CN108490001B - 塑料壳体中的接触镜片的检查 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及塑料壳体中的接触镜片的检查，具体地涉及就在施加密封之前检测塑料壳体中是否存在镜片的检查系统和方法，包括：适当地整合有光学模块的高分辨率成像设备；适当地安装在镜片保持器下方的UV照明模块；适当地安装在镜片保持器上方的基于可见光LED的顶部照明模块；拍摄塑料壳体中的盐溶液中浸没的镜片的图像的检查系统；分析图像并确定镜片边缘和光学中心的特征；如果所分析的图像表明存在翻转镜片、多个镜片和折叠镜片，或不存在镜片，就决定拒收所检查的物品；如果所分析的图像表明存在以正确朝向放置的单一镜片，就决定接受所检查的物品。
Description
技术领域
本发明涉及使用多个照明模块检测并检查塑料壳体中容纳的盐溶液中悬浮的镜片的装置和方法。更具体地，本发明涉及这样的装置和方法，其就在密封工序之前检测半透明的或透明的塑料壳体中镜片是否存在、翻转、折叠、多个镜片的存在以及镜片的数量。
背景技术
本发明涉及一种自动化生产线上的检查系统。更具体地，本发明涉及检查塑料壳体中的盐溶液中浸没的镜片的装置和方法。将塑料壳体呈现给配置有多个照明模块的检查站。一些类型的塑料壳体是半透明的，另一些是透明的。由半透明材料制成的塑料壳体的扩散特性与由透明材料制成的塑料壳体不同。由于这种不同，拍摄到的镜片的图像可能显著地变化，并对在塑料壳体中可靠地检测镜片是否存在、翻转、折叠以及多个镜片的存在造成问题。
特别在试图强化镜片的边缘时，这样的系统受到某些固有限制的影响。当塑料壳体为透明时，通过强化盐溶液中悬浮的镜片的边缘，使用LED照明的检查系统通常表现良好。若干实验表明，特别当塑料壳体为半透明时，尽管使用这种照明技术检查盐溶液中悬浮的镜片，在检查工序后也检测到了空的塑料壳体、多个镜片以及翻转或折叠的镜片。
制造商希望一种组合检测镜片是否存在、翻转、折叠以及多个镜片的存在的简单而有效的检查系统，从而不仅降低成本，还使质量控制以及后续的无缺陷镜片的分离变得简单。这种处理会使制造商能够将高质量的产品输送给他们的顾客。
当前的方法通常使用统计抽样的镜片，其利用用于照明的可见LED光以及显微镜而进行人工检查，以检测翻转的镜片、多个镜片以及漂浮的镜片。
这种方法消耗大量的时间。已经发现，特别在大量生产时，由于抽样检查无法保证100％质量，并且非常容易受到人为误差影响，也不够有效，因此抽样检查还被发现使有缺陷的产品通过。得到共识的是，由于自动化系统不受到疲劳、分心或主观检查准则的变化的影响，所以设计良好的自动化检查系统比人工检查系统更能保持一致。
本发明的目的在于利用多种波长照明模块的单一装置和方法，其能够产生磨砂(frosted)或半透明的壳体中容纳的盐溶液中悬浮的接触镜片(即隐形眼镜，contactlens)的准确而可靠的图像，从而能够检查多种特征，例如镜片是否存在、翻转的镜片、多个镜片，以及对镜片的数量进行计数。
发明内容
本发明的装置和方法处理至少一些现有技术中看到的困难。
根据本发明的自动镜片检查系统包括镜片成像系统以及镜片图像分析子系统；所述镜片成像系统获取每个被检查的镜片的多个图像，所述镜片图像分析子系统分析镜片的每个图像以确定被检查的镜片是否具有一个或更多个异常。自动镜片检查系统通过启用的一个或更多个照明配置而获得对象的一个或更多个图像。在本发明的一个实施方案中，镜片检查系统检查塑料壳体中镜片的存在，翻转或错误朝向的镜片，多个镜片的存在，并且对镜片的数量进行计数，折叠的镜片，或任何前述问题的组合。
本发明的一个目的是提供用于检查盐溶液中悬浮的接触镜片的装置和方法，以检查接触镜片的存在，对镜片的数量进行计数，错误朝向的镜片，翻转或折叠的镜片。所提供的本发明构建了拍摄接触镜片的高分辨率图像的高分辨率照相机和镜头，第二照明模块以及照明控制器；所述接触镜片通过适当地安装在镜片保持器的下方的基于UV LED的照明模块照亮，所述第二照明模块设计为具有可见光LED并适当地安装在镜片保持器的上方，所述照明控制器按照软件应用中所编入的那样启动两个照明模块中所选的LED线段的照明。
本发明的进一步目的是提供利用基于紫外(Ultraviolet，UV)波长(200-400nm)LED的背光照明、基于可见光波长LED的顶光照明(400-700nm)或两者的组合而检测接触镜片的存在的装置和方法。
本发明的进一步目的是提供整合有闪光控制器(strobe controller)的装置，所述闪光控制器能够同步地或不同步地以电子方式触发多个照明模块以在任何给定的瞬间以短脉冲发射光。
本发明的另一个方面是提供用作易于整合入自动化检查系统的线上检查模块的装置。
通过优选实施方案的详细描述以及后文包括的附图，本发明的其它特征和目的会变得显而易见。
附图说明
参照说明本发明的可能布置的附图，以便于进一步描述本发明。本领域技术人员会理解，本发明的其它布置是可能的，因此，附图的特殊性不应理解为代替之前对本发明的描述的一般性。
图1为根据本发明的光学和照明系统的示图。
图2为现有技术的光学和照明系统的示图。
图3显示了由图1的本发明的系统拍摄的不具有镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B1。
图3a显示了由图2的现有技术的系统拍摄的不具有镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B1a。
图4显示了由图1的本发明的系统拍摄的包含镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B2。
图4a显示了由图2的现有技术的系统拍摄的不具有镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B2a。
图5显示了由图1的本发明的系统拍摄的具有正确朝向的镜片的镜片保持器的图像。
图6为图5的区域B3的放大图像。
图6a为图5的区域B3a的放大图像。
图7显示了由图1的本发明的系统拍摄的具有翻转的镜片的镜片保持器的图像。
图8为图7的区域B4的放大图像。
图8a为图7的区域B4a的放大图像。
图9显示了由图1的本发明的系统拍摄的具有漂浮的镜片的镜片保持器的图像。
图10为具有漂浮的镜片的镜片保持器的部分截面视图。
图11显示了具有两个镜片的镜片保持器的图像。
图12为图11的区域B5的放大图像。
图12a为图11的区域B6的放大图像。
图13显示了仅使用UV背光拍摄的不具有镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B7。
图14显示了仅使用UV背光拍摄的具有单一镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B8。
图15显示了仅使用UV背光拍摄的具有两个镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B9。
图16显示了仅使用UV背光拍摄的具有三个镜片的镜片保持器的图像，检查区域为B10。
具体实施方式
参考图1，根据所构想的本发明的实施方案，用于检测镜片是否存在、多个镜片的存在、折叠镜片和翻转镜片的系统100和方法包括照相机110，所述照相机110联接至镜头120，并适当地整合至计算机，所述计算机用于分析由照相机110拍摄的通过镜头120看到的图像。
系统整合有两个照明模块190和170。照明模块190设计为具有波长可以落入400nm与700nm之间的可见光LED，而模块170设计为具有波长可以落入200nm与400nm之间的基于紫外光的LED。照明模块190设置在待检查的对象150上方，而照明模块170设置在对象150下方。照明模块170与照相机170电子快门和闪光控制电子模块180的工作同步地发出紫外光，而照明模块190与照相机170电子快门和闪光控制电子模块180的工作同步地发出可见光。基于软件程序，计算机产生用于照明模块的闪光脉冲及用于图像拍摄的照相机快门。软件程序决定是否为两个照明模块闪光；取决于检查要求，所述闪光可以是同时的，或者在不同的时间。
进一步地，根据本发明，第一滤光器130可以布置在其照相机110的镜头120前方，由此使得进入镜头120的任何光必须首先通过第一滤光器130。因此，照相机110获得包括衰减光的图像，所述衰减光由接触镜片(即隐形眼镜，contact lens)反射或通过接触镜片，所述图像不包含来自被第一滤光器130排除的光谱的细节。本领域技术人员会认识到，第一滤光器130是放置在照相机110的镜头120前方还是后方不会影响本发明的工作。
背光UV光源170可以包括多个UV发光二极管(LED)，所述UV发光二极管以足以照亮悬浮在盐溶液160中的被检查的接触镜片150的波长发射光，所述接触镜片150和盐溶液160都被保持在容器140中。
顶光可见光LED光源190可以包括多个可见光发光二极管(LED)，所述可见光发光二极管发射光以照亮悬浮在盐溶液160中的被检查的接触镜片150，所述接触镜片150和盐溶液160都被保持在容器140中。照明模块190设计并构造为具有被组合以形成线段的LED，从而可以利用选择的线段照亮所检查的对象。LED线段可以由模块180控制，并且对于不同类型的产品可以是不同的；基于在设置检查系统时配置的产品类型，LED线段被预先确定并按处理方案(recipe)存储。
根据本发明的另一实施方案，与还能够控制亮度水平的模块180关联，基于可见光LED的照明模块190可以以不同的亮度触发，以照亮具体类型的镜片材料，从而强化受到检查的对象150的特定特征。因此，能够利用不同的滤光器130，以匹配基于可见光LED光源190的光谱。
根据本发明的另一实施方案，基于待检查的对象的需强化的特征，可以以模块190的相同亮度或不同亮度触发基于UV LED的照明模块170。因此，也能够选择不同的滤光器130，以匹配基于UV LED光源170的光谱。
根据本发明的另一实施方案，可以关闭基于UV LED的照明模块170或基于可见光LED的模块190，从而能够强化待检查的对象中的需强化的具体特征。在这种情况下，可以只利用一个照明模块以照亮受到检查的产品。因此，也能够选择不同的滤光器130，以匹配基于在图像拍摄和检查时所利用的模块的光谱。
图2中的装置涉及通常为检查接触镜片的缺陷而设计的现有技术的传统系统。图2中的装置200与图1中示出的本发明的装置100不同，其中，图2的基于可见光LED的照明模块270设置在检查对象250下方。参考图2，现有技术系统200包括照相机210，所述照相机210联接至镜头220，并适当地整合至计算机，所述计算机用于分析由照相机210拍摄的通过镜头220看到的图像。
系统整合有单一照明模块270，其设计为具有波长可以落入400nm与700nm之间的可见光LED。照明模块270设置在对象250下方。照明模块270与照相机和闪光控制电子模块280的工作同步地发出可见光。
以上对图1中示出的本发明的实施方案的详细描述主要用于清楚地理解，而不应从中理解或暗示不必要的限制。在图1中示出的本发明的优选实施方案中，若干示例将在下文描述。
图3示出了使用图1显示的装置100拍摄的空的镜片保持器的图像。在图3中，可以使用算法分析方框B1包围的区域，以使其达到一定的亮度值。取决于预先编入的检查参数(所述参数形成为具体产品类型配置的处理方案文件的一部分)，所计算出的亮度值与预先编入的亮度值相比，以确定该值对应于镜片的存在或不存在。进一步地，在图1的系统100拍摄镜片保持器的图像时，上方照明模块190的照明LED的一些所选择的线段关闭。被关闭的线段预先编入在每个产品类型的检查设置时创建的处理方案文件中。具有关闭所选择的线段的改动的照明配置图像拍摄过程得到图3中在位置30处在反射图案中具有缺口的图像。取决于关闭的LED线段，反射图案中的缺口的位置可以变化；所述反射图案包括中心大致彼此相同的虚线。在之前的描述中解释缺陷检查方法时，将解释这一现象的意义。
对图像的进一步分析可以包括检测盐溶液中悬浮的镜片的边缘。然而，通过之前的描述显然可以明白，取决于镜片的位置，镜片的边缘可能变得非常模糊，因此边缘检测可能非常困难。因此边缘检测方法是不明确的，这导致准确性和可重复性是不可靠的。
图3a示出了使用图2显示的装置200拍摄的空的镜片保持器的图像。光的亮度衰减很少或没有衰减，方框B1a包围的区域也没有明显的图案。重要的是注意到，在图2显示的现有技术系统200中，利用基于可见光LED的照明模块270来照亮受检查的镜片。
图4示出了使用装置100拍摄的具有盐溶液中悬浮的单一镜片的镜片保持器的图像。在图4中，由方框B2包围的区域示出两个明显的圆形图案。外侧虚线40为来自图1的盐溶液160的表面的反射，而内侧的双虚线42由保持器中的图1的接触镜片150的上表面和下表面的反射造成。可以注意到有两个明显的图案，其形状为分别在图像相反两侧41和43处具有缺口的两个不连续的圆环40和42。这一现象的出现是由于图1的相对于照相机110为凸状的盐溶液160的反射和图1的相对于照相机110为凹状的镜片150的反射。在之前的说明中将讨论，当检测漂浮镜片问题时，这一特殊现象特别有用。
通过使用系统100消除在传统方法中检测镜片的边缘的不一致性；其中，利用两个照明模块170和190以获得图4所显示的图像。
图4a示出了使用图2的装置200拍摄的包含单一镜片的保持器的图像。在图4a中，由方框B2a包围的区域没有显示出与图3a中由方框B1a包围的区域相比的明显的变化；所述图4a显示具有单一镜片的保持器的图像，而所述图3a显示不具有镜片的保持器的图像。图3a和图4a中显示，由系统200拍摄的图像中缺乏明显的图案，由于镜片边缘落入由系统设计中的固有限制导致的阴影区域，这使得系统200不可靠。
图5示出了通过闪光控制器180同步触发照明模块170和190而使用图1显示的装置100拍摄的镜片的图像，所述闪光控制器180通过软件应用预先配置了亮度、生效的LED线段和触发的精确时机。取决于产品类型和保持器的类型，可以将涉及闪光控制器180的参数配置并存储为处理方案，所述参数例如为照明模块触发的时机、照明的亮度以及照明的线段的选择。之后可以在设置时下载处理方案，从而能够为具体的产品类型而迅速配置检查系统。图5中方框B3指示的区域在图6中放大显示。如同之前解释的，由于通过顶光190照亮镜片造成的反射现象导致图6中看到的明显的图案，这指出保持器中存在镜片。为了检测镜片是否翻转或倒置，在由区域B3a包围的镜片的边缘进行进一步的分析。图5的区域B3a的放大图像显示在图6a中。在图6a中，明显看见两个清晰的边缘60和61。线60代表镜片的边缘，而线61代表盐溶液的边缘。与线61一起的明显的线60的存在被分析并确认为存在正确朝向的镜片。
图7显示了具有翻转或错误朝向的镜片的镜片保持器的图像。图7中方框B4指示的区域在图8中放大显示。如同之前解释的，图8中看到的明显图案显示了保持器中存在镜片。为了检测镜片是否翻转或倒置，在由区域B4a包围的镜片的边缘进行进一步的分析。图7的区域B4a的放大图像显示在图8a中。在图8a中，只明显看见一个清晰的边缘63。线63表示盐溶液的边缘。由于图8中的明显图案已表示存在镜片，因此不存在另一明显的线被确定为存在错误朝向的镜片或翻转的镜片。
图10中显示了典型漂浮镜片问题，所述图10显示了包括盐溶液160中漂浮的镜片150的镜片保持器的截面视图，盐溶液的边缘由位置404代表。漂浮镜片问题导致盐溶液失去如图1和图2的160和260分别示出的凸状的表面轮廓。这是由于图10中的镜片150没有位于镜片保持器的底部。在图10中，镜片150与盐溶液160的表面轮廓是相似的，这使得两个表面的反射图案是相似的，如同线402和403中的缺口402x和403x各自的位置所显示的。图案的这种改变被归类为漂浮镜片问题。
图11代表了由图1的系统100的顶光190和背光照明170照亮的包括两个接触镜片的镜片保持器的图像。图12为图11的方框B5的放大图像。在图12中，405和406处明显有两条黑线，这代表了两个镜片的边缘，而404代表了盐溶液的边缘。黑线的数量与保持器中的镜片的数量直接成比例。进一步地，图12a中示出的两个镜面的上表面和下表面的反射显示了多于两个环状不连续白线407；所述图12a为图11中方框B6包围的区域的放大图像。这种图案表示存在多于一个镜片。进一步地，与单一镜片图像相比，镜片中央周围的区域的亮度较低。随着镜片的数量增加，照明的亮度成比例地降低。图11中的图像表示多个镜片的清晰情况，因此根据由软件程序设定的参数，被作为缺陷拒收。
在镜片中央周围的图像中的不连续的环形之外的任何图案会被分析，并分为多类，例如倾斜、移动、折叠和多个镜片。由图1中系统100拍摄的图像可以利用基于可见光LED的顶光照明190和基于UV LED的背光照明170两者。因此通过图1中的系统100，获得显著的改善，从而在镜片的检查工序中将问题识别并分离。
使用本发明的不同的实施方案显示四个图像，所述实施方案中，仅使用基于UV的背光照明以照亮图1中的系统100的镜片150。图13、图14、图15和图16中示出的图像代表分别不具有镜片、具有一个镜片、具有两个镜片和具有三个镜片的接触镜片图像，以显示衰减和吸收的效果。用于确定镜片是否存在的灰度值被预先确定并作为参数存储在用于不同产品类型和保持器类型的处理方案文件中。在检查设置期间，涉及单一镜片和多个镜片的灰度值也被确定并存储在其各自的处理方案文件中。显然，图13中的图像的区域B7是明亮的。在分析时，图13中区域B7的亮度水平或灰度值高，这表示保持器中不存在镜片。图14、图15和图16中的图像的区域B8、B9和B10的平均灰度值分别代表存在一个、两个和三个镜片。本领域技术人员显然明白，随着镜片的数量增加，镜片中央周围的光学区域的亮度下降，这清楚地表明了增加的光衰减和吸收的现象。在检查图像时，由软件利用预先配置的与保持器中存在的镜片的数量成比例的亮度值，从而一致地并准确地拒收任何不包含镜片或包含多于一个镜片的镜片保持器。
在阅读本申请后，本领域技术人员显然可以对本发明的各个实施方案进行修改，而不超出由随附的权利要求限定的本发明的范围。根据上文可以看出，达到了本发明的若干目的，获得了其它的优点。由于可以对以上构思和方法进行许多修改而不脱离本发明的范围，因此以上说明书中包含的全部内容意在理解为说明性的，而非限定性的。
Claims (12)
1.一种用于自动检查镜片的装置，包括：
透明或半透明的塑料保持器，其用于保持盐溶液中浸没的接触镜片；
用于照亮镜片和保持器的装置，其使用安装在所述保持器的上方的基于可见光LED的照明模块以及安装在所述保持器的下方的基于UV LED的照明模块；
闪光控制器，其配置为动态关闭和开启可见光LED照明模块的所选的LED线段；
照相机，其用于拍摄由基于可见光LED的照明模块和基于UV LED的照明模块照亮的镜片和保持器的图像；
计算机，其配置为：
分析图像以识别缺陷；
对保持器中镜片的数量进行计数；
识别翻转的镜片；
识别不正确地放置的镜片；以及
检测折叠的镜片；
其中，所述闪光控制器包括检查参数的一个或更多个预先编入的处理方案，每个处理方案对应于镜片类型；
所述检查参数包括对应于镜片类型的所选的LED线段以及图像的灰度值；
镜片的数量对应于所述灰度值；
所述一个或更多个处理方案布置为基于在设置检查系统以配置检查系统时的镜片类型而进行选择。
2.根据权利要求1所述的用于自动检查镜片的装置，其中，安装在保持器上方的照明模块包括可见光谱中的LED的阵列。
3.根据权利要求1所述的用于自动检查镜片的装置，其中，安装在保持器下方的照明模块包括紫外光谱中的LED的阵列。
4.根据权利要求1所述的用于自动检查镜片的装置，其中，所述闪光控制器进一步配置为使用于照亮镜片和保持器的装置瞬时闪光。
5.根据权利要求4所述的用于自动检查镜片的装置，其中，所述闪光控制器配置为与照相机快门同步或不同步地使照亮镜片和保持器的装置瞬时闪光。
6.根据权利要求1所述的用于自动检查镜片的装置，其中，所述闪光控制器配置为使基于可见光LED的照明模块中所选的LED线段关闭。
7.根据权利要求1所述的用于自动检查镜片的装置，其中，所述照相机包括高分辨率照相机。
8.根据权利要求1所述的用于自动检查镜片的装置，其中，所述照相机和所述闪光控制器由存储在计算机中的软件程序管理。
9.一种用于自动地检查多个镜片的方法，包括以下步骤：
选择与待检查的镜片类型相对应的处理方案；
关闭第一照明模块的某些线段；
使第一照明模块和第二照明模块闪光并且触发照相机快门，其中第一照明模块和第二照明模块同步地闪光并且两个照明模块与照相机快门同步触发，以拍摄由第一照明模块和第二照明模块照亮的带有盐溶液中浸没的镜片的镜片保持器的图像；
分析所拍摄的图像以识别镜片缺陷；
通过将处理后的图像缺陷参数与软件中预设的参数相比较而将 被分析的图像的缺陷特征识别为镜片缺陷；
将任何识别出缺陷的所述镜片作为缺陷品而拒收；
其中，第一照明模块为基于可见光LED的照明模块并包括可见光谱中的LED的阵列，第二照明模块为基于UV LED的照明模块并包括紫外光谱中的LED的阵列；
其中，使第一照明模块闪光包括使所述第一照明模块的所选的线段闪光，使得线段的选择按检查参数的处理方案存储，每个处理方案对应于镜片类型；
测量图像的灰度值；
比较测量的灰度值与所述处理方案的灰度值；
所述灰度值对应于镜片保持器内的镜片数量；
拒收灰度值表示在镜片保持器内存在多于一个镜片的镜片。
10.根据权利要求9所述的用于自动地检查多个镜片的方法，进一步包括：选择性地关闭基于可见光LED的照明模块中预先编入的LED线段的步骤。
11.一种用于自动地检查多个镜片的方法，包括以下步骤：
选择与待检查的镜片类型相对应的处理方案；
关闭第一照明模块的某些线段；
使第一照明模块和第二照明模块闪光并且触发照相机快门，其中第一照明模块和第二照明模块在不同的时间闪光并且每个照明模块与照相机快门同步触发，以拍摄由第一照明模块和第二照明模块照亮的带有盐溶液中浸没的镜片的镜片保持器的至少两个图像；
分析所拍摄的图像以识别镜片缺陷；
通过将处理后的图像缺陷参数与软件中预设的参数相比较而将 被分析的图像的缺陷特征识别为镜片缺陷；
将任何识别出缺陷的所述镜片作为缺陷品而拒收；
其中，第一照明模块为基于可见光LED的照明模块并包括可见光谱中的LED的阵列，第二照明模块为基于UV LED的照明模块并包括紫外光谱中的LED的阵列；
其中，使第一照明模块闪光包括使所述第一照明模块的所选的线段闪光，使得线段的选择按检查参数的处理方案存储，每个处理方案对应于镜片类型；
测量图像的灰度值；
比较测量的灰度值与所述处理方案的灰度值；
所述灰度值对应于镜片保持器内的镜片数量；
拒收灰度值表示在镜片保持器内存在多于一个镜片的镜片。
12.根据权利要求11所述的用于自动地检查多个镜片的方法，进一步包括：选择性地关闭基于可见光LED的照明模块中预先编入的LED线段的步骤。
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