CN107957425A - 透明材料缺陷检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明材料缺陷检测系统及方法，该系统包括：至少一个检测单元，包括成像装置和组合光源，成像装置用于对透明材料进行成像扫描；组合光源，用于提供多种照明模式；至少一个面镜成像组件，用于对透明材料缺陷进行虚拟成像；传送装置，用于使得透明材料与检测单元间产生相对移动；控制器，用于控制各种照明模式的分时切换及成像装置的图像采集；处理器，与控制器及至少一个成像装置通信连接。其实现了对透明材料缺陷的多通道图像采集，相较于现有的缺陷检测系统，极大地丰富了图像采集的信息量，提高了缺陷信息的准度和精度，提高了透明材料缺陷的检出率和识别率，便于后续对产品缺陷的具体三维位置的分析及产品的缺陷种类分析。
Description
技术领域
本发明涉及透明材料检测领域，特别地，涉及一种透明材料缺陷检测系统及方法。
背景技术
在透明材料(如平板玻璃、无机玻璃、有机玻璃、亚克力等)生产过程中，质量控制是一个重要环节。目前，很多生产工艺没有自动化检测设备，靠人工检测控制质量。但人工检测缺陷的方法存在如下问题：如漏检，误检等，对玻璃产出质量控制标准不一致，主观因素多；不能实时得到所需质量数据，不便于质量数据的统计、查询；检出的效率低，自动化程度低，成本高。
现有技术中亦存在一些透明材料自动检测设备，虽然检测设备可检测到透明材料的缺陷，但无法在线识别出缺陷所在透明材料内的三维相对位置，无法适用于表面粗糙、凹凸不平等异形透明材料，使用者无法获得缺陷在透明材料的直观分布，无法对非平板透明材料进行检测。然而，缺陷在材料中的三维相对位置是指导分析缺陷成因、指导材料生产工艺的调整和材料成品分等分级的重要指标。为了对产品进行上述相关分析，往往需要离线取样缺陷，然而离线分析透明材料的缺陷的三维相对位置导致其实时性差、反应速度慢，且大大影响生产作业效率及产品成品率。
为了从源头上改善透明材料生产的质量问题，亟需设计一种新型的透明材料缺陷检测系统，以满足在线对透明材料的缺陷的三维相对位置的实时检测。更进一步地，亟需提供一种适用于表面粗糙、凹凸不平等异形透明材料的检测系统和方法。
发明内容
本发明提供了一种透明材料缺陷检测系统及方法，以解决现有的透明材料的缺陷检测系统采集的图像数据受限、无法满足高精度缺陷检测需求的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供一种透明材料缺陷检测系统，包括：
至少一个检测单元，其包括成像装置和组合光源，成像装置用于对透明材料进行成像扫描；组合光源，用于给透明材料进行缺陷检测时通过分时切换照明提供多种照明模式；
至少一个面镜成像组件，用于与至少一个检测单元配合，辅助至少一个成像装置对透明材料进行联合成像模式下的成像扫描；
传送装置，用于使得透明材料与检测单元间产生相对移动；
控制器，用于控制组合光源照明模式的分时切换及至少一个成像装置在相应照明模式下的图像采集；
处理器，与控制器及至少一个成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收至少一个成像装置生成的图像数据。
进一步地，组合光源包括：反射亮光源、反射暗光源、透射亮光源、透射暗光源及远射暗光源中的一种或者多种。
进一步地，成像装置包括用于收集光信号并将光信号转换为电信号的成像组件，成像组件为CCD线阵成像组件或者CMOS线阵成像组件或者其他线阵成像组件；
面镜成像组件为低透光率镀膜反光镜。
进一步地，成像装置的数量为多个，多个成像装置设置于透明材料的上方和/或下方。
进一步地，面镜成像组件设有用于控制其角度的角度切换机构，角度切换机构用于在控制器控制下切换面镜成像组件工作以进入联合成像模块式或者面镜成像组件不工作以进入成像装置独立工作对应的独立成像模式。
进一步地，透明材料为平板透明材料或者表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料。
进一步地，至少一个成像装置在控制器的控制下对透明材料在不同照明模式照明时进行连续扫描，得到关于透明材料的P个图像采集通道；
其中，P为图像采集通道数量，x为成像装置数量，k为面镜成像组件数量，N为照明模式数量。
进一步地，本发明处理器还包括：
缺陷判断模块，用于根据接收的多个图像采集通道对应的各图像数据，并判定出透明材料表面和/或内部的缺陷。
进一步地，本发明处理器还包括：
三维定位模块，用于获取缺陷对应的三维相对位置信息和透明材料对应的三维建模图形，构建出缺陷在透明材料中的三维分布图。
根据本发明的另一方面，还提供一种透明材料缺陷检测方法，包括：
控制组合光源照射透明材料，通过组合光源间的不同组合分时切换提供不同的照明模式；
传送装置使透明材料相对组合光源、至少一个成像装置和至少一个面镜成像组件相对移动；
控制至少一个成像装置在透明材料被照明时对其进行连续扫描，从而使得至少一个成像装置在独立成像模式和联合成像模式下与组合光源构成关于透明材料的P个图像采集通道；
其中，P为图像采集通道数量，x为成像装置数量，k为面镜成像组件数量，N为照明模式数量。
进一步地，在独立成像模式下，对于平板透明材料，获得缺陷的实像信息、自身镜面反射面中成像的缺陷虚像信息，对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，获得缺陷的实像信息；
在联合成像模式下，对于平板透明材料，获得缺陷的实像信息、自身镜面反射面中成像的缺陷虚像信息、缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息，对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，获得缺陷的实像信息及缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息。
本发明具有以下有益效果：
本发明透明材料缺陷检测系统及方法，通过引入至少一个面镜成像组件，使得检测单元在控制器的控制下具有独立成像模式及联合成像模式，且配合组合光源的提供的多种照明模式，可以实现对透明材料缺陷的多通道图像采集，相较于现有的缺陷检测系统，极大地丰富了图像采集的信息量，提高了缺陷信息的准度和精度，提高了透明材料缺陷的检出率和识别率，便于后续对产品缺陷的具体三维位置的分析及产品的缺陷种类分析，利于提高透明材料的在线加工质量，具有广泛的应用价值。
本发明透明材料缺陷检测系统及方法，通过引入至少一个面镜成像组件，使得检测单元可以适应表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料、透明液体，突破现有技术仅适用于平板透明材料的局限。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例透明材料缺陷检测系统的结构示意图；
图2是本发明优选实施例透明材料中缺陷成像的原理示意图。
附图标记：
1、成像装置；2、镜头；3、反射亮光源；4、反射暗光源；
5、透射暗光源；6、透射亮光源；7、远射暗光源；8、计算机；
9、相机与光源同步控制器；10、低透光率镀膜反光镜；
11、同步控制器通信线缆；12、相机数据通信线缆；13、同步控制器通信线缆；
14、反射亮光源光线；15、反射暗光源光线；16、透射暗光源光线；
17、透射亮光源光线；18、远射暗光源光线；19、被检测透明材料；
R1、缺陷；M1、透明材料下表面；M2、反光镜下表面；
VI1、缺陷在透明材料下表面的镜像；VI2、缺陷在反光镜的镜像。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明优选实施例提供了一种透明材料缺陷检测系统，本实施例透明材料缺陷检测系统包括：
至少一个检测单元，其包括成像装置和组合光源，其中，成像装置用于对透明材料进行成像扫描；组合光源，用于给透明材料进行缺陷检测时提供多种照明模式；
至少一个面镜成像组件，用于与至少一个检测单元配合，辅助至少一个成像装置对透明材料进行联合成像模式下的成像扫描；
传送装置，用于使得透明材料与至少一个检测单元间产生相对移动；
控制器，用于控制组合光源照明模式的分时切换及至少一个成像装置在相应照明模式下的对被测透明材料进行扫描；
处理器，与控制器及至少一个成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收至少一个成像装置生成的图像数据。
本实施例检测系统通过引入至少一个面镜成像组件，使得成像装置在控制器的控制下具有独立成像模式及联合成像模式，且配合组合光源的提供的多种照明模式，可以实现对透明材料缺陷的多通道图像采集，能捕获透明材料表面和/或内部缺陷在不同照明模式、成像模式下的多通道图像数据，并且通过控制成像模式的变化，抓拍透明材料表面和/或内部缺陷在面镜成像组件中的缺陷影像，从而克服了现有技术中仅适于平板透明材料的局限。相较于现有的缺陷检测系统，极大地丰富了图像采集的信息量，提高了缺陷信息的准度和精度，提高了透明材料缺陷的检出率和识别率，便于后续对产品缺陷的具体三维位置的分析及产品的缺陷种类分析，利于提高透明材料的在线加工质量，具有广泛的应用价值。
图1示出了根据本发明检测原理的用于检测被检测透明材料19表面上和/或内部的缺陷及三维相对位置的缺陷检测系统实施例对应的结构示意图。其中，成像装置1包括用于收集光信号并将光信号转换为电信号的成像组件，成像组件为CCD线阵成像装置或者CMOS线阵成像组件或者其他线阵成像组件。优选地，成像装置1还集成相应图像处理功能，输出相关缺陷数据信息等。本实施例中，成像装置1可在被检测透明材料19上方，也可在下方，或上下方同时部署。成像装置1的前端设有用于汇聚光线以便于图像采集的镜头2。本实施例中，面镜成像组件采用低透光率镀膜反光镜10。低透光率镀膜反光镜10安装位置受成像装置1和组合光源的影响，位置应以不遮光，便于图像采集为宜。本实施例中，成像装置1和/或面镜成像组件的数量根据需要合理配置，本实施例仅示意出一组成像装置1和一组面镜成像组件，但需要说明的是，其他实施方式并不限于此，本领域技术人员可以对其数量进行合理的扩展及延伸，其均在本发明的保护范围之内。
在本实施例中，被检测透明材料19可以是无机玻璃、有机玻璃、亚克力、透明液体或任何其他透明材料，可以为平板、柱状或其它任意形状，例如浮法玻璃带、汽车玻璃、手机面板玻璃、玻璃柱等。
本实施例中，传送装置(图1未示出)用于让被检测透明材料19在低透光率镀膜反光镜10和成像装置1之间产生相对移动。例如，如图1中所示，通过将被检测透明材料19相对于低透光率镀膜反光镜10和成像装置1移动来产生上述相对移动。也可以通过相对于被检测透明材料19移动低透光率镀膜反光镜10和成像装置1来获得上述相对移动。例如当被检测的透明材料质量很大、尺寸很大、形状特殊时，移动低透光率镀膜反光镜10和成像装置1要比移动被检测透明材料19更容易。本实施例中的传送装置包括例如滑架、步进电机、传送带、支撑架等。出于示例而非限制的目的，本实施例中将假设组合光源、低透光率镀膜反光镜10和成像装置1保持固定，如图1所示，假定被检测透明材料19沿平面图的垂直方向以速度V匀速运动。
如图1所示，在本实施例中，组合光源由5个光源组成，设置在被检测透明材料19上方和/或下方，即明场光源：反射亮光源3、透射亮光源6；暗场光源：反射暗光源4、透射暗光源5、远射暗光源7。
反射亮光源3与成像装置1部署在同一侧，位于被检测透明材料19上方，打开反射亮光源3，反射亮光源光线14发出后，沿箭头方向照射到被检测透明材料19上，经透明材料反射后进入成像装置1，此时反射亮光源3相对于成像装置1对透明材料进行反射明场照明，此照明模式类别为反射明场照明模式，本文中将反射亮光源3与成像装置1组成的反射通道称为1A通道。由于明场照明模式对透明材料中的畸变和折射不均匀非常敏感，因而可利用1A通道检测被检测透明材料19内部的气泡、结石、粘锡、凹点、凸点、变形等缺陷；利用透明材料镜面反射的特性，还可检测被检测透明材料19表面的气泡、灰尘、结石、粘锡、凹点、凸点、变形等缺陷。除非另行说明，本文所称打开某种组合光源中某个光源或某几个光源，其它光源均关闭。
继续参照图1所示，打开透射亮光源6，透射亮光源光线17发出后，沿箭头方向照射到被检测透明材料19上，经透明材料透射后进入成像装置1，此时透射亮光源6相对于成像装置1对透明材料进行透射明场照明，此照明模式类别为透射明场照明模式，本文中将透射亮光源6与成像装置1组成的透射通道称为2A通道。同样可利用2A通道检测被检测透明材料19内部的气泡、结石、粘锡、凹点、凸点、变形等缺陷。
继续参照图1所示，打开反射暗光源4，反射暗光源光线15发出后，沿箭头方向照射到被检测透明材料19上，经漫射和折射后才能有少量光线进入成像装置1，此时反射暗光源4相对于成像装置1对透明材料进行反射暗场照明，此照明模式类别为反射暗场照明模式，本文中将反射暗光源4与成像装置1组成的漫射通道称为3A通道。成像装置1基本上在黑暗的环境下，仅能检测到被检测透明材料19在暗场照明模式下缺陷的漫射或散射图像信息，作为明场检测通道的有益补充。
继续参照图1所示，打开透射暗光源5、远射暗光源7及各光源间组合，依次形成4A、5A、6A、8A、9A、10A、11A、12A、13A、14A、15A、16A、17A、18A、19A、20A、21A、22A、23A、24A、25A、26A、27A、28A、29A、30A、31A，共计31个通道。其中，透射暗光源5发出的光线为透射暗光源光线16，远射暗光源7发出的光线为远射暗光源光线18。
需要说明的是：组合光源在面镜成像组件的配合下，经控制器控制，通过不同组合分时切换可提供五类照明模式，即反射明场照明模式、透射明场照明模式、反射暗场照明模式、透射暗场照明模式和混合照明模式。本实施例中，反射明场照明模式指光源与成像装置部署在透明材料的同侧，同一垂直于透明材料平面的立面上，且成像装置镜头正对光源的反射光路上，这样光线经反射后进入成像装置，成像装置采集到明亮的图像，此类照明光源统称为反射明光源；透射明场照明模式指光源与成像装置分别部署在透明材料的上下两侧，同一垂直于透明材料平面的立面上，且成像装置镜头正对光源透射的光路上，这样光线经透射后进入成像装置，成像装置采集到明亮的图像，此类照明光源统称为透射明光源；反射暗场照明模式指光源与成像装置部署在透明材料同侧，同一垂直于透明材料平面的立面上，但成像装置镜头不在光源的反射光路上，这样光线经漫射和散射后进入成像装置，此类照明光源统称为反射暗光源；透射暗场照明模式指光源与成像装置分别部署在透明材料上下两侧，同一垂直于透明材料平面的立面上，但成像装置镜头不在光源的透射光路上，这样光线经漫射和散射后进入成像装置，此类照明光源统称为透射暗光源；混合照明模式指当明场光源和暗场光源同时存在时形成的照明模式。
本实施例中，优选地，组合光源采用LED灯带，寿命长，而且可以获得更高的亮度。此外，在实施例中，处理器生成指令经控制器使得与成像装置对应的多个检测通道并不同时工作，从而避免了多通道间的干扰。参见图1，本实施例中，处理器为计算机8，控制器为相机与光源同步控制器9。计算机8经相机数据通信电缆12与一个或者多个成像装置通信连接，以接收多通道的图像数据。计算机8经同步控制器通信电缆13和相机与光源同步控制器9连接，以对其传递控制指令。
优选地，面镜成像组件设有用于控制其角度的角度切换机构，角度切换机构用于在控制器控制下切换面镜成像组件工作以进入联合成像模块式或者面镜成像组件不工作以进入成像装置独立工作对应的独立成像模式。
继续参照图1所示，本实施例检测系统，在开启低透光率镀膜反光镜10，按上述光源开启组合模式，又增加32个检测通道，对应称为1B、2B、3B、4B、5B、6B、8B、9B、10B、11B、12B、13B、14B、15B、16B、17B、18B、19B、20B、21B、22B、23B、24B、25B、26B、27B、28B、29B、30B、31B。总计算公式如下：
需要说明的是：本实施例中，至少一个成像装置在控制器的控制下对透明材料在不同照明模式照明时进行连续扫描，得到关于透明材料的P个图像采集通道；
其中，P为图像采集通道数量，x为成像装置数量，k为面镜成像组件数量，N为照明模式数量。
本实施例组合光源中各类光源的数量可以为一个或者多个，组合光源在控制器的控制下的照明模式数量N的计算公式如下：
其中，N为照明模式数量，n为组合光源中光源数量。
本实施例检测系统，在独立成像模式下，对于平板透明材料，成像装置在透明材料被照明时进行连续扫描，获得缺陷的实像信息、自身镜面反射面中成像的缺陷虚像信息，对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，因其表面粗糙、凹凸不平，自身镜面反射面成像信息常常飘忽不定，缺陷虚像信息存在数量倍增、大小变化、重叠、飘移、相互干扰、配对困难等现象，往往只能获得缺陷的实像信息；在联合成像模式下，对于平板透明材料，成像装置在透明材料被照明时进行连续扫描，除了可获得缺陷的实像信息，虚像信息，由于增加面镜成像组件，还将获得缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息。而对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，除了可获得缺陷的实像信息，还将获得缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息，从而创造性解决异形透明材料缺陷检测的难题。
本实施例检测系统，除了在独立成像模式下采集透明材料的图像信息外，还可以通过联合成像模式采集更多的图像信息，且在联合成像模式下采集的信息量至少是现有的信息量的1.5倍，综合使用独立成像模式及联合成像模式，本发明采集信息量至少是现有技术的采集信息量的2.5倍。
优选地，本实施例中，处理器还包括：
缺陷判断模块，用于根据接收的多个图像采集通道对应的各图像数据，并判定出透明材料表面和/或内部的缺陷。
本实施例检测系统，在照明模式、成像模式的变换下，获得关于被测透明材料的多通道检测数据，其信息量至少为现有技术的2.5倍，大大减少透明材料缺陷误判和漏检的可能性，从而提高透明材料缺陷的检出率和识别率；多通道检测数据能够提供透明材料内和/或表面有关缺陷的分布、位置信息、大小、形状、颜色等用于缺陷分类分级的信息，或关键参数。依此检测数据，可以准确地计算出缺陷是位于透明材料的上表面、内部还是下表面，且还能进一步得出内部缺陷在透明材料内的深度，从而计算出透明材料中缺陷的三维相对位置，计算缺陷密度；还可以准确可靠地检测并分类基板上诸如划伤、脏迹、沾锡、锡点、碎屑等的表面缺陷以及诸如气泡、光变畸点、槽底泡、结石、节瘤等内部缺陷。
优选地，本实施例处理器还包括：
三维定位模块，用于获取缺陷对应的三维相对位置信息和透明材料对应的三维建模图形，构建出缺陷在透明材料中的三维分布图。
具体地，根据本实施例的检测结果进行大数据分析，可以对产品进行质量分级，并与相关智能设备协同在生产线上对产品进行自动分拣。可选地，利用分析结果智能评测透明材料生产线的质量稳定性，并依此对相关生产工艺进行优化、改造等。可选地，利用获取到缺陷数据三维相对位置信息和透明材料的三维建模图形，绘制出缺陷在透明材料中三维分布。
需要特别说明的是，本实施例中的光源可为半导体光源，也可为普通光源；光谱范围无限制，但需处于成像装置的感光范围之内；光源可选择为单色光也可为白光。在本示例中，5个光源不同时开通，而是通过相机与光源同步控制器9对组合光源进行分时切换实现对被检测透明材料19进行照明，成像装置1则连续实时扫描，交替获取各照明模式下的缺陷数据信息，当然照明模式交替，并不是穷尽所有光源组合，也不需按固定的顺序，而是根据检测要求选取几种最佳的照明模式，如1A、1B、2A、2B。为了控制成像装置1和反射亮光源3、反射暗光源4、透射暗光源5、透射亮光源6、远射暗光源7的工作时序，在图1的缺陷与三维分布检测系统中提供了相机与光源同步控制器9。相机与光源同步控制器9作为外部触发源用于控制照明组件、成像组件中每一个的触发时序。相机与光源同步控制器9可以包括任何类型的脉冲触发器，例如但不限于，编码器。检测过程中，相机与光源同步控制器9感测基板被检测透明材料19的位移并控制各光源和成像装置1的操作，使得在一个工作周期内完成一次所有通道的检测。
参见图2，开启低透光率镀膜反光镜10、反射亮光源3后，1A检测通道所抓拍的图像，RI为成像装置1抓拍的被检测透明材料19中缺陷的实像；VI1为成像装置1抓拍的被检测透明材料19缺陷RI在自身镜面反射面M1中形成的虚像；VI2为成像装置1抓拍的被检测透明材料19缺陷RI在低透光率镀膜反光镜10中形成的虚像。对于平板透明材料，被检测透明材料19底部离低透光率镀膜反光镜10的距离D(m1,m2)相对固定，因为D(ri,m1)＝D(m1,vi1)，D(ri,m2)＝D(m2,vi2)，则D(ri,m1)＝D(ri,m2)-D(m1,m2)，开启联合成像模式的采集数据可以对未开启的数据进行校正，从而更为准确计算出缺陷在透明材料中的深度，大小，三维相对位置等信息，当整个透明材料的检测完成后，利用获取到缺陷三维相对位置和透明材料的三维建模图形，绘制出缺陷在透明材料中的三维分布，同时还可利用D(ri,m1)小于某个设定值时，判断缺陷处于下表面或表层，D(ri,m1)大于某一设置值时，缺陷位置上表面，否则缺陷位于透明材料内部。对于粗糙、不平等异形透明材料，由于被检测透明材料19底部离低透光率镀膜反光镜10的距离D(m1,m2)不固定，同样被检测透明材料19缺陷RI在自身镜面反射面M1中形成的虚像VI1也会飘忽不定，由于开启低透光率镀膜反光镜10，则有D(ri,m2)＝D(m2,vi2)，从而得到缺陷在透明材料中的相对于低透光率镀膜反光镜10深度，得到相对于低透光率镀膜反光镜10的三维位置，大小等信息，当整个透明材料的检测完成后，利用获取到缺陷三维相对位置和透明材料的三维建模图形，同样绘制出缺陷在透明材料的三维分布。
显然，对于平板透明材料，通过独立成像模式下A系列通道采集的缺陷数据可绘制出缺陷在透明材料中的三维相对位置，其精确度不如以独立成像模式下A系列通道和联合成像模式下B系列通道协同采集的缺陷数据为基础绘制的三维相对位置；对于粗糙、不平等异形透明材料，必须开启联合成像模式下B系列采集通道，才能绘制出较为精确的缺陷在透明材料中的三维分布图。另外，对于粗糙、不平等异形透明材料，在A系列通道检测模式下，被检测透明材料19缺陷RI在自身镜面反射面M1中形成的虚像VI1会飘忽不定，仅能采集到缺陷RI的实像，很难计算出缺陷的深度；在B系列通道检测模式下，可以采集到缺陷RI的实像，缺陷RI在低透光率镀膜反光镜10形成的虚像RI2，对A通道检测模式的合理补充，优选的，对于粗糙、不平等异形透明材料，应优先开启B通道检测模式。
实验显示，本实施例的该缺陷及三维相对位置检测系统还能够对气泡、结石、划伤、碎屑、粘锡、疖瘤等各种缺陷进行准确的识别和分类，由于提供多种不同的照明模式、成像模式选择，多角度校正缺陷数据，消除检测中的相互间的干扰，克服透明材料表面灰尘、粘锡等对缺陷检测和分类结果的影响，解决了表面粗糙、不平，甚至异形透明材料缺陷及三维相对位置的检测难题。与现有技术相比，缺陷的大小、位置、形状、深度更为精准，缺陷检出率和识别率更高，更好的适应表面粗糙、不平，甚至异形透明材料的缺陷检测与三维分布检测。
需要注意的是，本发明的上述示例仅仅是出于例示和说明的目的，而非旨在将本发明限制在所公开的具体形式内。本领域技术人员通过阅读本说明书，完全能够构想出各种形式的修改和变型。例如，在本发明的缺陷检测系统中，成像组件不限于一个，可以为多个，也可部署在透明材料下方，组合光源数量不限于5个，可为灯带，成像组件也可为多个，角度可变化。
根据本发明的另一方面，还提供一种透明材料缺陷检测方法，包括：
控制组合光源照射透明材料，通过组合光源间的不同组合分时切换提供不同的照明模式；
传送装置使透明材料相对组合光源、至少一个成像装置和至少一个面镜成像组件相对移动；
控制至少一个成像装置在透明材料被照明时对其进行连续扫描，从而使得至少一个成像装置在独立成像模式和联合成像模式下与组合光源构成关于透明材料的P个图像采集通道；
其中，P为图像采集通道数量，x为成像装置数量，k为面镜成像组件数量，N为照明模式数量。
优选地，在独立成像模式下，对于平板透明材料，获得缺陷的实像信息、自身镜面反射面中成像的缺陷虚像信息，对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，获得缺陷的实像信息；
在联合成像模式下，对于平板透明材料，获得缺陷的实像信息、自身镜面反射面中成像的缺陷虚像信息、缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息，对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，获得缺陷的实像信息及缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息。
本实施例检测方法，在照明模式、成像模式的变换下，获得关于被测透明材料的多通道检测数据，其信息量至少为现有技术的2.5倍，大大减少透明材料缺陷误判和漏检的可能性，从而提高透明材料缺陷的检出率和识别率；多通道检测数据能够提供透明材料内和/或表面有关缺陷的分布、位置信息、大小、形状、颜色等用于缺陷分类分级的信息，或关键参数。依此检测数据，可以准确地计算出缺陷是位于透明材料的上表面、内部还是下表面，且还能进一步得出内部缺陷在透明材料内的深度，从而计算出透明材料中缺陷的三维相对位置，计算缺陷密度；还可以准确可靠地检测并分类基板上诸如划伤、脏迹、沾锡、锡点、碎屑等的表面缺陷以及诸如气泡、光变畸点、槽底泡、结石、节瘤等内部缺陷。
优选地，根据本实施例检测方法的检测结果进行大数据分析，可以对产品进行质量分级，并与相关智能设备协同在生产线上对产品进行自动分拣。可选地，利用分析结果智能评测透明材料生产线的质量稳定性，并依此对相关生产工艺进行优化、改造等。可选地，利用获取到缺陷数据三维相对位置信息和透明材料的三维建模图形，绘制出缺陷在透明材料中三维分布。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种透明材料缺陷检测系统，其特征在于，包括：
至少一个检测单元，其包括成像装置和组合光源，所述成像装置用于对所述透明材料进行成像扫描；所述组合光源，用于给所述透明材料进行缺陷检测时提供多种照明模式；
至少一个面镜成像组件，用于与所述至少一个检测单元配合，辅助至少一个成像装置对所述透明材料进行联合成像模式下的成像扫描；
传送装置，用于使得所述透明材料与所述检测单元间产生相对移动；
控制器，用于控制所述组合光源各种照明模式的分时切换及所述至少一个成像装置在相应照明模式下的图像采集；
处理器，与所述控制器及所述至少一个成像装置通信连接，用于生成控制指令给所述控制器并接收所述至少一个成像装置生成的图像数据。
2.根据权利要求1所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述组合光源包括：反射亮光源、反射暗光源、透射亮光源、透射暗光源及远射暗光源中的一种或者多种。
3.根据权利要求1所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述成像装置包括用于收集光信号并将光信号转换为电信号的成像组件，所述成像组件为CCD线阵成像组件或者CMOS线阵成像组件或者其他线阵成像组件；
所述面镜成像组件为低透光率镀膜反光镜。
4.根据权利要求3所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述成像装置的数量为多个，多个所述成像装置设置于所述透明材料的上方和/或下方。
5.根据权利要求4所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述面镜成像组件设有用于控制其角度的角度切换机构，所述角度切换机构用于在所述控制器控制下切换所述面镜成像组件工作以进入联合成像模块式或者所述面镜成像组件不工作以进入所述成像装置独立工作对应的独立成像模式。
6.根据权利要求1所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述透明材料为平板透明材料或者表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料。
7.根据权利要求1所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述至少一个成像装置在所述控制器的控制下对所述透明材料在不同照明模式照明时进行连续扫描，得到关于所述透明材料的P个图像采集通道；
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其中，P为图像采集通道数量，x为成像装置数量，k为面镜成像组件数量，N为照明模式数量。
8.根据权利要求1所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述处理器还包括：
缺陷判断模块，用于根据接收的多个图像采集通道对应的各图像数据，并判定出所述透明材料表面和/或内部的缺陷。
9.根据权利要求8所述的透明材料缺陷检测系统，其特征在于，
所述处理器还包括：
三维定位模块，用于获取所述缺陷对应的三维相对位置信息和所述透明材料对应的三维建模图形，构建出所述缺陷在所述透明材料中的三维分布图。
10.一种透明材料缺陷检测方法，其特征在于，包括：
控制组合光源照射所述透明材料，通过组合光源间的不同组合分时切换提供不同的照明模式；
传送装置使所述透明材料相对所述组合光源、至少一个成像装置和至少一个面镜成像组件相对移动；
控制所述至少一个成像装置在所述透明材料被照明时对其进行连续扫描，从而使得所述至少一个成像装置在独立成像模式和联合成像模式下与所述组合光源构成关于所述透明材料的P个图像采集通道；
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其中，P为图像采集通道数量，x为成像装置数量，k为面镜成像组件数量，N为照明模式数量。
11.根据权利要求10所述的透明材料缺陷检测方法，其特征在于，
在独立成像模式下，对于平板透明材料，获得缺陷的实像信息、自身镜面反射面中成像的缺陷虚像信息，对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，获得缺陷的实像信息；
在联合成像模式下，对于平板透明材料，获得缺陷的实像信息、自身镜面反射面中成像的缺陷虚像信息、缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息，对于表面粗糙、凹凸不平的异形透明材料，获得缺陷的实像信息及缺陷在面镜成像组件中成像的缺陷虚像信息。
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