CN110554045A - 一种全自动镜片缺陷检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动镜片缺陷检测系统，属于镜片缺陷检测领域，其包括箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置、缺陷检测装置，净化装置分别位于箱体组件的两侧位置，夹持装置位于箱体组件整体的上部分，干燥装置位于清洗装置一侧，缺陷检测装置位于干燥装置一侧，箱体组件用作整个全自动镜片缺陷检测系统的安装框架，还用于提供工作空间以及无尘环境，净化装置用于净化工作空间以得到无尘环境，夹持装置用于夹持待检测的镜片至设定位置，清洗装置用于清洗待检测的镜片，干燥装置用于干燥清洗过的待检测镜片，缺陷检测装置用于检测镜片是否存在缺陷。本发明系统能够高效地、自动地、标准统一地进行镜片缺陷检测。

Description

一种全自动镜片缺陷检测系统

技术领域

本发明属于镜片缺陷检测领域，更具体地，涉及一种全自动镜片缺陷检测系统。

背景技术

中国作为全世界最大的眼镜生产和出口国家，每年生产销售至全球各地的眼镜占行业比80％以上。在镜片实际生产过程中涉及多个步骤，需要及时对镜片及其表面镀层质量进行缺陷检测，而生产车间存在大量灰尘及颗粒污染物，容易吸附至镜片表面，难以使用基于光学图像识别的简单方式进行检测。

目前，为解决镜片缺陷检测过程中的上述问题，国内眼镜生产厂家大多使用人工擦洗结合目测的方式对镜片进行清洁和检测，效率较低，且镜片检测质量易受操作员主观意识影响，缺少统一的辨别量化标准，一致性较差，并且缺陷检测数据分散，无法实现缺陷可追溯的管理目标，不利于工艺优化与改进。

因此，需要开发一种全自动镜片缺陷检测系统，要求其具有统一的量化标准，效率高，一致性强，以大大提高镜片生产质量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全自动镜片缺陷检测系统，其能够高效地、自动地进行镜片缺陷检测，由此解决现有技术中依靠人工目测镜片检测时质量易受操作员主观意识影响，缺少统一的辨别量化标准，一致性较差的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于：包括箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置、缺陷检测装置，所述净化装置分别位于箱体的两侧位置，所述夹持装置位于整体的上部分，所述干燥装置位于清洗装置右侧，所述缺陷检测装置位于干燥装置右侧，其中；

所述的箱体组件包括密封箱体、观察窗、控制面板，密封箱体中设置有净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置和缺陷检测装置，观察窗位于密封箱体前后两侧，用于通过观察窗观察箱体内部情况，控制面板位于密封箱体一侧，用于人工设置控制参数以控制整个镜片缺陷检测系统。

所述的净化装置包括机械泵、真空泵、空气过滤单元、传感器组件(传感器组件比如包括真空表、压力表、水传感器、氧传感器、压力传感器)、第一过渡舱、第二过渡舱，真空表、压力表与真空泵相连接，真空泵与机械泵相连，水传感器、氧传感器、压力传感器与气体净化单元相连接，机械泵、真空泵、气体净化单元位于密封箱体下端，真空表、压力表、水传感器、氧传感器、压力传感器位于密封箱体侧壁，与密封箱体内部环境相通，第一过渡舱位于箱体一侧，所述第一过渡舱包括第一外舱密封门、第一外舱阀门、第一舱室、第一内舱密封门、第一内舱阀门，第一外舱密封门连接空气与第一舱室，第一内舱密封门连接第一舱室与密封箱体，第二过渡舱包括第二外舱密封门、第二外舱阀门、第二舱室、第二内舱密封门、第二内舱阀门，第二外舱密封门连接空气与第二舱室，第二内舱密封门连接第二舱室与密封箱体，第一过渡舱与第二过渡舱均与真空泵相连接，真空泵与机械泵相连接。通过所述第一过渡舱放入镜片，通过所述第二过渡舱取出镜片。所述空气过滤单元用于保证所述密封箱体内环境高度洁净。整个净化装置的作用是确保密封箱内外环境相互隔绝，防止密封箱内的环境在传递放置镜片及工作过程中受到外界气体、灰尘等污染物的影响。

所述夹持装置包括环形轨道、软体机械臂、置物架。其中，环形轨道位于密封箱体顶部，软体机械臂位于环形轨道上，置物架位于密封箱体两侧。软体机械臂用于夹持待检测镜片，并依据环形轨道运行到设定位置，置物架用于搁置待检测镜片。所述机械臂为软体机械臂，配合镜片尺寸均匀施力。软体机械臂比如为硅胶材质或者橡胶材质的夹持部。

所述清洗装置包括第一超声清洗室、第二超声清洗室、第三超声清洗室，第一超声清洗室位于第二超声清洗室左侧，第三超声清洗室位于第二超声室右侧。设置多个超声清洗室的作用是方便同时对多个待检测镜片进行不同道次的超声清洗。

所述干燥装置包括喷气管、喷嘴、氮气管道，其中，喷气管一端与喷嘴相连接，一端与氮气管道相连接，氮气管道与外置氮气源相连接，整个干燥装置用于吹扫以及干燥镜片。

所述缺陷检测装置包括摄像头、图像检测识别单元，摄像头与图像检测识别系统相连。摄像头具有多个，可以同时对多个待检测镜片进行图像采集，采集得到的图像输入至图像检测识别单元，图像检测识别单元用于根据设定的标准判定对应镜片是否存在气泡或者灰尘。

所述机械臂夹持镜片完成清洗、干燥、检测、放置工序，每组镜片数量为20～50片。

所述第一超声清洗室中为水基清洗剂，所述第二超声清洗室中为IPA异丙醇与纯水的混合液，所述第三超声清洗室中为去离子水。

所述喷嘴均匀喷出氮气以吹干镜片表面液体使其干燥。

所述图像检测识别单元依次对镜片进行检测与处理。所述图像检测识别单元对所述摄像头下镜片表面图像进行数据处理，运用图形算法对镜片内或表面存在的气泡、灰尘等进行形状和尺寸判定，并根据其缺陷对镜片进行分拣，进一步对其进行再清洗或丢弃，实现镜片缺陷的诊断、定位、识别与分拣处理。此外，图像检测和识别单元还能将历史数据保存下来以构建数据库。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明申请设计了一条完整的自动清洁检测系统线，包括箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置、缺陷检测装置，整个自动清洁和检测均设置在箱体组件内，可将镜片自动夹持到设定位置，进行超声净化和清洗，以及随后的干燥，还可以自动进行镜片中诸如气泡以及镜面上诸如灰尘等的检测，可以全自动、高清洁度、大批量对镜片缺陷进行检测，提高了生产效率，降低了检测环境的维护成本及人工成本。

附图说明

图1是本发明申请实施例中全自动镜片缺陷检测系统的结构示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1密封箱体、2观察窗、3控制面板、4机械泵、5真空泵、6空气过滤单元、7传感器组件、8第一过渡舱、9第二过渡舱、10第一外舱密封门、11第一外舱阀门、12第一舱室、13第一内舱密封门、14第一内舱阀门、15第二外舱密封门、16第二外舱阀门、17第二舱室、18第二内舱密封门、19第二内舱阀门、20环形轨道、21软体机械臂、22第一置物架、23第二置物架、24第一超声清洗室、25第二超声清洗室、26第三超声清洗室、27喷气管、28喷嘴、29氮气管道、30摄像头。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

为了解决现有的镜片生产时，人工分辨检查镜片缺陷的过程存在的效率低下、缺陷标准难控、主观影响因素严重的问题，本发明申请提供了一种全自动镜片缺陷检测系统，全自动镜片缺陷检测系统包括箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置以及缺陷检测装置。该系统能够高效地应用于工业大批量检测眼镜镜片，实现清洗、干燥、检测、信息回溯于一体，全过程实现自动化，能提高生产效率，降低人工成本，实现镜片质量的数字化管理，实用性极强。

图1是本发明申请实施例中全自动镜片缺陷检测系统的结构示意图，由图可知，其提供的一种全自动镜片缺陷检测系统包括箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置、缺陷检测装置，所述净化装置分别位于箱体的两侧位置，所述夹持装置位于整体的上部分，所述干燥装置位于清洗装置右侧，所述缺陷检测装置位于干燥装置右侧。

其中，所述的箱体组件包括密封箱体、观察窗、控制面板，密封箱体中设置有净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置和缺陷检测装置，观察窗位于密封箱体前后两侧，用于通过观察窗观察箱体内部情况，控制面板位于密封箱体一侧，用于人工设置控制参数以控制整个镜片缺陷检测系统。

具体的，所述的净化装置包括机械泵、真空泵、空气过滤单元、传感器组件(传感器组件比如包括真空表、压力表、水传感器、氧传感器、压力传感器)、第一过渡舱、第二过渡舱，真空表、压力表与真空泵相连接，真空泵与机械泵相连，水传感器、氧传感器、压力传感器与气体净化单元相连接，机械泵、真空泵、气体净化单元位于密封箱体下端，真空表、压力表、水传感器、氧传感器、压力传感器位于密封箱体侧壁，与密封箱体内部环境相通，第一过渡舱位于箱体一侧，所述第一过渡舱包括第一外舱密封门、第一外舱阀门、第一舱室、第一内舱密封门、第一内舱阀门，第一外舱密封门连接空气与第一舱室，第一内舱密封门连接第一舱室与密封箱体，第二过渡舱包括第二外舱密封门、第二外舱阀门、第二舱室、第二内舱密封门、第二内舱阀门，第二外舱密封门连接空气与第二舱室，第二内舱密封门连接第二舱室与密封箱体，第一过渡舱与第二过渡舱均与真空泵相连接，真空泵与机械泵相连接。通过所述第一过渡舱放入镜片，通过所述第二过渡舱取出镜片。所述空气过滤单元用于保证所述密封箱体内环境高度洁净。整个净化装置的作用是确保密封箱内外环境相互隔绝，防止密封箱内的环境在传递放置镜片及工作过程中受到外界气体、灰尘等污染物的影响。

具体的，所述夹持装置包括环形轨道、软体机械臂、置物架。其中，环形轨道位于密封箱体顶部，软体机械臂位于环形轨道上，置物架位于密封箱体两侧。软体机械臂用于夹持待检测镜片，并依据环形轨道运行到设定位置，置物架用于搁置待检测镜片。所述机械臂为软体机械臂，配合镜片尺寸均匀施力。软体机械臂比如为硅胶材质或者橡胶材质的夹持部。

具体的，所述清洗装置包括第一超声清洗室、第二超声清洗室、第三超声清洗室，第一超声清洗室位于第二超声清洗室左侧，第三超声清洗室位于第二超声室右侧。设置多个超声清洗室的作用是方便同时对多个待检测镜片进行不同道次的超声清洗。

具体的，所述干燥装置包括喷气管、喷嘴、氮气管道，其中，喷气管一端与喷嘴相连接，一端与氮气管道相连接，氮气管道与外置氮气源相连接，整个干燥装置用于吹扫以及干燥镜片。所述喷嘴均匀喷出氮气以吹干镜片表面液体使其干燥。

具体的，所述缺陷检测装置包括摄像头、图像检测识别单元，摄像头与图像检测识别系统相连。摄像头具有多个，可以同时对多个待检测镜片进行图像采集，采集得到的图像输入至图像检测识别单元，图像检测识别单元用于根据设定的标准判定对应镜片是否存在气泡或者灰尘。

具体的，所述机械臂夹持镜片完成清洗、干燥、检测、放置工序，每组镜片数量为20～50片。

具体的，所述第一超声清洗室中为水基清洗剂，所述第二超声清洗室中为IPA(异丙醇)与纯水的混合液，所述第三超声清洗室中为去离子水。

具体的，所述图像检测识别单元依次对镜片进行检测与处理。所述图像检测识别单元对所述摄像头下镜片表面图像进行数据处理，运用图形算法对镜片内或表面存在的气泡、灰尘等进行形状和尺寸判定，并根据其缺陷对镜片进行分拣，进一步对其进行再清洗或丢弃，实现镜片缺陷的诊断、定位、识别与分拣处理。此外，图像检测和识别单元还能将历史数据保存下来以构建数据库。

例1

如图所示，本发明所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，包括：箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置、缺陷检测装置。其中，所述箱体组件包括：密封箱体1、观察窗2、控制面板3；所述净化装置包括：机械泵4、真空泵5、空气过滤单元6、传感器组件7、第一过渡舱8、第二过渡舱9，所述第一过渡舱包括第一外舱密封门10、第一外舱阀门11、第一舱室12、第一内舱密封门13、第一内舱阀门14，第二过渡舱包括第二外舱密封门15、第二外舱阀门16、第二舱室17、第二内舱密封门18、第二内舱阀门19；所述夹持装置包括：环形轨道20、软体机械臂21、第一置物架22、第二置物架23；所述清洗装置包括：第一超声清洗室24、第二超声清洗室25、第三超声清洗室26；所述干燥装置包括：喷气管27、喷嘴28、氮气管道29；所述缺陷检测装置包括：摄像头30、图像检测识别单元，摄像头与图像检测识别单元相连。

在本实施例中，所述箱体长2m，宽1m，高1.8m；所述空气净化装置中，箱体内部环境指标为水浓度小于3000ppm，氧气浓度小于2000ppm；所述机械臂具有6组；所述机械臂夹持部分采用橡胶作为主体，尺寸大小适用于直径为50mm～80mm的眼镜镜片；所述第一清洗室、第二清洗室内清洗液为丙烯基二甘醇碳酸酯镜片专用清洁剂，第三清洗室内为去离子水；所述第一清洁室、第二清洁室、第三清洁室均为八槽超声清洗仪；所述清洁气体为氮气；所述喷嘴数为6组；所述摄像头数为3个。

在本实施例中，所述图像检测单元用于对待检测镜片进行缺陷识别和检测。所述图像检测单元对镜片缺陷检测识别的具体标准为：确定缺陷像素坐标及几何中心，使用图形算法，给定直径为0.4mm-3mm，依据拟合结果对镜片进行判定及后续处理：第一次检测所得拟合结果为圆形则判定为气泡，并自动分拣为废品；第一次检测所得拟合结果不符合圆形则判定为表面灰尘，即重新进行清洗、吹干步骤，再重新进行缺陷检测，若第二次检测显示无缺陷，则判定第一次检测准确即该缺陷为灰尘，若第二次检测仍显示有缺陷则判定为气泡，并自动分拣为废品。

实施例2

如图所示，本发明所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，包括：箱体、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置、缺陷检测装置，；所述箱体包括：密封箱体1、观察窗2、控制面板3；所述净化装置包括：机械泵4、真空箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置、缺陷检测装置泵5、空气过滤系统6、传感器组件7、第一过渡舱8、第二过渡舱9，所述第一过渡舱包括第一外舱密封门10、第一外舱阀门11、第一舱室12、第一内舱密封门13、第一内舱阀门14，第二过渡舱包括第二外舱密封门15、第二外舱阀门16、第二舱室17、第二内舱密封门18、第二内舱阀门19；所述夹持装置包括：环形轨道20、软体机械臂21、第一置物架22、第二置物架23；所述清洗装置包括：第一超声清洗室24、第二超声清洗室25、第三超声清洗室26；所述干燥装置包括：喷气管27、喷嘴28、氮气管道29；所述缺陷检测装置包括：摄像头30、图像检测识别系统，摄像头与图像检测识别系统相连；

在本实施例中，所述箱体长1.5m，宽0.8m，高1.5m；所述空气净化装置中，箱体内部环境指标为水浓度小于2000ppm，氧气浓度小于1500ppm；所述机械臂为组数为5组；所述机械臂夹持部分采用橡胶作为主体，尺寸大小适用于直径为50mm～80mm的眼镜镜片；所述第一清洗室、第二清洗室内清洗液为丙烯基二甘醇碳酸酯镜片专用清洁剂，第三清洗室内为去离子水；所述第一清洁室、第二清洁室、第三清洁室为七槽超声清洗仪；所述清洁气体为氮气；所述喷嘴数为五组；所述摄像头数为三个。

在本实施例中，所述图像检测单元用于对待检测镜片进行缺陷识别和检测。所述图像检测系统对镜片缺陷检测识别的具体标准为：确定缺陷像素坐标及几何中心，使用图形算法，给定直径为0.8mm-5mm，依据拟合结果对镜片进行判定及后续处理：第一次检测所得拟合结果为圆形则判定为气泡，并自动分拣为废品；第一次检测所得拟合结果不符合圆形则判定为表面灰尘，即重新进行清洗、吹干步骤，再重新进行缺陷检测，若第二次检测显示无缺陷，则判定第一次检测准确即该缺陷为灰尘，若第二次检测仍显示有缺陷则判定为气泡，并自动分拣为废品。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，其包括箱体组件、净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置和缺陷检测装置，所述净化装置位于箱体组件的两侧位置，所述夹持装置位于箱体组件整体的上部分，所述干燥装置位于清洗装置一侧，所述缺陷检测装置位于干燥装置一侧，

所述箱体组件用作整个全自动镜片缺陷检测系统的安装框架，还用于提供工作空间以及无尘环境，所述净化装置用于净化工作空间以得到无尘环境，所述夹持装置用于夹持待检测的镜片至设定位置，清洗装置用于清洗待检测的镜片，干燥装置用于干燥清洗过的待检测镜片，缺陷检测装置用于检测镜片是否存在缺陷。

2.如权利要求1所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述的箱体组件包括密封箱体、观察窗、控制面板，其中，

密封箱体内部设置有净化装置、夹持装置、清洗装置、干燥装置和缺陷检测装置，

观察窗位于密封箱体前后两侧，用于通过观察窗观察箱体内部情况，控制面板位于密封箱体一侧，用于人工设置控制参数以控制整个镜片缺陷检测系统。

3.如权利要求2所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述的净化装置包括机械泵、真空泵、空气过滤单元、传感器组件、第一过渡舱、第二过渡舱，其中，传感器组件包括真空表、压力表、水传感器、氧传感器以及压力传感器，

其中，真空表、压力表均与真空泵相连接，真空泵与机械泵相连，水传感器、氧传感器、压力传感器均为与空气过滤单元相连接，机械泵、真空泵、气体过滤单元位于密封箱体下端，真空表、压力表、水传感器、氧传感器、压力传感器位于密封箱体侧壁，与密封箱体内部环境相通，

第一过渡舱位于箱体一侧，所述第一过渡舱包括第一外舱密封门、第一外舱阀门、第一舱室、第一内舱密封门以及第一内舱阀门，第一外舱密封门连接空气与第一舱室，第一内舱密封门连接第一舱室与密封箱体，第二过渡舱包括第二外舱密封门、第二外舱阀门、第二舱室、第二内舱密封门、第二内舱阀门，第二外舱密封门连接空气与第二舱室，第二内舱密封门连接第二舱室与密封箱体，第一过渡舱与第二过渡舱均与真空泵相连接，真空泵与机械泵相连接，

通过所述第一过渡舱放入镜片，通过所述第二过渡舱取出镜片，所述空气过滤单元用于保证所述密封箱体内环境高度洁净。

4.如权利要求3所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述夹持装置包括环形轨道、软体机械臂和置物架，其中，

环形轨道位于密封箱体顶部，软体机械臂位于环形轨道上，置物架位于密封箱体两侧，软体机械臂用于配合镜片尺寸均匀施力，夹持待检测镜片，并依据环形轨道运行到设定位置，置物架用于搁置待检测镜片，

软体机械臂采用硅胶材质或者橡胶材质。

5.如权利要求4所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述清洗装置包括第一超声清洗室、第二超声清洗室以及第三超声清洗室，其中，第一超声清洗室位于第二超声清洗室左侧，第三超声清洗室位于第二超声室右侧，

所述第一超声清洗室中为水基清洗剂，所述第二超声清洗室中为异丙醇与纯水的混合液，所述第三超声清洗室中为去离子水。

6.如权利要求5所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述干燥装置包括喷气管、喷嘴、氮气管道，其中，喷气管一端与喷嘴相连接，一端与氮气管道相连接，氮气管道与外置氮气源相连接，所述喷嘴均匀喷出氮气以吹干镜片表面液体使其干燥。

7.如权利要求6所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述缺陷检测装置包括摄像头和图像检测识别单元，摄像头与图像检测识别系统相连，

摄像头具有多个，可以同时对多个待检测镜片进行图像采集，采集得到的图像输入至图像检测识别单元，图像检测识别单元用于根据设定的标准判定对应镜片是否存在气泡或者灰尘。

8.如权利要求7所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述软体机械臂用于夹持镜片完成清洗、干燥、检测以及放置的工序，每组镜片数量为20片～50片。

9.如权利要求8所述的一种全自动镜片缺陷检测系统，其特征在于，所述图像检测识别单元对所述摄像头采集的镜片图像进行数据处理，对镜片内或表面存在的气泡、灰尘进行形状和尺寸判定，并根据其缺陷对镜片进行分拣，再清洗或丢弃，实现镜片缺陷的诊断、定位、识别与分拣处理。