CN107782744A - 一种光栅调制的镜片疵病自动检测装置 - Google Patents

一种光栅调制的镜片疵病自动检测装置 Download PDF

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    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/958Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens

Abstract

本发明公开了一种基于光栅调制的镜片疵病自动检测方法和装置,主要采用机器视觉技术结合光栅背光调制方法对镜片疵病的快速检测、分类和定位。该装置包括图像采集装置(1)、相机固定架(2)、镜片固定架(3)、被检镜片(4)、直线丝杠导轨(5)、光栅(6)、步进电机(7)、电机驱动器(8)、运动控制卡(9)、平面背光源(10)、光源控制器(11)、主控制器(12)、暗箱(13);该方法通过移动光栅位置的方法对镜片图像进行两次采样,基于图像保序性原则对明、暗场图像进行拼接、匹配,通过对明、暗场图像中的灰度值和形态特征分析,实现对镜片疵病的分类、定位和测量,极大的提高了镜片检测的准确率和效率。

Description

一种光栅调制的镜片疵病自动检测装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种光栅调制的镜片疵病自动检测装置,特别是指采用光栅对平面背 光源进行调制,并利用机器视觉技术对镜片表面的疵病进行自动检测的装置。
背景技术
[0002] 镜片疵病检测不仅是保证出厂镜片合格率的重要环节,也是监控生产过程的有效 方法。目前,镜片疵病检测依然全部采用人工检测的方式完成,而人工检测很大程度上依赖 于检测人员的经验和技术,且易受主观因素、个体差异等因素影响,误检率较高。专利号为 201210180997.4的发明专利提出了一种利用机器视觉快速检测镜片瑕疵的方法,但该方法 无法确分镜片表面疵病类型;专利申请号为201310086231.4的发明专利公开了一种镜片疵 病检测系统,提出了采用三个机器视觉检测工位对镜片疵病就行检测,但未提及各检测工 位所涉及的具体检测指标和方法;专利号为201310543428.6和201310543198.3的发明专利 采用机器视觉方法实现对眼镜片表明疵病进行自动检测,该方法均采用低角度环形光作为 光源,一方面,环形光会导致镜片内、外圈光强不均匀,甚至产生光圈,而对于不同种类的镜 片,如近视镜、老花镜、远视镜、散光镜等,由于镜片折射率和表面曲率存在差异性,必然影 响后续图像处理算法的一致性;另一方面,该打光方式要求光源与镜片须处于同一平面,不 利于镜片的夹持和固定,影响镜片的实时在线检测效率。
发明内容
[0003] 针对人工检测和现有研宄存在的不足,本发明的目的在于提供一种可适用于不同 种类镜片的疵病快速检测装置,用于提高检测准确率和效率,为镜片在线检测提供基础。
[0004] 本发明的一种基于光栅调制的镜片疵病检测装置技术方案为:图像采集装置、相 机固定架、镜片固定架、被检镜片、直线丝杠导轨、光栅、步进电机、电机驱动器、运动控制 卡、平面背光源、光源控制器、主控制器、暗箱。
[0005] 所述的图像获取装置用于获取镜片的实时图像,通过相机固定架垂直布置于待检 镜片上方,其视场大于镜片直径且像素分辨率满足疵病最小尺寸的识别要求;所述光栅用 于调制成像光源,通过支架平行布置于相机与被检镜片之间,其整体尺寸须大于镜片的最 大直径,黑白条纹间隔尺寸视最大点疵病的成像尺寸而定;所述直线丝杠导轨、步进电机、 电机驱动器和运动控制卡组成运动控制系统硬件,用于高精度的移动光栅位置;所述的镜 片夹爪用于夹取镜片,通过支架平行布置于光栅和光源之间,使镜片保持稳定的水平状态; 所述白色面光源和光源控制器用于提供视觉检测系统的光源,所述白色面光源是由发光二 极管和高散射漫射板组成,可提供较高一直性的光照环境,其尺寸由被检镜片的最大尺寸 而定,其平行固定于被检镜片下方,所述的光源控制器用于提供稳定的光源供电电压,并可 调节光源亮度,可满足疵病检测要求;所述的主控制器用于对所述视觉获取装置所拍摄的 图像进行实时处理,获取疵病的种类、位置和大小信息,并可通过运动控制卡实现对所述运 动控制系统进行控制;所述支架用于固定检测系统中各硬件的物理位置;所述暗箱用于隔 离检测系统与外界光照,使系统处于稳定的检测环境中。
[0006] 本发明的一种基于光栅调制的镜片疵病检测方法技术方案为:(1)采用光栅对背 光源进行调制,可增强镜片表面疵病与完好区域的对比度;(2)通过直线丝杠滑台带动光栅 运动,其移动距离与光栅条纹间隔相等,通过对镜片图像采集两次即可采集镜片所有位置 的明、暗场图像;(3)检测过程中,镜片与相机之间相对位置不发生改变,根据图像保序性原 则对所采集的两幅图像中的明、暗场进行拼接;(4)在暗场图像中,通过灰度阈值分割方式 提取灰度值高于暗场条纹区域,所提取的疵病主要包括基片点、加硬点、亮斑、气泡、划伤等 缺陷,并连接同线和八邻域内的特征点,综合灰度和形态特征将疵病点进行分类;(5)在明 场图像中,通过灰度阈值分割方式提取灰度值低于暗场条纹区域,所提取的疵病主要包括 点颗粒、杂质等缺陷,并连接同线和八邻域内的特征点,综合灰度和形态特征将疵病点进行 分类。
[0007] 本发明采用上述技术方案具有以下优点:
[0008] (1)采用机器视觉技术对镜片疵病进行自动快速检测、定位和分类,可有效的提高 镜片品质检测的效率;
[0009] (2)采用平面底部背光源提供高均匀度光照环境,并结合光栅对背光进行调制,构 建明、暗间隔视场,疵病中部分疵病具有散光性,在暗场背景下具有发亮特征;疵病中部分 疵病具有阻光性,在明场背景下具有发暗特征,该打光方式可有效的适应不同类别镜片的 检测;
[0010] (3)通过直线丝杠滑台运动与图像采集相结合,采集两幅镜片图像,基于图像保序 性原则可对镜片明、暗场图像进行拼接,获取镜片在明、暗场下的全景图像;
[0011] (4)对明、暗场图像进行处理,可对具有阻光和散光特性的疵病实现同步检测,结 合灰度信息和形态信息实现对镜片疵病的自动识别和分类。
附图说明
[0012] 以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
[0013] 图1是本发明检测装置的结构视图。
具体实施方式
[0014] 如图1所示,一种光栅调制的镜片疵病自动检测装置,包括1.图像采集装置、2.相 机固定架、3.镜片固定架、4.被检镜片、5.直线丝杠导轨、6.光栅、7.步进电机、8.电机驱动 器、9.运动控制卡、10.平面背光源、11.光源控制器、12.主控制器、13.暗箱及图像采集,图 像采集装置1通过相机固定架2垂直固定于装置顶端,并通过USB3.0接口与主控制器12相 连,图像采集装置1与被检镜片4、光栅6和平面面光源10的中心线在同一垂直面上;被检镜 片4通过镜片固定架5固定平行固定于图像采集装置1和光栅6之间;光栅6平行固定于直线 丝杠导轨5上,其位置位于被检镜片4和平面背光源10之间,以步进电机7为传动装置,通过 电机驱动器8和运动控制卡9与主控制器12相连,实现图像明暗场交替拍摄的功能;平面背 光源10固定于装置最下端,并由光源控制器11调节其光照强度。

Claims (6)

1.一种光栅调制的镜片疵病自动检测装置,包括图像采集装置(D、相机固定架(2)、镜 片固定架⑶、被检镜片(4)、直线丝杠导轨(5)、光栅(6)、步进电机(7)、电机驱动器(8)、运 动控制卡(9)、平面背光源(10)、光源控制器(11)、主控制器(12)、暗箱(13)。
2.根据权利要求一所述的图像获取装置(1)用于获取镜片的实时图像,通过相机固定 架(2)垂直布置于待检镜片上方,其视场大于镜片直径且像素分辨率满足疵病最小尺寸的 识别要求。
3.根据权利要求一所述的所述光栅(6)用于调制成像光源,固定于直线丝杠导轨上,并 平行安装于相机与被检镜片之间,其整体尺寸须大于镜片的最大直径,黑白条纹间隔尺寸 视最大点疵病的成像尺寸而定。
4. 所述直线丝杠导轨(5)、步进电机(7)、电机驱动器(8)和运动控制卡(9)组成运动控 制系统硬件,用于高精度的移动光栅位置;
5. 所述平面背光源(1〇)和光源控制器(11)用于提供视觉检测系统的光源,所述白色面 光源是由发光二极管和高散射漫射板组成,可提供较高一致性的光照环境,其尺寸由被检 镜片的最大尺寸而定,其平行固定于被检镜片下方,所述的光源控制器用于提供稳定的光 源供电电压,并可调节光源亮度,可满足疵病检测要求。
6. 所述的主控制器(丨2)用于对所述视觉获取装置所拍摄的图像进行实时处理,获取疵 病的种类、位置和大小信息,并可通过运动控制卡(9)实现对所述运动控制系统进行控制。
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