CN108362713A - 一种光学检测成像系统 - Google Patents
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Abstract
一种光学检测成像系统，该系统采用多角度组合光源为盖板玻璃，尤其是手机盖板玻璃进行高精度、全自动的检测。针对手机盖板玻璃外观缺陷的多样性，设计了多角度组合光源，组合光源中的每一条光源的角度、位置、波长均可选，适配不同的缺陷检测；组合光源中的每一条光源可通过频闪控制器进行频闪控制。该系统通过光源频闪实现了高集成度的设计，布局结构紧凑、稳定、便于调节，可用于盖板玻璃外观的全自动检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种盖板玻璃(CG，Cover Glass)外观检测的成像系统，更特别的说，是一种针对盖板玻璃，尤其是手机盖板玻璃的外观质量(是否含有划伤、崩边、点类缺陷等)进行高效率、全自动检测的光学检测成像系统。
背景技术
目前，市场上常用的盖板玻璃，尤其是手机盖板玻璃，外观检测大部分还是用人工检测，暗室、无尘环境中，人眼在特定的照明条件下判断手机盖板玻璃外观是否合格。人工检测有一定的优势，这是因为人眼是目前世界上最精密的光学成像系统，并且有极大的灵活性，但是，人工检测也存在很大的弊端，例如，检测效率低下；检测结果有很大的主观性，因人而异；长期在该条件下工作对检测工人的视力等身心健康等造成危害；检测人员的流动性大，新的合同的检测人员的培养需要耗费很大的精力和财力；人员流动对工厂造成的经济损失，等等。这些显而易见的弊端促使了全自动检测设备的研发与问世。但是盖板玻璃精度较高，缺陷品相各异，使得目前市面上很难有满足检测规范的检测设备。针对这种空缺，我们设计了一种光学检测成像系统。
为了能够对手机盖板玻璃的全部缺陷品相进行全自动检测，需要解决一些技术问题：(1)手机盖板玻璃外观检测中，不同缺陷成像的光学条件不同；需要光源、相机与手机盖板玻璃之间有不同的角度配合；(2)不同缺陷的光学检测成像所需的光的波长不同；(3)检测系统的高集成度设计，降低冗余性；(4)检测系统的合理性设计，稳定高效，易用性强，便于操作，测量精度高。
发明内容
本发明为了解决上述问题，设计了一种光学检测成像系统。本系统的光学照明采用多角度模式，满足不同品相缺陷的照明需求；光学照明系统中的光源为多条独立光源的组合结构，每条光源均可替换，并可选不同的波长，灵活性高；整个照明系统采用频闪控制技术，系统集成度高，大大降低了工位冗余，提高了检测效率。
本发明的光学检测成像系统，包括多角度组合光源1、多角度组合光源2、相机3、相机4、工件5、直线运动装置6，其中，每片待检测的盖板玻璃被称之为1个工件；
多角度组合光源1、多角度组合光源2分别位于工件5的上下两侧；相机3、相机4也分别位于工件5的上下两侧；
多角度组合光源1由1条或多条光源组合而成，光源数量可根据检测需求设定，分别定义为光源A、光源B……光源N，光源A出射的光线1-1a、光源B出射的光线1-2a……光源N出射的光线1-na组合为多角度组合光源1出射的光线1a；多角度组合光源2与多角度组合光源1的原理、结构均相同，多角度组合光源2由1条或多条光源组合而成，光源数量可根据检测需求设定，分别定义为光源A’、光源B’……光源N’，光源A’出射的光线2-1a、光源B’出射的光线2-2a……光源N’出射的光线2-na组合为多角度组合光源1出射的光线2a；
多角度组合光源1出射光线1a汇聚的直线与多角度组合光源2出射光线2a汇聚的直线均位于工件5所处的平面上，上述两条汇聚的直线可根据检测需求设置重合或分离；
光源A、光源B至光源N可以均为线性光源，环绕同一条轴心平行分布，并且到该条轴心的距离均相等，相互之间的距离可根据检测需求而定；光源A出射的光线1-1a、光源B出射的光线1-2a......光源N出射的光线1-na均汇聚于轴心上，也即多角度组合光源1出射的光线1a为汇聚光，出射后汇聚于轴心上；光源A’、光源B’至光源N’可以均为线性光源，环绕同一条轴心平行分布，并且到该条轴心的距离均相等，相互之间的距离可根据检测需求而定；光源A’出射的光线2-1a、光源B’出射的光线2-2a......光源N’出射的光线2-na均汇聚于轴心上，也即多角度组合光源2出射的光线2a为汇聚光，出射后汇聚于轴心上；
相机3和相机4分别位于工件5的上下两侧，并与垂直方向呈一定的角度；相机的光轴与多角度组合光源1出射光线1a或多角度组合光源2出射光线2a汇聚的直线相交于工件5所处的平面上；
工件5位于直线运动装置6上，可随直线运动装置6作线性往返运动；
多角度组合光源1中的光源A、光源B……光源N，以及多角度组合光源2中的光源A’、光源B’……光源N’的发光波长均可单独设计，根据检测需求可设计为白光、蓝光、红光、红外、紫外等波长；光源亮度高，均匀性好，能够为工件5提供高亮、高均匀的照明；
多角度组合光源1中光源A、光源B……光源N和多角度组合光源2中光源A’、光源B’……光源N’均可通过频闪控制器实现频闪效果；
多角度组合光源1和多角度组合光源2发出的光线分别为1a和2a，经过工件5折射、反射后，形成光线5a、5b，并被相机3和相机4接收；相机3和相机4捕获并记录工件5的图像；
本发明的优点在于：
(1)采用多角度多角度组合光源，为工件检测提供多角度的照明；
(2)多角度多角度组合光源中的光源波长可单独设计，满足不同品相缺陷的光学检测需求；
(3)多角度组合光源采用频闪控制，将多光源检测集成在一个工位上，检测系统的结构紧凑、集成度高；
(4)多角度组合光源中的光源相互独立，拆装组合方便，便于装配调试；
(5)本发明采用频闪控制，降低了检测时间，检测效率高；
附图说明
图1是本发明一种频闪控制光学检测成像系统的结构框图；
图2a是本发明一种频闪控制光学检测成像系统的多角度组合光源1的结构框图，图2b是多角度组合光源2的结构框图；
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参阅图1示出的一种光学检测成像系统的结构框图。
本发明的光学检测成像系统，包括多角度组合光源1、多角度组合光源2、相机3、相机4、工件5、直线运动装置6，其中，每片待检测的盖板玻璃被称之为1个工件；
多角度组合光源1、多角度组合光源2分别位于工件5的上下两侧；相机3、相机4也分别位于工件5的上下两侧；
多角度组合光源1由1条或多条光源组合而成，光源数量可根据检测需求设定，分别定义为光源A、光源B……光源N，光源A出射的光线1-1a、光源B出射的光线1-2a……光源N出射的光线1-na组合为多角度组合光源1出射的光线1a(图2a所示)；多角度组合光源2与多角度组合光源1的原理、结构均相同，多角度组合光源2由1条或多条光源组合而成，光源数量可根据检测需求设定，分别定义为光源A’、光源B’……光源N’，光源A’出射的光线2-1a、光源B’出射的光线2-2a……光源N’出射的光线2-na组合为多角度组合光源1出射的光线2a(图2b所示)；
多角度组合光源1出射光线1a汇聚的直线与多角度组合光源2出射光线2a汇聚的直线均位于工件5所处的平面上，上述两条汇聚的直线可根据检测需求设置重合或分离。
光源A、光源B至光源N可以均为线性光源，环绕同一条轴心平行分布，并且到该条轴心的距离均相等，相互之间的距离可根据检测需求而定；光源A出射的光线1-1a、光源B出射的光线1-2a......光源N出射的光线1-na均汇聚于轴心上，也即多角度组合光源1出射的光线1a为汇聚光，出射后汇聚于轴心上；光源A’、光源B’至光源N’可以均为线性光源，环绕同一条轴心平行分布，并且到该条轴心的距离均相等，相互之间的距离可根据检测需求而定；光源A’出射的光线2-1a、光源B’出射的光线2-2a......光源N’出射的光线2-na均汇聚于轴心上，也即多角度组合光源2出射的光线2a为汇聚光，出射后汇聚于轴心上。
相机3和相机4分别位于工件的上下两侧，并与垂直方向呈一定的角度；相机的光轴与多角度组合光源1出射光线1a或多角度组合光源2出射光线2a汇聚的直线相交于工件5所处的平面上；
工件5位于直线运动装置6上，可随直线运动装置6作线性往返运动；
多角度组合光源1中的光源A、光源B……光源N，以及多角度组合光源2中的光源A’、光源B’……光源N’的发光波长均可单独设计，根据检测需求可设计为白光、蓝光、红光、红外、紫外等波长；光源亮度高，均匀性好，能够为工件5提供高亮、高均匀的照明；
多角度组合光源1中光源A、光源B……光源N和多角度组合光源2中光源A’、光源B’……光源N’均可通过频闪控制器实现频闪效果；
多角度组合光源1和多角度组合光源2发出的光线分别为1a和2a，经过工件5折射、反射后，形成光线5a、5b，并被相机3和相机4接收；相机3和相机4捕获并记录工件5的图像；
在实施例中，首先搭建了附图1所示系统。在实施例中，直线运动装置6可选用运动托辊或传送带等传动结构；相机3、相机4可选用线阵相机，并配用镜头；多角度组合光源1、多角度组合光源2中的光源A、光源B……光源N、光源A’、光源B’……光源N’可选用高亮线光源；并调整光源位姿使多条光源出射的光线汇聚到同一条直线上，且该条直线位于工件5所处的平面上；调整相机使其视场中心正对光源出射的光线汇聚的直线。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的调整和设计，都应涵盖在本发明的权利要求书的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种光学检测成像系统，包括多角度组合光源1、多角度组合光源2、相机3、相机4、工件5、直线运动装置6；
多角度组合光源1、多角度组合光源2分别位于工件5的上下两侧；相机3、相机4也分别位于工件5的上下两侧；
多角度组合光源1和多角度组合光源2发出的光线分别为1a和2a，经过工件5折射、反射后，形成光线5a、5b，并分别被相机3和相机4接收；相机3和相机4捕获并记录工件5的图像；
工件5位于直线运动装置6上，可随直线运动装置6作线性往返运动。
2.根据权利要求1所述的光学检测成像系统，所述的相机3和相机4分别位于工件5的上下两侧，并与垂直方向呈一定的角度；相机的光轴与多角度组合光源1出射光线1a或多角度组合光源2出射光线2a汇聚的直线相交于工件5所处的平面上。
3.根据权利要求1或2所述的光学检测成像系统，所述的多角度组合光源1由1条或多条光源组合而成，光源数量可根据检测需求设定，分别定义为光源A、光源B……光源N，光源A出射的光线1-1a、光源B出射的光线1-2a……光源N出射的光线1-na组合为多角度组合光源1出射的光线1a；多角度组合光源2与多角度组合光源1的原理、结构均相同，多角度组合光源2由1条或多条光源组合而成，光源数量可根据检测需求设定，分别定义为光源A’、光源B’……光源N’，光源A’出射的光线2-1a、光源B’出射的光线2-2a……光源N’出射的光线2-na组合为多角度组合光源1出射的光线2a；多角度组合光源1出射光线1a汇聚的直线与多角度组合光源2出射光线2a汇聚的直线均位于工件5所处的平面上，上述两条汇聚的直线可根据检测需求设置重合或分离。
4.根据权利要求3所述的光学检测成像系统，光源A、光源B……光源N可以均为线性光源，环绕同一条轴心平行分布，并且到该条轴心的距离均相等，相互之间的距离可根据检测需求而定；光源A出射的光线1-1a、光源B出射的光线1-2a......光源N出射的光线1-na均汇聚于轴心上，也即多角度组合光源1出射的光线1a为汇聚光，出射后汇聚于轴心上；光源A’、光源B’……光源N’可以均为线性光源，环绕同一条轴心平行分布，并且到该条轴心的距离均相等，相互之间的距离可根据检测需求而定；光源A’出射的光线2-1a、光源B’出射的光线2-2a......光源N’出射的光线2-na均汇聚于轴心上，也即多角度组合光源2出射的光线2a为汇聚光，出射后汇聚于轴心上。
5.根据权利要求3所述的光学检测成像系统，所述的多角度组合光源1中的光源A、光源B……光源N的发光波长以及多角度组合光源2中的光源A’、光源B’……光源N’的发光波长均可单独设计。
6.根据权利要求4所述的光学检测成像系统，所述的多角度组合光源1中的光源A、光源B……光源N的发光波长以及多角度组合光源2中的光源A’、光源B’……光源N’的发光波长均可单独设计。
7.根据权利要求3-6任一项所述的光学检测成像系统，所述的多角度组合光源1和多角度组合光源2中光源A-N、光源A’-N’均可实现频闪控制，与相机配合，实现单次运动的多缺陷全检。
8.根据权利要求7所述的的光学检测成像系统，所述频闪控制均可通过频闪控制器实现频闪效果。
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