CN110376475A - 玻璃表面线路缺陷快速检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃表面线路缺陷快速检测装置，包括检测平台、相对于检测平台X轴前后运动的导轨、驱动导轨运动的电机组，固定安装于检测平台正上方对中位置两端的平移机构，固定设置在平移机构上并沿平移机构移动的两个电极，检测平台通过两个电极与平移机构电连接；待测玻璃置于导轨上方并通过夹紧装置固定在检测平台上，平移机构上固定安装有光学检测机构，平移机构两端各安装一个驱动光学检测机构的平移电机，光学检测机构在平移电机的驱动下沿Z轴左右移动。光学检测机构包括光源和固定于光源正上方的M个高精度相机，光源和高精度相机分别与平移机构固定连接。还公开一种检测方法，可以同时对电热线和天线进行检测。

Description

玻璃表面线路缺陷快速检测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃表面线路缺陷快速检测装置及方法，属于玻璃表面缺陷检测技术领域。

背景技术

玻璃表面线路包括电热线和天线，玻璃通过汽车后窗玻璃电热线加热除霜，可以有效达到玻璃除霜的效果，天线则用来帮助汽车接受收音机音频信号。由于工业生产过程中会产生表面线路加工不当的问题，比如电热线天线粗细不一、电热线天线各自交界处连接缺陷等，影响电热线除霜效果以及天线接收信号的能力。目前检测电热线和天线的技术方法较少，很多是通过电路检测的方式进行检测。现有的汽车挡风玻璃加热丝检测主要是基于红外光电成像。将玻璃其两端通电之后，对其用红外热像仪获取汽车后挡玻璃加热丝通电加热后的热像图，基于该图进行图像预处理和细化处理，然后对其中的后挡玻璃加热丝的根数进行识别统计。这种电路检测的方式存在以下缺陷：

(1)电路检测不知道缺陷具体位置，无法检测出加热丝中较细但是没有完全断开的地方，这些地方较易产生电流热效应而熔断，而给日后的使用带来隐患；

(2)实验结果情况不一，检测结束还需通过分析不同情况得到结果；

(3)红外光电成像可以检测电热线，但是无法检测天线部分线路，检测不够全面。

因此目前亟待解决的技术问题是设计一种可以检测天线部分的线路、加热丝中较细但还未断开处、检测结束可以直接获得检测结果，无需再行分析实验结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中玻璃表面线路缺陷检测中无法检测天线部分的线路以及加热丝中较细但还未断开处，同时检测结束还要再行分析实验结果才可得出检测定论的不足，提供一种玻璃表面线路缺陷检测装置，技术方案如下：

玻璃表面线路缺陷快速检测装置包括检测平台、相对于检测平台X轴前后运动的导轨、驱动导轨运动的电机组，固定安装于检测平台正上方对中位置两端的平移机构，固定设置在平移机构上并沿平移机构的Z轴向移动的两个电极，检测平台通过两个电极与平移机构电连接；

待测玻璃置于导轨上方并通过夹紧装置固定在检测平台上，

平移机构上固定安装有光学检测机构，平移机构两端各安装一个驱动光学检测机构的平移电机，光学检测机构在平移电机的驱动下沿Z轴左右移动。

进一步地，光学检测机构包括光源和固定于光源正上方的M个高精度相机，光源和高精度相机分别通过第一连板和第二连板与平移机构固定连接；所述高精度相机在所述平移机构带动下沿Z轴方向移动，M个所述高精度相机呈阵列分布；所述平移机构带动所述高精度相机阵列平移依序采集所述待测玻璃的图像。

优选地，M个高精度相机沿Y轴方向均匀布置在平移机构上。

进一步地，夹紧装置有6个。

进一步地，电极上安装有连接到电阻测试仪机箱的导线，用于测试玻璃表面热导线的电阻值。

本发明还公开了一种玻璃表面线路缺陷快速检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1：采用电路检测确定玻璃表面的可疑缺陷处，即局部断线处或者电阻值对比差异大的位置；

S2：再用光学检测精确定位玻璃表面缺陷位置。

进一步地，前述步骤S1中的电路检测包括以下步骤：

S11:检测装置数据初始化；

S12：将待测玻璃水平放置在导轨上，导轨在电机组带动待测玻璃沿X轴移动到检测平台的正中位置，导轨停止移动，通过夹紧装置固定待测玻璃；

S13：启动检测流程，平移电机控制两个电极在Z轴左右和X轴前后移动，两个平移电机分别控制两个电极Y轴方向上下移动；

S14:电极移动至待测玻璃表面的电热线两端，获取电热线阻值；

S15：将步骤S14中计算出的电热丝的电阻值与标准电阻值进行对比，检查电阻波动是否在标准电阻上下3％范围内，初步判断玻璃表面电热丝是否存在断线的情况，而后继续进行步骤S2。进一步地，步骤S2中的光学检测包括以下步骤：

S21.图像采集阶段，主要包括如下步骤：

S211：固定待测玻璃，上方平移电机控制M个高精度相机，沿Z轴方向进行图像采集，每个高精度相机均采集N次并获得N张图片(N>＝1)，将N张图片存储于电脑中；

S212：将每个高精度相机拍摄的N张图片按拍摄顺序拼成一张大图，将得到的M 张大图进入图像处理部分；释放N张小图内存，将得到的每张大图缩放，得到M 张缩略图；

S22.图像检测阶段，主要包括如下步骤：

S221：初始化所有参数，清空上一轮检测的结果；

S222：对M个高精度相机采集得到的M张大图各自执行检测算法，具体步骤如下：

(a).每张大图由N张图片按照拍摄顺序组合而成，需要重置坐标系；

(b).执行两个模板小图匹配，得到两坐标点；

(c).通过计算两模板坐标点的连线角度并建立坐标系；

(d).与预先做好的模板中得到的坐标系联合得到样品图片发生平移、旋转的相对坐标系，通过这种方式在M张大图上建立各自统一坐标系；

(e).执行线宽检测，将预设模板的检测路径与范围经(d)中相对坐标系变化后得到新的路径与范围，作用于检测样品图上，计算所有点位置的线宽；

(f).执行断线检测，所有检测位置需要经(d)相对坐标系变换后作用于样品检测大图上，然后截取检测位置的图像，进行拓扑结构分析，同原有拓扑结构进行对比，如果不同，记录该区域位置。

S223：整理步骤S222得到的问题区域位置坐标，将位置相近的重复坐标进行去除；

S224：由于M张缩略图拼接过程中有重叠部分，存在切割操作，故而需要根据拼接参数去除在最终玻璃完整大图中不会出现的坐标；

S225：根据步骤S222中得到的坐标位置，得到每台相机拍摄的N张原图中缺陷位置坐标，根据坐标，从拍摄原图中截取缺陷部分图像显示以便观察检验。将所有缺陷显示在最终玻璃完整大图上；

S226：汇总M个相机的缺陷点坐标，将每台相机得到的缩略图根据拼接参数进行切割拼接；

S227：完整拼接图做一次卷积变换，再做一次锐化变换。

S228：如果检测结果存在缺陷，拓宽玻璃完整缩略图像，在下方显示缺陷图像，在完整缩略图像上以红框画出，清空缺陷图像，显示完整的缩略图并保持，输出结果完成检测释放内存。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

(1)通过平移电机控制多台高精度相机拍照获取玻璃表面图像，通过图像处理方式寻找玻璃表面线路缺陷位置，检测更加精确。

(2)先用电学检测检测待测玻璃是否缺陷后用光学检测缺陷信息，提高玻璃表面线路检测准确性。

(3)光学检测方式对玻璃表面电热线、天线都进行检测，解决红外光点成像不能解决的天线检测问题。

附图说明

图1是本发明的玻璃表面线路缺陷快速检测装置的爆炸图；

图2是图1的背面视图；

图3是图1中的光学检测机构的示意图；

图4是图3的背面视图；

图中：1-检测平台，2-导轨，3-电极，4-平移电机，5-光学检测机构，51-高精度相机，52-光源，53-第一连板，54-第二连板，6-平移机构，7-待测玻璃，8- 夹紧装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1～图4所示，本发明的玻璃表面线路缺陷快速检测装置包括检测平台 1、相对于检测平台1的X轴前后运动的导轨2、驱动导轨2运动的电机组(图中未示出)，固定安装于检测平台1正上方对中位置两端的平移机构6，固定设置在平移机构6上并沿平移机构6的Z轴向移动的两个电极3，检测平台1通过两个电极3与平移机构6电连接；

待测玻璃7置于导轨2上方并通过夹紧装置8固定在检测平台1上，具体的，夹紧装置8可控制待测玻璃7每次固定于相同位置，夹紧装置8移动距离根据存储数据，由待测玻璃7的型号决定，为后续电路检测、光学检测提供基础参数依据。

平移机构6上固定安装有光学检测机构5，平移机构6两端各安装一个驱动光学检测机构5的平移电机4，光学检测机构5在平移电机4的驱动下沿Z轴左右移动。

本实施例中，光学检测机构5包括光源52和固定于光源52正上方的M个高精度相机51，光源52和高精度相机51分别通过第一连板53和第二连板54 与平移机构6固定连接；所述高精度相机在所述平移机构带动下沿Z轴方向移动，M个所述高精度相机呈阵列分布；所述平移机构带动所述高精度相机阵列平移依序采集所述待测玻璃的图像。

本实施例中作为优选的方式，M个高精度相机51沿Y轴方向均匀布置在平移机构6上。

本实施例中，夹紧装置8有6个。固定待测玻璃位置，导轨方向4个夹具高度一致。

本实施例中，电极3上有连接到电阻测试仪机箱的导线，用于获取待测玻璃7的电阻值。

本发明还公开了一种玻璃表面线路缺陷快速检测装置的检测方法，包括以下步骤：

S1：采用电路检测确定玻璃表面的可疑缺陷处，即局部断线处或者电阻值对比差异大的位置；

S2：再用光学检测精确定位玻璃表面缺陷位置；

本实施例中，前述步骤S1中的电路检测包括以下步骤：

S11:检测装置数据初始化；

S12：将待测玻璃7水平放置在导轨2上，导轨2在电机组带动待测玻璃7 沿X轴移动到检测平台1的正中位置，导轨2停止移动，通过夹紧装置8固定待测玻璃7；

S13：启动检测流程，平移电机4控制两个电极3在Z轴左右和X轴前后移动，两个平移电机4分别控制两个电极3Y轴方向上下移动；在本实施例中，电极3的移动速度及移动距离事先通过实验测试，针对每种型号待测玻璃，电极3 的移动速度以及三维空间内移动距离都是固定的，这样，只需保证待测玻璃每次的待测位置固定的情况下，电极基本上可以准确到达相应位置。

S14:电极3移动至待测玻璃7表面的电热线两端，获取电热线阻值；

S15：将步骤S14中计算出的电热丝的电阻值与标准电阻值进行对比，检查电阻波动是否在标准电阻上下3％范围内，初步判断玻璃表面电热丝是否存在断线的情况，而后继续进行步骤S2。

本实施例中，步骤S2中的光学检测包括以下步骤：

S21.图像采集阶段，主要包括如下步骤：

S211：固定待测玻璃7，平移电机4控制M个高精度相机51，沿Z轴方向进行图像采集，每个高精度相机51均采集N次并获得N张图片(图片1、图片 2……图片N)，将图片按拍摄顺序存储于电脑中；

S212：将每个高精度相机51拍摄的N张图片拼成一张大图，将得到的M 张大图进入图像处理部分；释放N张小图内存，将得到的每张大图缩放，得到 M张缩略图；

S22.图像检测阶段，主要包括如下步骤：

S221：初始化所有参数，清空上一轮检测的结果；

S222：对M个高精度相机51采集得到的M张大图各自执行检测算法，具体步骤如下：

(a).每张大图由N张图片按照拍摄顺序组合而成，需要重置坐标系；

(b).执行两个模板小图匹配，得到两坐标点；

(c).通过计算两模板坐标点的连线角度并建立坐标系；

(d).与预先做好的模板中得到的坐标系联合得到样品图片发生平移、旋转的相对坐标系，通过这种方式在M张大图上建立各自统一坐标系；

(e).执行线宽检测，将预设模板的检测路径与范围经(d)中相对坐标系变化后得到新的路径与范围，作用于检测样品图上，计算所有点位置的线宽；即包含折线拆分、范围生成、搜索线生成、轮廓检测算法、线宽判断算法、全黑全白、线亮度、噪声、双峰、多峰等多种异常情况的判断。

(f).执行断线检测，所有检测位置需要经(d)相对坐标系变换后作用于样品检测大图上，然后截取检测位置的图像，进行拓扑结构分析，同原有拓扑结构进行对比，如果不同，记录该区域位置。

S223：整理步骤S222得到的问题区域位置坐标，将位置相近的重复坐标进行去除；

S224：由于M张缩略图大图拼接过程中有重叠部分，存在切割操作，故而需要根据拼接参数去除在最终玻璃完整大图中不会出现的坐标；

S225：根据步骤S222中得到的坐标位置，得到每台相机拍摄的N张原图中缺陷位置坐标，根据坐标，从拍摄原图中截取缺陷部分图像显示以便观察检验。将所有缺陷显示在最终玻璃完整大图上；

S226：汇总M个相机的缺陷点坐标，将每台相机得到的缩略图根据拼接参数进行切割拼接；

S227：完整拼接图做一次卷积变换，再做一次锐化变换，为了确保缩略图上的细线还是连续可见的

S228：如果检测结果存在缺陷，拓宽玻璃完整缩略图像，在下方显示缺陷图像，在完整缩略图像上以红框画出，清空缺陷图像，显示完整的缩略图并保持，输出结果完成检测释放内存。

电极3的定位：

针对不同型号的待测玻璃7，测试阶段保存上百组相关数据，包括夹紧装置8位置、电极3的移动速度、电极3在三维空间内移动距离以及标准玻璃电阻值大小等等。在检测过程中，需将预存的模板参数进行提取。

本发明的玻璃表面线路缺陷快速检测装置采用大量多线程并行运算，可以有效提高检测速度；图像采集检测过程中，快速及时释放内存，无需大内存设备；由于拍摄图像很大，采用缩略图的方式显示检测结果，提高了检测速度，减少了检测时间；线宽检测算法采用高精度简优化的底层灰度轮廓算法，采用金字塔算法采样单线搜索范围，依赖上一搜索结果来缩小本次搜索范围，出现缺陷后，跳跃检测直至无缺陷。光学检测方式对原材料损伤很小，保护了待测品原有质量，而先进行电学检测方式有助于提高检测准确性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.玻璃表面线路缺陷快速检测装置，其特征在于，包括检测平台、相对于所述检测平台X轴前后运动的导轨、驱动所述导轨运动的电机组，固定安装于所述检测平台正上方对中位置两端的平移机构，固定设置在所述平移机构上并沿所述平移机构的Z轴向移动的两个电极，所述检测平台通过两个所述电极与平移机构电连接；

待测玻璃置于所述导轨上方并通过夹紧装置固定在所述检测平台上，

所述平移机构上固定安装有光学检测机构，所述平移机构两端各安装一个驱动所述光学检测机构的平移电机，所述光学检测机构在所述平移电机的驱动下沿Z轴左右移动。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述光学检测机构包括光源和固定于所述光源正上方的M个高精度相机，所述光源和所述高精度相机分别通过第一连板和第二连板与所述平移机构固定连接；所述高精度相机在所述平移机构带动下沿Z轴方向移动，M个所述高精度相机呈阵列分布；所述平移机构带动所述高精度相机阵列平移依序采集所述待测玻璃的图像。

3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，M个所述高精度相机沿Y轴方向均匀布置在所述平移机构上。

4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述夹紧装置有6个。

5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述电极上有连接到电阻测试仪机箱的导线，用于测试玻璃表面热导线的电阻值。

6.一种权利要求1所述的玻璃表面线路缺陷快速检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：采用电路检测确定玻璃表面的可疑缺陷处，即局部断线处或者电阻值对比差异大的位置；

S2：再用光学检测精确定位玻璃表面缺陷位置。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤1中的电路检测包括以下步骤：

S11:检测装置数据初始化；

S12：将待测玻璃水平放置在所述导轨上，所述导轨在所述电机组带动所述待测玻璃沿X轴移动到所述检测平台的正中位置，所述导轨停止移动，通过所述夹紧装置固定所述待测玻璃；

S13：启动检测流程，所述平移电机控制两个所述电极在Z轴左右和X轴前后移动，两个所述平移电机分别控制两个所述电极Y轴方向上下移动；

S14:所述电极移动至所述待测玻璃表面的电热线两端，获取电热线阻值；

S15：将步骤S14中计算出的电热丝的电阻值与标准电阻值进行对比，检查电阻波动是否在标准电阻上下3％范围内，初步判断玻璃表面电热丝是否存在断线的情况，而后继续进行步骤S2。

8.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述步骤2中的光学检测包括以下步骤：

S21.图像采集阶段，主要包括如下步骤：

S211：固定所述待测玻璃，上方平移电机控制M个所述高精度相机，沿Z轴方向进行图像采集，每个所述高精度相机均采集N次并获得N张图片(N>＝1)，将所述N张图片存储于电脑中；

S212：将每个所述高精度相机拍摄的N张图片按拍摄顺序拼成一张大图，将得到的M张大图进入图像处理部分；释放N张图片内存，将得到的每张大图缩放，得到M张缩略图；

S22.图像检测阶段，主要包括如下步骤：

S221：初始化所有参数，清空上一轮检测的结果；

S222：对M个所述高精度相机采集得到的M张大图各自执行检测算法，具体步骤如下：

(a).每张大图由N张图片按照拍摄顺序组合而成，需要重置坐标系；

(b).执行两个模板小图匹配，得到两坐标点；

(c).通过计算两模板坐标点的连线角度并建立坐标系；

(d).与预先做好的模板中得到的坐标系联合得到样品图片发生平移、旋转的相对坐标系，通过这种方式在M张大图上建立各自统一坐标系；

(e).执行线宽检测，将预设模板的检测路径与范围经(d)中相对坐标系变化后得到新的路径与范围，作用于检测样品图上，计算所有点位置的线宽；

(f).执行断线检测，所有检测位置需要经(d)相对坐标系变换后作用于样品检测大图上，然后截取检测位置的图像，进行拓扑结构分析，同原有拓扑结构进行对比，如果不同，记录该区域位置；

S223：整理步骤S222得到的问题区域位置坐标，将位置相近的重复坐标进行去除；

S224：由于M张缩略图拼接过程中有重叠部分，存在切割操作，故而需要根据拼接参数去除在最终玻璃完整大图中不会出现的坐标；

S225：根据步骤S222中得到的坐标位置，得到每台相机拍摄的N张原图中缺陷位置坐标，根据坐标，从拍摄原图中截取缺陷部分图像显示以便观察检验；将所有缺陷显示在最终玻璃完整大图上；

S226：汇总M个相机的缺陷点坐标，将每台相机得到的缩略图根据拼接参数进行切割拼接；

S227：完整拼接图做一次卷积变换，再做一次锐化变换；

S228：如果检测结果存在缺陷，拓宽玻璃完整缩略图像，在下方显示缺陷图像，在完整缩略图像上以红框画出，清空缺陷图像，显示完整的缩略图并保持，输出结果完成检测释放内存。