CN108896578A - 基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，包括：成像装置，用于对透明部件进行成像扫描；积分笼照明装置，用于提供360°立体无影照明；支撑装置，用于安装固定积分笼照明装置、成像装置；传送装置，用于使透明部件从积分笼照明装置内平稳地穿过；控制器，连接积分笼照明装置和成像装置，用于控制积分笼照明装置实现照明模式的转换和/或光谱的变换，以及用于控制成像装置在透明部件被照明时对其进行连续扫描以获取各通道成像数据；数字图像处理装置，与控制器及成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收成像装置生成的图像数据，使成像装置对每种照明通道形成独立的影像，以及进行图像分析、识别缺陷。

Description

基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统

技术领域

本发明涉及透明部件缺陷检测领域，特别地，涉及一种基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统。

背景技术

现有的缺陷检测系统，包括激光器、摄像头、计算机和图像处理装置，被检材料放置于载物平台上，摄像头位于载物平台上方，摄像头与计算机相连，计算机内置图像处理装置。激光器位于被检材料的一侧，其发出的光束经玻璃后以一定光路射出，计算机控制摄像机对被检材料正面进行拍摄，拍摄获得的图像由计算机采集并由图像处理装置进行识别。此种缺陷检测系统由于激光器固定于被检材料一侧，其位置固定，只能对缺陷进行粗略检测，导致检出率和识别率非常低。

为解决上述问题，业界出现另一种可实现多角度照明和多角度成像的缺陷检测系统，其在被检材料的周围设置多组光源，每组光源从不同角度照向被检材料，通过采用多个光源从不同角度依次对被检材料进行照明，采用同一摄像头对不同照明条件下的图像进行采集，对被检材料进行多角度成像。这种检测系统在检测过程中多角度照明下容易出现成像阴影和视角盲点，以及在此背景下产生缺陷隐匿、逃逸现象，导致检测结果的复杂性和不确定性，以及导致的成本增加。

发明内容

本发明提供了一种基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，以解决现有的检测系统采用多角度照明与多角度检测容易出现成像阴影和视角盲点的技术问题，以及由此而增加的复杂性和不确定性。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，用于对透明部件表面和/或内部缺陷在不同照明模式下进行一站式检测，检测系统包括：成像装置，用于对透明部件进行成像扫描；积分笼照明装置，用于为进入其中的透明部件提供360°立体无影照明；支撑装置，用于安装固定积分笼照明装置、成像装置；传送装置，用于使透明部件从积分笼照明装置内平稳地穿过；控制器，连接积分笼照明装置和成像装置，用于控制积分笼照明装置实现照明模式的转换和/或光谱的变换，以及用于控制成像装置在透明部件被照明时对其进行连续扫描以获取各通道成像数据；数字图像处理装置，与控制器及成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收成像装置生成的图像数据，按照分时切换顺序重组各通道影像数据，使成像装置对每种照明通道形成独立的影像，以及进行图像分析、识别透明部件缺陷。

进一步地，积分笼照明装置包括漫射照明装置和积分笼，漫射照明装置用于为积分笼提供漫射光源，积分笼为内壁涂有漫反射材料的空腔笼体；漫射照明装置包括多个光源组合成圆面形、矩形或其它适于检测需要的形状，光源前置粗糙表面的透明材料，多个光源发出的光经透明材料的粗糙表面无规则地向各个方向反射并弥漫地射向不同方向，从而形成漫反射光源；控制器与漫射照明装置的各光源连接，用于控制各光源间的不同组合分时切换照明和光谱变换，以提供多种不同的照明模式；同一积分笼中安装至少一个漫射照明装置；积分笼的笼壁上开设有用于安装漫射照明装置的光源孔、用于供透明部件通过的传送入口与传送出口、以及用于供成像装置对进入积分笼内的透明部件进行成像扫描的至少一个检测孔。

进一步地，传送入口的中心与传送出口的中心之间的连线，简称中心连线，中心连线穿过积分笼的笼心，使得被测透明部件穿过积分笼腔体时，正好穿过笼心，获得均匀度高的照明环境；中心连线与检测孔对应的成像装置的聚焦中线共平面，且呈夹角设置；亦即，布置于对应检测孔处的成像组件的聚焦中线，与被测透明部件的传送方向共平面，且呈夹角设置。

进一步地，成像装置包括检测孔处部署的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件；成像组件部署方式为以下之一或组合：成像组件嵌入式部署在积分笼壁上，正对积分笼内腔进行扫描成像；成像组件部署在积分笼外，正对积分笼内腔进行扫描成像；成像组件采用CCD线阵成像组件、CCD面阵成像组件、CMOS线阵成像组件或者CMOS面阵成像组件。

同一积分笼中至少开设一个检测孔，检测孔的类型为以下之一或组合：根据检测孔处成像组件获取图像的角度，分为斜角检测孔、垂直检测孔和笼心垂直检测孔；斜角检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈所需夹角，且与传送方向共平面，这样成像组件从斜角捕获被测透明部件穿过腔体的影像；垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈直角，且与传送方向共平面，这样成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过腔体的影像；笼心垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线穿过笼心，与传送方向或传送面呈直角或呈0°，且与传送方向共平面，成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过笼心的照明均匀度高的影像。

积分笼的检测模式为以下至少之一：积分笼的检测模式根据被测透明部件被检测视面的数量分为单面检测模式、面对面检测模式、邻侧面检测模式、三面检测模式、双对面检测模式、六面检测模式以及其它任意多面组合检测模式，根据产品检测需要设计；单面检测模式指在积分笼的任一视面开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件同一视面进行成像扫描；面对面检测模式指在积分笼任意两个相对的视面上分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件两个相对视面进行成像扫描；邻侧面检测模式指在积分笼任意两个相邻的视面分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件两个相邻视面进行成像扫描；三面检测模式指在面对面检测模式基础上，增加任一视面的检测；双对面检测模式指在面对面检测模式基础上，再增加一组面对面检测模式；六面检测模式指在在积分笼的上下视面、左右视面、前后视面上分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件六个视面进行成像扫描；其它任意多面检测模式指在六面检测模式的基础上，再在积分笼任意多个面上分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件多个面进行成像扫描。

传送装置为用于使透明部件依靠自身重力相对从积分笼内自由落体穿过的重力型传送装置或为用于使透明部件依靠机械手传送穿过积分笼的机械手式传送装置，重力型传送装置包括传送带式重力型传送装置、机械手式重力型传送装置、混合式重力型传送装置中任一种；重力型传送装置对应的积分笼的传送入口与传送出口呈上下设置于同一竖直线上，且传送入口开设于积分笼笼壁的顶部、传送出口开设于积分笼笼壁的底部。

传送带式重力型传送装置包括入口传送带、入口滑落装置、出口接住装置和出口传送带，入口传送带位于积分笼上方，入口滑落装置设置于传送入口处并衔接入口传送带和传送入口，出口接住装置设置于传送出口处并衔接传送出口和位于积分笼下方的出口传送带；机械手式重力型传送装置包括设置于传送入口附近并位于积分笼外的入口机械手、设置于传送出口附近并位于积分笼外的出口机械手，入口机械手用于抓取被测透明部件从传送入口放入积分笼，出口机械手用于在传送出口外接住自传送出口跌落的被测透明部件；混合式重力型传送装置包括入口机械手、出口机械手、入口滑落装置、出口接住装置、入口传送带和出口传送带，入口传送带位于积分笼上方，入口滑落装置设置于传送入口处，入口机械手设置于入口传送带与入口滑落装置之间、用于自入口传送带抓取被测透明部件直接放入传送入口或放入入口滑落装置，出口接住装置设置于传送出口处，出口传送带位于积分笼下方，出口机械手设置于出口接住装置与出口传送带之间、用于在传送出口或者出口接住装置处接住跌落的被测透明部件并放至出口传送带；机械手式传送装置包括设置于传送入口附近并位于积分笼外或内的入口机械手、设置于传送出口附近并位于积分笼外或内的出口机械手，入口机械手用于抓取被测透明部件从传送入口递入积分笼内，出口机械手用于伸入积分笼内接收来自对面的入口机械手递过来的被测透明部件，入口机械手及出口机械手伸入积分笼内的位置位于成像装置的成像扫描区域以外，相对成像装置，被测透明部件犹如悬在空中，无接触穿过。

进一步地，含机械手的传送装置的出口机械手接收来自控制器的产品等级指令，用于自动对接到的透明部件进行在线智能分拣和/或打标。

进一步地，入口滑落装置包括漏斗部以及连接于漏斗部下方呈竖直延伸的加长部，用于无损吞咽被测透明部件并将其滑落轨迹变轨为自由落体吐出跌入积分笼内腔；出口接住装置呈上宽下窄的漏斗形，用于无损接住被测透明部件并将其自由落体轨迹变轨为斜角吐出滑入出口传送带或出口机械手中。

本发明的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，空间紧凑、构造简单，通过控制照明模式的变化，在积分笼照明装置提供的360°立体无影照明环境下，成像装置可在任意角度和任意位置一站式采集被测透明部件中所有缺陷的反射光线，因而可捕获透明部件边缘、表面和内部缺陷在积分笼照明下的影像，能够大幅减少甚至消除成像阴影和视角盲点以及缺陷隐匿、逃逸现象，避免了多角度照明与多角度成像所带来的复杂性和不确定性，且有利于降低成本。

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的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统的结构示意图。

附图标号说明：

1、积分球；2、漫射面光源；3、传送入口；4、传送出口；5、左检测孔；6、右检测孔；7、入口滑落装置；8、出口接住装置；9、相机；10、入口传送带；11、出口传送带；12、待测电子玻璃；13、被测电子玻璃；14、已测电子玻璃；15、控制器；16、数字图像处理装置；17、控制器通信线缆；18、相机数据通信线缆。

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。

本发明提供了一种基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，用于对透明部件表面和/或内部缺陷在不同照明模式下进行一站式检测，本实施例检测系统包括：

成像装置，用于对透明部件进行成像扫描；

积分笼照明装置，用于为进入其中的透明部件提供360°立体无影照明；

支撑装置，用于安装固定积分笼照明装置、成像装置；

传送装置，用于使透明部件从积分笼照明装置内平稳地穿过；

控制器，连接积分笼照明装置和成像装置，用于控制积分笼照明装置实现照明模式的转换和光谱的变换，以及用于控制成像装置在透明部件被照明时对其进行连续扫描以获取各通道成像数据；

数字图像处理装置，与控制器及成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收成像装置生成的图像数据，并按照分时切换顺序重组各通道影像数据，使成像装置对每种照明通道形成独立的影像，以及进行图像分析、识别透明部件缺陷。

本实施例中，积分笼照明装置包括漫射照明装置和积分笼。漫射照明装置用于为积分笼提供漫射光源，积分笼为内壁涂有漫反射材料的空腔笼体。

本实施例漫射照明装置包括多个光源组合成圆面形、矩形或其它适于检测需要的形状，光源前置粗糙表面的透明材料，多个光源发出的光线经粗糙表面无规则地向各个方向反射并弥漫地射向不同方向，从而形成漫反射光源。控制器与漫射照明装置的各光源连接，用于控制各光源间的不同组合分时切换照明以提供多种不同的照明模式。

同一积分笼中可安装一个或多个漫射照明装置，具体数量依检测需要确定。光源可为白炽灯、节能灯、LED灯等。优选LED灯，寿命长，而且可以获得更高的亮度。控制器通过控制各光源间的不同组合分时切换照明提供N种不同的照明模式，计算公式如下：

其中，N为照明模式种类，n为漫射照明装置包含的光源数，m为点亮的光源数。

另外，本实施例的漫射照明装置在控制器的控制下，还能进行多种光谱变换。若光谱变换的可选数为S，那么漫射照明装置总的照明模式将增加S倍。

本实施例中，积分笼的笼体可为球形、圆柱形、腰鼓形、桶形、橄榄形以及其它形状。笼壁上开有多个窗孔，窗孔为圆形、方形或其它适于检测需要的形状。这些窗孔包括用于安装漫射照明装置的光源孔、用于供透明部件通过的传送入口和传送出口、以及用于供成像装置对进入积分笼内的透明部件进行成像扫描的至少一个检测孔。

为获得均匀度高的照明环境，传送入口的中心与传送出口的中心之间的连线，简称中心连线，该中心连线穿过积分笼的笼心。这样被测透明部件穿过积分笼腔体时，正好穿过笼心，获得均匀度高的照明环境。传送入口、传送出口和检测孔的总面积占整个笼体表面面积的比例应尽可能小，但应满足传送和检测的需要。

积分笼内壁上涂覆理想的漫反射材料，也就是漫反射系数接近于1的材料。漫射照明装置中的光源发出的漫射光经积分笼内壁涂层连续无数次反射，在内壁任意位置形成均匀度极高照明环境，在内腔上任意位置的任意角度形成均匀照度。被测透明部件置入腔体中时，积分笼为其提供360°立体无影照明，被测透明部件中的缺陷同样获得360°立体无影照明，同时进行360°立体反射，使得成像装置从任一检测孔都可以一站式捕获来自被测透明部件中所有缺陷的反射光线，识别在其感知范围内的所有缺陷。

成像装置包括检测孔部署的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件，成像组件的数量根据检测检测孔的多少合理配置，每个检测孔配置一个，也可配置多个，优选配置一个。成像组件嵌入式部署在积分笼壁上，或积分笼外，正对积分笼内进行扫描成像。成像组件增加，从而对透明部件进行多倍检测，进而成倍增加对缺陷的扫描频率，成倍增加缺陷的信息量，使缺陷的成像信息更为完整，使缺陷的指征信息形态、大小、三维位置等更为精准，从而大幅提高透明材料中缺陷的检出率和识别率。

优选地，检测孔可有多个，以便从被测透明部件的多个视面进行缺陷检测，获取不同视面的影像信息。根据检测孔处成像组件获取图像的角度，可分为斜角检测孔、垂直检测孔和笼心垂直检测孔。其中，斜角检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈所需夹角，且与传送方向共平面，这样成像组件从斜角捕获被测透明部件穿过腔体的影像；垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈直角，且与传送方向共平面，这样成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过腔体的影像；笼心垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线穿过笼心，与传送方向或传送面呈直角或呈0°，且与传送方向共平面，成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过笼心的照明均匀度高的影像。

根据被测部件被检测视面的数量有单面检测模式、面对面检测模式、邻侧面检测模式、三面检测模式、双对面检测模式、六面检测模式以及其它任意多面组合检测模式，具体可根据产品检测需要设计。单面检测模式指在积分笼的任一视面开设一个或多个检测孔，检测孔类型为以上之一，或任意组合，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件同一视面进行成像扫描；面对面检测模式指在积分笼任意两个相对的视面上分别开设一个或多个检测孔，检测孔类型为以上之一，或任意组合，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件两相对的视面进行成像扫描；邻侧面检测模式指在积分笼任意两个相邻的视面分别开设一个或多个检测孔，检测孔类型为以上之一，或任意组合，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件两个相邻视面进行成像扫描；三面检测模式指在面对面检测模式基础上，增加任一视面检测。双对面检测模式指在面对面检测模式基础上，再增加一组面对面检测模式；六面检测模式指在在积分笼的上下视面、左右视面、前后视面上分别开设一个或多个检测孔，检测孔类型为以上之一，或任意组合，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件6个视面进行成像扫描。其它任意多面检测模式指在六面检测模式的基础上，再在积分笼任意多个面上分别开设一个或多个检测孔，检测孔类型为以上之一，或任意组合，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件多个面进行成像扫描。

本实施例检测系统用于对透明部件进行检测，优选面对面检测模式，检测孔优选笼心垂直检测孔，从透明部件的两个相对的视面进行检测，同时对透明部件的相对两个相对的视面进行扫描成像，获取透明部件表面和/或内部缺陷的图像，这样固定视角，一套照明装置，实现对被测透明部件立体检测，避免多角度照明、多角度成像所带来的复杂性和不确定性，整个检测系统结构简单，效果更优，成本更低。

本实施例中的传送装置，用于使透明部件相对积分笼照明装置平移或相对移动，让成像装置在其视角范围内，透明部件悬在空中，没有任何外来机械接触、成像阴影，传递过程平稳无振动，基本消除传送装置对成像的干扰。

优选地，传送装置为重力型传送装置。

对于传送入口和传送出口的中心连线设置于同一竖直线上的积分笼，可以采用重力型传送装置，使透明部件依靠自身重力相对从积分笼内自由落体穿过。

重力型传送装置包括传送带式重力型传送装置、笼外机械手式重力型传送装置、笼内机械手式重力型传送装置和混合式重力型传送装置中任一种。

可选地，传送带式重力型传送装置包括入口传送带、入口滑落装置、出口接住装置和出口传送带等部件，入口传送带位于积分笼上方，入口滑落装置设置于传送入口处并衔接入口传送带和传送入口，出口接住装置设置于传送出口处并衔接传送出口和位于积分笼下方的出口传送带。透明部件经入口传送带传送至入口滑落装置，受自身重力和惯性继续向下运动，在入口滑落装置变轨为竖直方向进入积分笼，依靠其重力自由落体穿过积分笼，跌入对面的出口接住装置，依靠其重力滑向出口传送带。透明部件在积分笼中全程穿过无任何接触，基本消除传送装置对成像的干扰，如振动。

可选地，机械手式重力型传送装置包括括入口机械手、出口机械手等主要部件，设置于传送入口附近并位于积分笼外的入口机械手、设置于传送出口附近并位于积分笼外的出口机械手，入口机械手用于抓取被测透明部件从传送入口放入积分笼，出口机械手用于在传送出口外接住自传送出口跌落的被测透明部件。入口机械手从待测透明部件的存放装置上抓取被测透明部件，沿竖直方向放入传送入口，被测透明部件依靠其重力自由落体穿过积分笼，出口机械手在出口接住跌落的被测透明部件放入已检透明部件的存放装置上。透明部件在积分笼中全程穿过无任何接触，基本消除传送装置对成像的干扰，如振动，机械手阴影。

可选地，混合式重力型传送装置包括入口机械手、出口机械手、入口滑落装置、出口接住装置、入口传送带和出口传送带等部件，入口传送带位于积分笼上方，入口滑落装置设置于传送入口处，入口机械手设置于入口传送带与入口滑落装置之间，用于自入口传送带抓取被测透明部件直接放入入口滑落装置，出口接住装置设置于传送出口处，出口传送带位于积分笼下方，出口机械手设置于出口接住装置与出口传送带之间，用于在出口接住装置处接住跌落的被测透明部件并放至出口传送带。透明部件经入口传送带传送至入口机械手，入口机械手从入口传送带抓取被测透明部件，直接放入入口滑落装置，透明部件依靠其重力自由落体穿过积分笼，出口机械手在在出口接住装置处抓取被测透明部件，放入出口传送带。透明部件在积分笼中全程穿过无任何接触，基本消除传送装置对成像的干扰。

可选地，入口滑落装置包括漏斗部以及连接于漏斗部下方呈竖直延伸的加长部，用于无损吞咽被测透明部件并将其滑落轨迹变轨为自由落体吐出，并跌入积分笼内腔。由于本发明的传送带式重力型传送装置和混合式重力型传送装置在传送入口之前均采用入口传送带传送待测的透明部件，透明部件从入口传送带上落下时依然具有水平运动趋势，为将其变轨为沿竖向运动的自由落体运动，本实施例在传送入口处设置了大致呈漏斗状的入口滑落装置。并且，可在入口滑落装置的内壁设置例如海绵、软橡胶等柔性缓冲材料，以缓冲透明部件与入口滑落装置之间的撞击以保护透明部件。使得待测的透明部件沿着漏斗部壁倾斜运动至其下端后会沿着竖直的加长部继续向下变为竖向自由落体运动，避免透明部件偏离预定的自由落体运动轨迹。

可选地，出口接住装置呈上宽下窄的漏斗形，用于无损接住被测透明部件并将其自由落体轨迹变轨为斜角吐出滑入出口传送带或出口机械手中。

在重力型传送装置中，为避免被测透明部件在空中自由落体时因空气动力产生轨迹变异，应减少被测透明部件在空中运行距离，运行距离上缩短也会同步减少被测透明部件在传送过程中引入的二次损伤。例如可适当增大入口滑落装置以及出口接住装置伸入积分笼中的深度，使得入口滑落装置的出口以及出口接住装置的入口均靠近成像装置的检测区域即成像扫描区域，且入口滑落装置和出口接住装置均位于成像装置的检测区域以外，入口滑落装置控制被测透明部件接近检测区域时开始滑落，出口接住装置在透明部件离开检测区域时将其接住；或者将积分笼设计成圆柱形、腰鼓形等，缩短传送距离。

在其他实施例中，还可以采用机械手式传送装置，机械手式传送装置包括入口机械手、出口机械手等主要部件，入口机械手位于传送入口附近，积分笼外或积分笼内，用于抓取被测透明部件从传送入口递入积分笼内。出口机械手位于传送出口附近，积分笼外或积分笼内，用于伸入积分笼内接收来自对面的入口机械手传送过来的被测透明部件，入口机械手及出口机械手伸入积分笼内的位置位于成像装置的成像扫描视角以外。入口机械手从待测透明部件的存放装置上抓取被测透明部件，从传送入口递入积分笼内，出口机械手伸出手臂在腔内接收来自对面入口机械手传递过来的被测透明部件，一递一接，相互配合，避免失配，传送过程中，确保被测透明部件平稳无振动，且成像装置从检测孔看不见机械手，相对成像装置，被测透明部件犹如悬在空中，基本消除传送装置对成像的干扰。

优选地，为了提高检测系统的智能化程度，含机械手的传送装置的出口机械手接收来自控制器的产品等级指令，用于自动对接到的透明部件进行在线智能分拣、打标等。

本实施例的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，空间紧凑、构造简单，可与相应的生产线无缝集成、深度融合；在积分笼照明环境下，成像装置一站式采集被测透明部件中所有的缺陷影像，避免了多角度照明与多角度检测带来的复杂性和不确定性；在本检测系统中，创造性使用无振动传送装置，基本消除透明部件传送对成像的干扰，尤其是重力型传送装置，检测全程无接触、无干扰，采用自由落体的传送方式，传送效率高，更适于精密度高的透明部件；照明光源可为白炽灯、节能灯、LED灯等，优选LED灯，寿命长，而且可以获得更高的亮度。

本实施例的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，任一检测模式下均可获得关于被测透明部件的缺陷的实像信息，可以检测到透明部件中的边缘凹陷凸起、缺角、气泡、光变畸点、槽底泡、结石、节瘤等，另外，还可确定缺陷内核大小、形状等三维特征。另外，通过在积分笼的笼壁上开设多个检测孔，每一检测孔设置至少一个成像组件，通过增加成像组件，从而对透明部件进行多面检测，进而成倍增加对缺陷的扫描频率，成倍增加缺陷的信息量，缺陷的多面影像数据相互补充、相互佐证、相互校验，使缺陷的成像信息更为完整，使缺陷的指征信息形态、大小、三维位置等更为精准，从而大幅提高透明部件中缺陷的检出率和识别率。

优选地，根据本发明的检测结果进行大数据分析，可以准确地分类透明部件的缺陷类别，如边缘切割缺陷、表面缺陷划伤、粘锡、碎石等，内部缺陷如气泡、节石、疖瘤等，依次对产品进行质量分级，并与相应机械手协同，发送质量等级信息，进行智能分拣；可以利用透明部件等级分析结果进行相关供应商评价，相关供应商也可依此分析结果评测透明部件原材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；还可利用获取到缺陷数据信息，准确计算缺陷大小、深度、纵向位置、列向位置等三维相对位置信息，通过导入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图，缺陷密度图等。

图1示出了优选实施例基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统。其包括：支撑装置(图1中未示出)，用于安装固定积分笼照明装置，成像装置等部件；透明部件，包括待测电子玻璃12、被测电子玻璃13、已测电子玻璃14；积分笼照明装置：积分球1、漫射面光源2、传送入口3、传送出口4、左检测孔5、右检测孔6；成像装置：相机9；无振动传送装置：入口传送带10、出口传送带11，入口滑落装置7、出口接住装置8；控制器15；数字图像处理装置16。控制器15通过控制器通信线缆17分别与漫射面光源2、入口传送带10、出口传送带11、相机9以及数字图像处理装置16通信连接。数字图像处理装置16通过相机数据通信线缆18与各相机9通信连接。

在本优选实施例中，被测的透明部件为电子玻璃，电子玻璃可以是无机玻璃、有机玻璃、亚克力或任何其他电子玻璃，可以为平板、柱状或其它任意几何形状，例如手表玻璃、手机面板玻璃、电视面板玻璃等。

传送装置用于让被测电子玻璃13相对于相机9和积分球1之间产生相对移动。例如，如图1中所示，通过将被测电子玻璃13相对于相机9和积分球1移动来产生上述相对移动。本示例中的传送装置为传送带式重力型传送装置，它包括入口滑落装置7、出口接住装置8、滑架、步进电机、入口传送带10、出口传送带11、支撑架等主要部件，待测电子玻璃12经入口传送带10传送至入口滑落装置7，依靠其重力自由落体穿过积分球1，跌入对面的出口接住装置8，依靠其重力滑落至出口传送带11。被测电子玻璃13在积分球1中全程穿过无任何接触，基本消除传送装置对成像的干扰。出于示例而非限制的目的，下文中将假设相机9和积分球1保持固定，而令被测电子玻璃13相对它们移动。在其它实施例中，也可以通过相对于被测电子玻璃13移动积分球1和相机9来获得上述相对移动。例如当被检测的电子玻璃质量很大、尺寸很大、形状特殊、无接触传送要求不高时，移动积分球1和相机9要比移动被测电子玻璃13更容易。另外，在其它实施例中，也可以采用机械手式重力型传送装置、混合式重力型传送装置或者机械手式传送装置。

图1示出了基于积分笼照明的电子玻璃缺陷检测系统中的积分球1、漫射面光源2、传送入口3、传送出口4、左检测孔5、右检测孔6、入口滑落装置7、出口接住装置8、相机9、入口传送带10、出口传送带11、待测电子玻璃12、被测电子玻璃13、已测电子玻璃14、控制器15、数字图像处理装置16，以及它们与被测电子玻璃13的相对位置关系。如图1中所示，在该缺陷检测系统中，被测电子玻璃13沿垂直方向以重力加速度自由落体运动。成像装置由两台相机9构成，采用面对面检测模式，检测孔为笼心垂直检测孔，示例每个检测孔部署一台相机，实际应用中检测孔的数量、每个检测孔配置的成像组件数量可根据检测需要合理配置。相机9负责收集光，并将收集到的光成像到其光敏面上，并转化电信号。本示例中，相机9可采用CCD线阵成像组件、CCD面阵成像组件、CMOS线阵成像组件、CMOS面阵成像组件或其它成像组件，通常还可集成相应图像处理功能，输出相关缺陷数据信息等。本示例中，两台相机采用面对面检测模式，其聚焦中线垂直于被测电子玻璃13的传送面，且穿过球心，这样被测电子玻璃13正好穿过积分球1内腔光照最均匀明亮的球心时，相机9正好从正面采集到被测电子玻璃13穿过球心的最佳影像。当然，也可不穿过球心，但会影响成像效果。

如图1所示，在本发明示例中，积分笼采用球形积分笼(即积分球1)。实际应用中，可根据检测需要设计成圆柱形、腰鼓形、桶形、橄榄形以及其它合适的形状，本发明并不局限于此。积分球1内壁涂以理想的漫反射材料，如氧化镁、硫酸钡。漫射面光源2发出的漫射光经积分球1内壁涂层连续无数次反射，在内壁任意位置形成均匀照度，在内腔上任意位置的任意角度形成均匀照度。当被测电子玻璃13置入腔体中时，积分球1可为其提供360°立体无影照明环境，被测电子玻璃13中的缺陷同样获得360°立体无影照明，同时进行360°立体反射，使得相机9从任一检测孔都可以一站式捕获来自被测电子玻璃13中所有缺陷的反射光线，识别在其感知范围内的所有缺陷。

如图1所示，在本发明示例中，漫射照明装置采用漫射面光源2，其安装在积分球1的内壁上，其中心线穿过球心。漫射面光源2由多个漫射光源组合成圆形，漫射面光源2前置粗糙表面的透明材料，光源发出的光经粗糙表面无规则向各个方向反射，弥漫地射向不同方向，从而形成漫反射光源。漫射面光源2中各光源发出的光经粗糙表面反射后，形成的漫射光沿各个方向射向积分球1内壁，经积分球1内壁进行无数次反射，在积分球1内腔内形成光照均匀、亮度高的360°立体无影照明环境。控制器15通过控制各光源间的不同组合分时切换照明提供N种不同的照明模式，满足被测电子玻璃13中不同类缺陷对不同亮度的敏感性，为被测电子玻璃13提供各种不同的亮度选择。相机9则采集不同亮度下的缺陷影像。另外，漫射面光源2在控制器15的控制下，还能进行多种光谱变换，满足被测电子玻璃13中不同类缺陷对不同光谱的敏感性，为被测电子玻璃13提供各种不同的光谱选择。相机9则采集不同光谱下的缺陷影像。在积分球1漫射照明亮场环境下，被测电子玻璃13中的畸变和折射不均匀非常敏感，相机9可检测到被测电子玻璃13表面和/或内部的气泡、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。

使用本实施例的检测系统进行缺陷检测的过程大致如下：

参照图1所示，打开漫射面光源2，光线发出后，沿图中箭头方向照射到积分球1内，经内壁无数次反射后，在积分球1内腔内形成光照均匀、亮度高的360°立体无影照明环境。

继续参照图1所示，打开传送装置，入口传送带10将待测电子玻璃12传至入口滑落装置7，待测电子玻璃12因惯性和重力从入口传送带10上滑向入口滑落装置7，入口滑落装置7为漏斗形，入口滑落装置7无损吞咽被测电子玻璃12，然后将其滑落轨迹从倾斜变轨为自由落体吐出，跌入积分球1内腔。被测电子玻璃13进入积分球内腔，且经过左检测孔5、右检测孔6时，两台相机9呈面对面检测模式，从被测电子玻璃13的相对两个相对的视面同时扫描成像。被测电子玻璃13穿过积分球1，进入对面的出口接住装置8，出口接住装置8为漏斗形，无损接住已测电子玻璃14，然后将其自由落体轨迹变轨为斜角或水平吐出，已测电子玻璃14因重力滑向出口传送带11。

特别说明，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，漫射面光源2的各个光源不同时开通，光谱变换，而是通过控制器15对组合光源进行分时切换实现对被测电子玻璃13进行照明，相机9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、光谱变换，并不是穷尽所有组合，也不需按固定的顺序，而是根据检测要求选取几种最佳的变换。为了控制相机9和漫射面光源2的工作时序，在图1的电子玻璃检测检测系统中提供了控制器15。控制器15作为外部触发源用于控制漫射面光源2、相机9中每一个的触发时序。控制器15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，控制器15感测被测电子玻璃13的位移并控制各光源和相机9的操作，使得在一个照明周期内完成一轮检测。

实验证明，本实施例的检测系统能够对电子玻璃边缘切割缺陷、表面缺陷划伤、粘锡、碎石等，内部缺陷如气泡、节石、疖瘤等各种缺陷进行准确的识别和分类，由于提供360°立体无影照明，无接触传送，且提供多种不同的照明模式，被测电子玻璃缺陷中的无影可逃，成像装置一站式捕获来自被测电子玻璃中所有缺陷的反射光线，识别在其感知范围内的所有缺陷。与传统检测系统相比，消除了传送装置对成像的干扰，消除方向性照明背景下的成像阴影和视角盲点以及在此背景下缺陷隐匿、逃逸现象，消除了多角度照明和多角度成像带来的复杂性和不确定性以及成本增加，成像装置在多种检测模式下，多角度检测获取缺陷影像，多角度数据相互补充、相互佐证、相互校验，使缺陷的成像信息更为完整，使缺陷的指征信息形态、大小、三维位置等更为精准，从而大幅提高电子玻璃中缺陷的检出率和识别率。

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，多角度部署。

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 (10)

1.一种基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，用于对透明部件表面和/或内部缺陷在不同照明模式下进行一站式检测，所述检测系统包括：

成像装置，用于对透明部件进行成像扫描；

积分笼照明装置，用于为进入其中的透明部件提供360°立体无影照明；

支撑装置，用于安装固定所述积分笼照明装置、所述成像装置；

传送装置，用于使所述透明部件从所述积分笼照明装置内平稳地穿过；

控制器，连接所述积分笼照明装置和所述成像装置，用于控制积分笼照明装置实现照明模式的转换和/或光谱的变换，以及用于控制成像装置在透明部件被照明时对其进行连续扫描以获取各通道成像数据；

数字图像处理装置，与所述控制器及所述成像装置通信连接，用于生成控制指令给控制器并接收所述成像装置生成的图像数据，按照分时切换顺序重组各通道影像数据，使成像装置对每种照明通道形成独立的影像，以及进行图像分析、识别透明部件缺陷。

2.根据权利要求1所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

所述积分笼照明装置包括漫射照明装置和积分笼，所述漫射照明装置用于为所述积分笼提供漫射光源，所述积分笼为内壁涂有漫反射材料的空腔笼体；

所述漫射照明装置包括多个光源组合成圆面形、矩形或其它适于检测需要的形状，光源前置粗糙表面的透明材料，多个光源发出的光经所述透明材料的粗糙表面无规则地向各个方向反射并弥漫地射向不同方向，从而形成漫反射光源；所述控制器与所述漫射照明装置的各光源连接，用于控制各光源间的不同组合分时切换照明和光谱变换，以提供多种不同的照明模式；

同一积分笼中安装至少一个所述漫射照明装置；

所述积分笼的笼壁上开设有用于安装所述漫射照明装置的光源孔、用于供所述透明部件通过的传送入口与传送出口、以及用于供所述成像装置对进入所述积分笼内的所述透明部件进行成像扫描的至少一个检测孔。

3.根据权利要求2所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

所述传送入口的中心与所述传送出口的中心之间的连线，简称中心连线，所述中心连线穿过所述积分笼的笼心，使得被测透明部件穿过积分笼腔体时，正好穿过笼心，获得均匀度高的照明环境；

所述中心连线与所述检测孔对应的成像装置的聚焦中线共平面，且呈夹角设置；亦即，布置于对应检测孔处的成像组件的聚焦中线，与被测透明部件的传送方向共平面，且呈夹角设置。

4.根据权利要求3所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

所述成像装置包括所述检测孔处部署的成像组件，每一检测孔至少部署一个成像组件；成像组件部署方式为以下之一或组合：

成像组件嵌入式部署在积分笼壁上，正对积分笼内腔进行扫描成像；

成像组件部署在积分笼外，正对积分笼内腔进行扫描成像；

成像组件采用CCD线阵成像组件、CCD面阵成像组件、CMOS线阵成像组件或者CMOS面阵成像组件。

5.根据权利要求2所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

同一积分笼中至少开设一个检测孔，所述检测孔的类型为以下之一或组合：

根据检测孔处成像组件获取图像的角度，分为斜角检测孔、垂直检测孔和笼心垂直检测孔；

所述斜角检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈所需夹角，且与传送方向共平面，这样成像组件从斜角捕获被测透明部件穿过腔体的影像；

所述垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线与传送方向或传送面呈直角，且与传送方向共平面，这样成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过腔体的影像；

所述笼心垂直检测孔指检测孔部署的成像组件的聚焦中线穿过笼心，与传送方向或传送面呈直角或呈0°，且与传送方向共平面，成像组件正好从正面捕获被测透明部件穿过笼心的照明均匀度高的影像。

6.根据权利要求5所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

所述积分笼的检测模式为以下至少之一：

所述积分笼的检测模式根据被测透明部件被检测视面的数量分为单面检测模式、面对面检测模式、邻侧面检测模式、三面检测模式、双对面检测模式、六面检测模式以及其它任意多面组合检测模式，根据产品检测需要设计；

所述单面检测模式指在积分笼的任一视面开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件同一视面进行成像扫描；

所述面对面检测模式指在积分笼任意两个相对的视面上分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件两个相对视面进行成像扫描；

所述邻侧面检测模式指在积分笼任意两个相邻的视面分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件两个相邻视面进行成像扫描；

所述三面检测模式指在所述面对面检测模式基础上，增加任一视面的检测；

所述双对面检测模式指在所述面对面检测模式基础上，再增加一组面对面检测模式；

所述六面检测模式指在在积分笼的上下视面、左右视面、前后视面上分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件六个视面进行成像扫描；

所述其它任意多面检测模式指在六面检测模式的基础上，再在积分笼任意多个面上分别开设一个或多个检测孔，各检测孔的成像组件从不同角度对被测透明部件多个面进行成像扫描。

7.根据权利要求3所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

所述传送装置为用于使所述透明部件依靠自身重力相对从所述积分笼内自由落体穿过的重力型传送装置或为用于使所述透明部件依靠机械手传送穿过所述积分笼的机械手式传送装置，所述重力型传送装置包括传送带式重力型传送装置、机械手式重力型传送装置、混合式重力型传送装置中任一种；

所述重力型传送装置对应的积分笼的所述传送入口与所述传送出口呈上下设置于同一竖直线上，且所述传送入口开设于积分笼笼壁的顶部、传送出口开设于积分笼笼壁的底部。

8.根据权利要求7所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

所述传送带式重力型传送装置包括入口传送带、入口滑落装置、出口接住装置和出口传送带，所述入口传送带位于积分笼上方，所述入口滑落装置设置于传送入口处并衔接入口传送带和传送入口，所述出口接住装置设置于所述传送出口处并衔接所述传送出口和位于积分笼下方的出口传送带；

所述机械手式重力型传送装置包括设置于所述传送入口附近并位于积分笼外的入口机械手、设置于所述传送出口附近并位于积分笼外的出口机械手，所述入口机械手用于抓取被测透明部件从传送入口放入积分笼，所述出口机械手用于在所述传送出口外接住自传送出口跌落的被测透明部件；

所述混合式重力型传送装置包括入口机械手、出口机械手、入口滑落装置、出口接住装置、入口传送带和出口传送带，所述入口传送带位于积分笼上方，所述入口滑落装置设置于传送入口处，所述入口机械手设置于所述入口传送带与所述入口滑落装置之间、用于自所述入口传送带抓取被测透明部件直接放入所述传送入口或放入所述入口滑落装置，所述出口接住装置设置于所述传送出口处，所述出口传送带位于积分笼下方，所述出口机械手设置于所述出口接住装置与所述出口传送带之间、用于在所述传送出口或者所述出口接住装置处接住跌落的被测透明部件并放至所述出口传送带；

所述机械手式传送装置包括设置于所述传送入口附近并位于积分笼外或内的入口机械手、设置于所述传送出口附近并位于积分笼外或内的出口机械手，所述入口机械手用于抓取被测透明部件从传送入口递入积分笼内，所述出口机械手用于伸入积分笼内接收来自对面的入口机械手递过来的被测透明部件，所述入口机械手及所述出口机械手伸入所述积分笼内的位置位于所述成像装置的成像扫描区域以外，相对成像装置，被测透明部件犹如悬在空中，无接触穿过。

9.根据权利要求8所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

含机械手的传送装置的出口机械手接收来自控制器的产品等级指令，用于自动对接到的透明部件进行在线智能分拣和/或打标。

10.根据权利要求8所述的基于积分笼照明的透明部件缺陷检测系统，其特征在于，

所述入口滑落装置包括漏斗部以及连接于漏斗部下方呈竖直延伸的加长部，用于无损吞咽被测透明部件并将其滑落轨迹变轨为自由落体吐出跌入积分笼内腔；

所述出口接住装置呈上宽下窄的漏斗形，用于无损接住被测透明部件并将其自由落体轨迹变轨为斜角吐出滑入出口传送带或出口机械手中。