CN108548825A - 一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置及方法，装置包括：检测台，检测台用于承载待检测的透明平板；所述检测台固定连接有照明装置、且两个照明装置分别位于检测台的相邻两侧；照明装置发射出的线性光源平行于透明平板，并穿过透明平板；在检测台的上方设置有图像采集装置，用于向下采集透明平板在通过照明装置的二维侧向照光之后的图像。方法包括：根据缺陷处的折射率与透明平板的折射率不同而产生全反射或折射，在图像处理阶段根据灰度值的变化梯度来确定缺陷的存在，由机器视觉技术进行快速高效处理判别。本发明能够精确的检测出透明平板是否存在细小微小的缺陷，对缺陷位置进行准确地定位。

Description

一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置及方法

技术领域

本发明涉及透明平板的缺陷检测，对于透明平板中的裂纹、气泡等缺陷检测效果特别适用，尤其适用于电子设备用到的透明平板缺陷检测方面。

背景技术

随着技术的进步，现在的产品都是在往精品的方向发展，人们对产品的要求也越来越高，产品设计者也更加注重用户体验。透明平板材料不管是用来装饰，还是用来做电子设备的屏幕或者保护层更是需要严格把控产品质量。人们在对透明平板缺陷检测的时候通常会想到利用光源进行辅助检测，这样检测的效果会比较好。

通常的照明方式，采用背照光方式中的正透视的照明方式，采用基于灰度直方图的阈值分割算法和边缘检测图像分割算法相结合，比较理想的将气泡裂纹缺陷从透明平板背景中分割出来，形成完整的缺陷目标。

例如：周波等人2017年08月01日公布的《一种玻璃基板内缺陷检测方法及装置(公开号：CN106996937A)》，采用的背照光方式，将光源和摄像装置分别设置在待检测玻璃基板板面的相对两侧。

同样，郑媛等人在2010年公布的《用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷的方法及系统(公开号：CN101887030A)》，公开了一种多个光源多个检测通道的检测方法，采用背照光方式中的透视照明方式，该方式用于检测比较明显的缺陷效果，但对于细小微小的缺陷，容易产生漏检，并且装置也比较复杂。

而本方法是目前还没有人提出的一种基于二维侧向入射光的透明平板缺陷检测方法，这种基于侧向入射光的方法可以检测非常细小微小的缺陷，满足人们对产品品质更高的要求。

发明内容

本发明提供了一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置及方法，本发明能够精确的检测出透明平板是否存在细小微小的缺陷，并通过图像处理对缺陷位置进行准确地定位，详见下文描述：

一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，所述装置包括：检测台，

所述检测台用于承载待检测的透明平板；所述检测台固定连接有照明装置、且两个照明装置分别位于检测台的相邻两侧；

照明装置发射出的线性光源平行于透明平板，并穿过透明平板；在检测台的上方设置有图像采集装置，用于向下采集透明平板在通过照明装置的二维侧向照光之后的图像。

其中，所述图像采集装置为一个时，具有可移动功能；所述图像采集装置为多个时，为固定的模式，从多个角度采集待检测透明平板的图像。

进一步地，所述照明装置用于提供二维侧向光源，包括：光源支架，

在所述光源支架上设置有光源高度调节运动机构和光源强度调节电路，光源高度调节运动机构上设置有光源水平调节运动机构，光源强度调节电路连接光源。

优选地，所述光源的亮度可调、以及光源的水平位置和垂直位置可调，用于将平行光线入射进待检测透明平板中。

优选地，所述光源采用短波光源，利于微小缺陷的检测。

具体实现时，相邻两侧的光线从透明平板相邻两侧射入，从相对的另外两侧射出。

一种基于二维光照的透明平板缺陷检测方法，所述检测方法包括以下步骤：

二维侧向光源中的第一入射光由光源产生，第二入射光由另一光源产生；

相邻两侧的第一入射光、第二入射光从透明平板的相邻两侧射入，从相对的另外两侧射出第一出射光和第二出射光；

根据缺陷处的折射率与透明平板的折射率不同而产生全反射或折射，导致缺陷处的光照强度与无缺陷处的光照强度不同，由于光照强度不同，在图像处理阶段根据灰度值的变化梯度来确定缺陷的存在，由机器视觉技术进行快速高效处理判别。

进一步地，所述机器视觉技术包括：

图像处理部分、图像的读入、图像信号的预处理、以及缺陷判断。

具体实现时，所述缺陷判断具体为：

将预处理之后的图像数据与标准无缺陷的图像数据进行差分处理，根据差分结果与缺陷阈值进行判断，得出结论。

本发明提供的技术方案的有益效果是：

1、本发明能够检测出细小微小的缺陷，对裂纹检测效果明显、通过图像处理对缺陷位置进行准确地定位；

2、本发明能够降低图像算法的复杂度，提高检测效率和检测质量；

3、本发明基于机器视觉检测和二维侧向照光的方法，提高了透明平板缺陷检测的效率和高精度的检测质量。

附图说明

图1为一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置的结构示意图；

图2为照明装置2的结构示意图；

图3为图像采集装置3的结构示意图；

图4为一种基于二维光照的透明平板缺陷检测方法的流程图；

图5为入射光源、出射光源的示意图。

附图中，各部件代表的列表如下：

1：检测台； 2：照明装置；

3：图像采集装置； 4：透明平板；

21：光源支架； 22：光源高度调节运动机构；

23：光源水平调节运动机构； 24：光源强度调节电路；

241：光源驱动电路； 242：电源；

25、251、252：光源； A：第一入射光；

B：第二入射光； C：第一出射光；

D：第二出射光。

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，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例1

一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，参见图1，该检测装置包括：检测台1、两个照明装置2、及图像采集装置3，检测台1用于承载待检测的透明平板4；检测台1固定连接有照明装置2、且两个照明装置2分别位于检测台1的相邻两侧；图像采集装置3位于检测台1的上方，光照时用于向下采集透明平板4的缺陷。

具体实现时，本发明实施例对检测台1的结构、材料不做任何限制，只要能实现上述功能的检测平台均可。

参见图2，照明装置2用于提供二维侧向光源，包括：光源支架21、光源高度调节运动机构22、光源水平调节运动机构23、光源强度调节电路24和光源25。

具体实现时，在光源支架21上设置有光源高度调节运动机构22，光源高度调节运动机构22上设置有光源水平调节运动机构23，光源强度调节电路24也设置在光源支架21上，光源25连接光源强度调节电路24。

进一步地，光源高度调节运动机构22、以及光源水平调节运动机构23的结构可以相互滑动，也可以相互固定，本发明实施例对此不做限制，只要能实现上述功能的机械结构均可。

其中，光源强度调节电路24包括：光源驱动电路241以及电源242。

本发明实施例通过采用二维侧向光源，使得侧向光照会凸显缺陷处的亮度，易于图像缺陷检测的处理。

参见图3，图像采集装置3用于采集透明平板4通过照明装置2的二维侧向照光之后的图像，图像采集装置3包括：CMOS相机31、上位计算机32、以及其内部的计算软件。

具体实现时，CMOS相机31优选为2000万像素以上的CMOS相机，上位计算机32优选为i5以上的上位计算机，4G内存和高性能的GPU。

其中，待检测透明平板4置于固定的检测台1上，图像采集装置3可固定可移动。

综上所述，本发明实施例提供的透明平板缺陷检测装置，通过基于机器视觉检测和二维侧向照光的方式，提高了透明平板缺陷检测的效率和高精度的检测质量。

实施例2

一种基于二维光照的透明平板缺陷检测方法，该检测方法是与实施例1中的检测装置对应，参见图4和图5，该检测方法包括以下步骤：

101：二维侧向光源25中的第一入射光A由光源251产生，第二入射光B由光源252产生；

即，检测台1的相邻两侧置以相同的两个光源，即光源251和光源252。光源251和光源252的亮度可调，以及光源251和光源252的水平位置和垂直位置可调，其目的是为了将平行光线入射进待检测透明平板4中。

102：透过透明平板4之后分别为第一出射光C和第二出射光D；

即，相邻两侧的第一入射光A、第二入射光B从透明平板4的相邻两侧射入，从相对的另外两侧射出第一出射光C和第二出射光D。

103：根据缺陷处的折射率与透明平板4的折射率不同而产生全反射或折射，导致缺陷处的光照强度与无缺陷处的光照强度不同，由于光照强度不同，在图像处理阶段可以根据灰度值的变化梯度来确定缺陷的存在，可由机器视觉技术进行快速高效处理判别。

其中，上述机器视觉技术具体为：图像处理部分、图像的读入、图像信号的预处理，缺陷判断等。

具体实现时，上述预处理的步骤包括：通过图像矫正然后进行帧累加，再进行中值滤波对图像信号做处理。

上述缺陷判断的步骤包括：将预处理之后的图像数据与标准无缺陷的图像数据进行差分处理，根据差分结果与缺陷阈值进行判断，得出结论。

其中，上述标准无缺陷的图像数据、以及缺陷阈值根据实际应用中的需要进行设定，具体实现时，本发明实施例对此不做限制。

综上所述，本发明实施例通过采用二维侧向光照使得透明平板中微小缺陷的检测灵敏很高，能够非常好的满足各种各样的透明平板生产过程中的缺陷检测需求，本发明实施例优选透明平板为厚度均匀的透明平板。

实施例3

本发明实施例是将多个CMOS相机31(即摄像装置)固定在若干个角度，进行多角度图像采集，最后将采集的多个图像均传给上位计算机32，由上位机32进行多角度图像联合分析，即将多个角度采集的图像分别进行缺陷检测，各个角度均没有缺陷则认为透明平板4(例如：最典型的玻璃平板)没有缺陷，反之任一角度有缺陷则认为有缺陷。

具体实现时，本发明实施例将两个相交的光源(251和252)置于待检测透明平板4的相邻两侧，待检测透明平板4放置于检测台1上，使光源(251和252)发出的光平行于待检测透明平板4，并透过透明平板4射出去，若干个CMOS相机31处于检测台1上方的几个位置，用于图像的采集。

为了提高检测精度与检测效果，优选光源(251和252)为正交的光源，图像采集环境应在暗场环境中采集，光源(251和252)优选采用短波光源，有利于微小缺陷的检测。

具体实现时，本发明实施例对CMOS相机31的数量不做限制，根据实际应用中的需要进行设定，当CMOS相机31的数量为多个时，可将透明平板4发生漏检的可能性降到最低，提高了检测精度。

综上所述，本发明实施例通过采用二维侧向光照使得透明平板中微小缺陷的检测灵敏很高，能够非常好的满足各种各样的透明平板生产过程中的缺陷检测需求。

实施例4

本发明实施例是将单个CMOS相机31通过多角度移动，进行多角度图像采集，最后将采集的多个图像均传给上位机32，由上位机32进行多角度图像联合分析，即将多个角度采集的图像分别进行缺陷检测，各个角度均没有缺陷则认为透明平板4没有缺陷，反之任一角度有缺陷则认为有缺陷。

具体实现时，本发明实施例将两个相交的光源(251和252)置于待检测透明平板4的相邻的两个侧向，待检测透明平板4放置于检测台1上，使光源(251和252)发出的光平行于待检测透明平板4并透过透明平板射出去，CMOS相机31通过多角度移动可以处于检测台1上方的几个位置，用于图像的采集。

为了提高检测精度与检测效果，优选光源(251和252)为正交的光源，图像采集环境应在暗场环境中采集，光源(251和252)优选采用短波光源，有利于微小缺陷的检测。

具体实现时，本发明实施例对拍摄的角度数量不做限制，根据实际应用中的需要进行设定，当拍摄的角度数量为多个时，可将透明平板4发生漏检的可能性降到最低，提高了检测精度。

综上所述，本发明实施例通过采用二维侧向光照使得透明平板中微小缺陷的检测灵敏很高，能够非常好的满足各种各样的透明平板生产过程中的缺陷检测需求。

本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，其特征在于，所述装置包括：检测台，

所述检测台用于承载待检测的透明平板；所述检测台固定连接有照明装置、且两个照明装置分别位于检测台的相邻两侧；

照明装置发射出的线性光源平行于透明平板，并穿过透明平板；在检测台的上方设置有图像采集装置，用于向下采集透明平板在通过照明装置二维侧向照光之后的图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，其特征在于，

所述图像采集装置为一个时，具有可移动功能。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，其特征在于，

所述图像采集装置为多个时，为固定的模式，从多个角度采集待检测透明平板的图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，其特征在于，所述照明装置用于提供二维侧向光源，包括：光源支架，

在所述光源支架上设置有光源高度调节运动机构和光源强度调节电路，光源高度调节运动机构上设置有光源水平调节运动机构，光源强度调节电路连接光源。

5.根据权利要求4所述的一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，其特征在于，

所述光源的亮度可调、以及光源的水平位置和垂直位置可调，用于将平行光线入射进待检测透明平板中。

6.根据权利要求5所述的一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，其特征在于，

所述光源采用短波光源，利于微小缺陷的检测。

7.根据权利要求1所述的一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置，其特征在于，

相邻两侧的光线从透明平板相邻两侧射入，从相对的另外两侧射出。

8.一种用于权利要求1-7中任一权利要求所述的一种基于二维光照的透明平板缺陷检测装置的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括以下步骤：

二维侧向光源中的第一入射光由光源产生，第二入射光由另一光源产生；

相邻两侧的第一入射光、第二入射光从透明平板的相邻两侧射入，从相对的另外两侧射出第一出射光和第二出射光；

根据缺陷处的折射率与透明平板的折射率不同而产生全反射或折射，导致缺陷处的光照强度与无缺陷处的光照强度不同，由于光照强度不同，在图像处理阶段根据灰度值的变化梯度来确定缺陷的存在，由机器视觉技术进行快速高效处理判别。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于，所述机器视觉技术包括：

图像处理部分、图像的读入、图像信号的预处理、以及缺陷判断。

10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，所述缺陷判断具体为：

将预处理之后的图像数据与标准无缺陷的图像数据进行差分处理，根据差分结果与缺陷阈值进行判断，得出结论。