体化系统，包括检测工作台10，所述检测工作台10上设有由透明材质制成的检测区11，本实施例中所述检测区为透明玻璃，所述检测区供承载待检样品，作为优选实施方式，本实施例所述的检测区11上侧还设有样品支撑座（图中未示出），待检样品放置在所述样品支撑座上，所述样品支撑座外周边尺寸小于待检样品外周边尺寸，方便对待检样品进行取放，而且所述样品支撑座由柔性材料制成，待检样品与样品支撑座柔性接触，不会对待检样品表面造成划损，提高了使用安全性。检测区11上方设有第一光源20，所述第一光源20为二次元检测提供光照。在本实施例中，所述第一光源为LED面光源，LED面光源发射出的光照均匀，而且检测时不会受限于待检样品的尺寸大小，使本发明可以适应于不同尺寸大小的待检样品，适用范围广。优选的，所述第一光源可以为回型均匀面光源，所述回型均匀面光源由四个均匀的条型光源拼接而成，其中每个条型光源由多颗LED灯珠按一定间隔进行排布，可以调节光源发光方向和亮度，能够使本发明适应于不同的检测环境，应用范围广，检测精度高。更优选的，所述第一光源还可以是平行光源，无论待检样品距离第一光源的远近，都能保证入射至待检样品的光斑均匀一致，消除了边界效应，提高了图像对比度，检测精度进一步提高。

优选的，如图1所示，检测工作台10上还设有密封罩12，所述检测区与所述第一光源位于所述密封罩12内，可以使检测过程在密封环境中完成，避免了杂散光的影响，提高了检测精度，同时又避免了外界灰尘对第一光源造成不良影响。由图2可以看出，所述的密封罩12包括设置在所述检测工作台上的外罩框架13，所述外罩框架13左右两侧上方均设有光源固定座21，所述第一光源20固定在所述光源固定座21上，所述光源固定座上还设有光源调节机构22，可以让操作者根据检测具体情况对第一光源进行调节，提高了本发明的易操作性和检测精度。所述外罩框架13上侧活动设有上盖14，所述上盖与所述外罩框架上侧形成容置空间，所述光源固定座21与所述第一光源20位于所述容置空间内，需要对第一光源进行调整或更换时，只需要将上盖14打开即可，操作方便。如图1所示，外罩框架13前侧还活动设有前挡板15，所述前挡板能够沿着所述外罩框架13前侧上下移动。需要放置或更换待检样品时，只需要将前挡板沿着外罩框架前侧向上移动，参见图2，即可将待检样品方便的放置在检测区，结构简单，操作简便。本实施例中，所述前挡板15前端面左右两侧分别设置有滑槽16，外罩框架13上相应位置设有与滑槽相适配的轨道，滑槽16沿着轨道上下移动。

检测区11下方设有第二光源30，本实施例中所述第二光源为显示屏，显示屏连接数据处理元件，显示屏上显示由数据处理元件生成的结构特征图样，所述结构特征图样可以是正弦周期条纹、圆斑、棋盘格或高斯点阵。所述显示屏与所述检测区之间设有分束镜40，所述第一光源20发射出的光经所述检测区透射后入射到所述分束镜，所述第二光源发出的光经所述分束镜透射后入射到所述检测区上的待检样品，所述分束镜优选为透射与反射是5:5的分光镜，使第一光源经分束镜反射的光与第二光源经分束镜投射的光比较均衡，检测精度高。所述分束镜40一侧的光路方向上设有成像元件50，所述成像元件50连接摄像元件60，所述摄像元件对所述成像元件获得的图像进行采集，所述摄像元件连接数据处理元件70，所述数据处理元件对所述摄像元件采集的图像进行计算处理。本实施例中所述的成像元件50为远心镜头，所述的摄像元件为CCD相机，检测精度高。所述数据处理元件为具有数据处理软件的通用计算机。由图1可以看出，所述工作台10下方设有侧挡板17，所述侧挡板与所述工作台构成密闭空间，所述第二光源、分束镜、成像元件、摄像元件位于所述密闭空间内，可以使检测过程在密封环境中完成，避免了杂散光的影响，提高了检测精度，同时又避免了外界灰尘对第一光源造成不良影响。本实施例中，对待检样品二次元进行检测时，所述第一光源、待检样品、分束镜、成像元件、摄像元件位于第一光轴，检测翘曲度时，所述第二光源、分束镜、待检样品、成像元件、摄像元件位于第二光轴，且所述分束镜与所述第一光轴、第二光轴的夹角均为45°，检测精度高。

利用本发明一体化系统测量二次元的原理是：第一光源发出的光经待检样品后入射到分光镜、经分光镜反射后入射到成像元件成像，摄像元件对成像元件获得的图像进行拍摄，并将拍摄的图像传送给数据处理元件，由数据处理元件对载有待检样品信息的图像进行分析处理，获得待检样品的二次元信息。对翘曲度进行检测的原理和步骤是：首先将一块参考样品放置在检测区上，显示屏上显示由数据处理元件生成的结构特征图样，经分光镜透射后入射到参考样品、经参考样品反射后入射到分光镜、经分光镜反射后入射到成像元件成像并由摄像元件拍摄，将此时拍摄的图样作为参考图样；然后将待检样品放置在与参考样品同样位置处，显示屏上显示由数据处理元件生成的结构特征图样，经分光镜透射后入射到待检样品、经待检样品反射后入射到分光镜、经分光镜反射后入射到成像元件成像并由摄像元件拍摄，此时摄像元件拍摄的图像会载有待检样品的面形信息，会因为发生翘曲变形而不同于显示屏所显示的标准特征图样，变形量取决于待检样品的面形，将该载有待检样品面形信息的图像作为测量图样，最后通过数据处理元件对参考样品与待检样品之间的面形差异进行分析处理，即可获得待检样品的翘曲度。本发明通过在光路上合理设置分光镜，能够有效的对光路进行折转，使二次元检测和翘曲度检测可以共用一套成像元件和摄像元件，不但简化了整机结构，而且还可以减少制造成本，不用多次移动待检样品，省时省力，检测效率高。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本发明的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，包括检测工作台，所述检测工作台上设有由透明材质制成的检测区，所述检测区供承载待检样品，所述检测区上方设有第一光源，所述检测区下方设有第二光源，所述第二光源与所述检测区之间设有分束镜，所述第一光源发射出的光经所述检测区透射后入射到所述分束镜，所述第二光源发出的光经所述分束镜透射后入射到所述检测区上的待检样品，所述分束镜一侧的光路方向上设有成像元件，所述成像元件连接摄像元件，所述摄像元件对所述成像元件获得的图像进行采集，所述摄像元件连接数据处理元件，所述数据处理元件对所述摄像元件采集的图像进行计算处理。

2.根据权利要求1所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述第一光源为LED面光源。

3.根据权利要求1或2所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述检测工作台上设有密封罩，所述检测区与所述第一光源位于所述密封罩内。

4.根据权利要求3所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述密封罩包括设置在所述检测工作台上的外罩框架，所述第一光源设置在所述外罩框架上，所述外罩框架上侧活动设有上盖，所述外罩框架前侧活动设有前挡板，所述前挡板能够沿着所述外罩框架前侧上下移动。

5.根据权利要求4所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述外罩框架左右两侧上方均设有光源固定座，所述第一光源固定在所述光源固定座上，所述光源固定座上设有光源调节机构。

6.根据权利要求1或2所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述检测区上侧设有样品支撑座，所述待检样品放置在所述样品支撑座上，所述样品支撑座外周边尺寸小于所述待检样品外周边尺寸，且所述样品支撑座由柔性材料制成。

7.根据权利要求1或2所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述分束镜为5:5分光镜。

8.根据权利要求1或2所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述第二光源为显示屏，所述显示屏上显示结构特征图样，所述结构特征图样是正弦周期条纹、圆斑、棋盘格或高斯点阵的其中一种。

9.根据权利要求1或2所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述成像元件为远心镜头。

10.根据权利要求1或2所述的二次元及翘曲度检测一体化系统，其特征在于，所述摄像元件为CCD相机。