CN112305650A - 一种用于透明物疵点检测和数字成像之光栅及其面阵检测方法 - Google Patents

Abstract

本专利发明了一种透明物疵点检测和成像用的光栅及其平面面阵检测方法。使用这种光栅可以使透明物一个整平面的疵点全部显现，并可用工业相机成像，为数字图像处理创造了基础条件。所述光栅的特征是一组亮暗相间(如黑白相间)的图形并布满整个光栅。利用亮暗相间的边界可使光场突变而使透明物的疵点特征显现，并当所述光栅与被测目标相对移动时，被测物因切割突变的背景光线而使微小疵点边界变化而显现。这时，不断采集图像而使得疵点边界的识别不断补强而完整。所述光栅及其衍生的面阵检测方法，可应用于薄膜或树脂的鱼眼测定仪、疵点在线检测；玻璃疵点或边界在线检测、实验室玻璃品质检测仪等众多领域。它将产生可观的工业应用和经济效益。

Description

一种用于透明物疵点检测和数字成像之光栅及其面阵检测 方法

1.技术领域

本专利发明了一种光栅，用于透明物疵点的检测、数字成像，并由此衍生发 明了一种新的对透明物疵点的平面面阵检测方法。

2.背景技术

透明物(含半透明物)，如薄膜、玻璃、玻璃管、亚克力板等的疵点，包括 鱼眼、条纹、划痕、损点、裂缝、气泡、杂质、污点以及边界等，均影响其产品的质 量。

如透明薄膜的鱼眼检测分为实验室样品检测和生产流程的实时在线检测。实 验室的样品检测目前是由教学胶片投影仪经放大和标准板比对来分析，或用灯箱光照 来肉眼观测。这二种检测方法不仅手段落后，而且效果不佳，人工劳动疲劳，伤眼， 效率很低，是很原始的人工检测方法。

在线检测，主要利用线阵工业相机，在一个特定光照角度下，拍摄目标物， 然后拍摄成像来检测分析。但由于是单一角度，所以漏检率很高，而且在实际应用中， 过度依赖CCD性能，造价很高又没有检准确和检全面，是目前这个行业的技术瓶颈。

事实上，这种透明物的疵点检测，只有在有穿透力的光照下才能逆光显现， 并且有方向性，与该方向不符的目标点就会漏检。因此，很难完整全面地检测一个面， 也很难逆光成像。这便是问题的症结所在。

当按某一个角度反射成像时，相机只能抓到局部的目标，面上其它目标无法 抓捕，且环境反射严重，无法整面成像，也就无法整面检测。这是另一个症结所在。

3.发明内容

3.1本发明发明了一种光栅用于透明物疵点的检测并实现对其数字成像。

3.2所述光栅的使用，衍生发明了一种新的对透明物疵点的平面面阵检测 方法。

所述光栅的定义

所述光栅是一块透光但不透明的平面物；

在所述平面物上布满亮暗(如黑白)相间的连续的图形；

所述图形可以是一定宽度的直线、同心圆、甚至是任何形状的几何图形，但 以亮暗相间的形式构成的图形。如附图图1、图2、图3，等所示。

符合以上三个物理特征【0010】【0011】【0012】的平面物，即为所述光栅。

其中，亮暗相间为所述光栅的本质特征。

当采用平行直线图形构成所述光栅，称平行直线光栅，见图1.。

当采用同心圆图形构成所述光栅，称同心圆光栅，见图2.。

当光栅直线按45°斜角方向放置时，称45°直线光栅，见图3。

作为扩展，按【0012】的定义，亮暗相间的任何形状均可构成所述光栅。

所述光栅的用途

所述光栅可以使透明物(含半透明物)在光照下呈现其内在质地和分布，以 及透明物的边界。可以用于疵点、鱼眼、纹路、划痕、以及表面污点或损点或边界尺 寸等的物理检测，如用于对薄膜、玻璃、玻璃管、亚克力板等的物理品质检测。

所述光栅用于透明物(含半透明物)在逆透射光光照下拍摄成像。使【0020】 中的结果摄入数字图像中，为自动检测、智能检测和数字储存创造了基础条件。

所述光栅既可以用于对静态的样品级对象的疵点等的检测，如实验室的薄膜 鱼眼测定仪；也可以用于生产流程中的在线疵点检测。

上述所描述的用途，衍生一种对透明物的疵点检测的平面面阵检测方法。

所述光栅的特性

所述光栅有如下独特的特性：

所述光栅可以检测一个面，面上的目标可以同时显现。

所述光栅面积越大则可测面积越大，理论上这个面可以无穷大。

所述光栅亮暗相间的间距越大，则所述光栅的焦距越大，图像也越亮；反之， 焦距越小，则图像越暗。

所述光栅亮暗相间的间距大小影响成像的效果，以及被测特征目标的精度。 通常情况下，这个间距可在0-10mm间选用，取决于精度、被测物与相机的空间距离 等。

所述光栅与被测物作相对移动时，被测目标因背景切割而更好显现，有利于 成像和图像识别；相对移动的速度对目标成像有不同的效果。

低速度有利于微小目标物的检测和成像；

当较高移动速度时，深色目标物会浮现于光栅背景图之上，可直接成像，而 与背景无关，有利于简化数字图像处理。

采用45°直线光栅时，见图3，被测透明物的纹路或划痕或其它线状目标， 均能显现，且效果最好。

所述光栅的使用，可以实现相机的逆光拍摄成像，且对光源不敏感，方便对 光源的选用。

4.附图说明

图1为平行直线光栅，可用于点状或块状目标的检测；

图2是同心圆光栅，可用于点状或块状目标的检测；

图3是45°直线光栅，除点状或块状目标外，还可以检测线状目标。

图4是本光栅的使用方法示意图，详见以下第5条中所描述的实施方式。

5.具体实施方式

具体实施方式，参阅图4，按以下使用方法实施：

按这样的布置顺序：光源(4)、所述光栅(3)、被测透明物(2)。即光源 照射所述光栅，并透过所述光栅照射被测透明物，在被测物的另一侧，逆光方向观 察，可以肉眼或借助放大镜观测到【0020】中的结果。

延续【0036】中的布置顺序，在被侧物另一侧放置镜头和面阵工业相机(1)， 调节焦距和相机参数即可拍摄成像。

以上布置的所述光栅与相邻物件的距离可调节，以获得更好的观测效果。

当所述光栅与被测物有相对移动时，透明物整个面中的疵点特征将在背景中 切割而更好的显现。利用相对移动时不断呈现的目标特征边界的灰度的变化，不断 采集图像而使得特征边界的识别不断增强、完整和准确。从而实现面阵的检测。

采用45°直线光栅时，透明物的线状特征显现，并可以整面成像采集和特 征提取。

所述光栅与被测物间的相对移动，可以这样选择：

静态样品级检测仪器用途时，被测物不动，所述光栅移动；

生产线上的在线检测时，所述光栅不动，被测物随生产流程的速度移动。

Claims (9)

1.一种用于透明物疵点检测和数字成像之光栅。其特征在于：定义所述光栅是一块透光但不透明的平面物，在所述平面物上布满亮暗(如黑白)相间的连续的图形；所述图形可以是一定宽度的直线、同心圆、甚至是任何形状的几何图形，但以亮暗相间的形式构成的图形。符合以上三个物理特征的平面物，即为所述光栅。

2.所述光栅的特性。其特征在于：

所述光栅可以检测一个面，面上的目标可以同时显现。所述光栅面积越大则可测面积越大，理论上这个面可以无穷大。所述光栅亮暗相间的间距越大，则所述光栅的焦距越大，图像也越亮；反之，焦距越小，则图像越暗。所述光栅亮暗相间的间距大小影响成像的效果，以及被测特征目标的精度。所述光栅与被测物作相对移动时，被测目标因背景切割而更好显现，有利于成像和图像识别。相对移动的速度对目标成像有不同的效果，低速度有利于微小目标物的检测和成像；当较高移动速度时，深色目标物会浮现于光栅背景图之上，可直接成像，而与背景无关，有利于简化数字图像处理。使用所述光栅，可以实现相机的逆光拍摄成像，且对光源不敏感。所述光栅采用45°直线光栅时，被测透明物的纹路或划痕或其它线状目标，均能显现，且效果最好。

3.所述光栅的用途。其特征在于：

所述光栅可以检测透明物(含半透明物)的疵点。包含但不限于鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、以及表面污点或损点，或边界尺寸等的物理检测。所述透明物(含半透明物)是指塑料或树脂薄膜、玻璃、玻璃管、亚克力板等。

4.所述光栅用于相机的数字成像技术。其特征在于：其拍摄方式是对透明物(含半透明物)在逆透射光光照下拍摄成像。使权利3中的用途拓展到自动检测、智能检测和数字储存等领域。

5.所述光栅用于对静态的样品级对象的疵点等的检测。其特征在于如实验室用的样品疵点和质量分析仪器。如薄膜鱼眼测定仪、玻璃品质分析仪，等。

6.所述光栅用于在线疵点等的检测。其特征在于：透明物(含半透明物)产品，如薄膜、玻璃、玻璃管等，在生产工艺流程中的实时在线检测和分选。

7.对透明物的疵点检测的平面面阵检测方法。其特征在于：基于所述光栅用面阵相机对透明物进行平面面阵检测和数据分析。

8.所述光栅与被测透明物之间的相对移动的工作方式。其特征在于：相对移动可以使被测目标在所述光栅形成的背景中切割光线而使目标特征边界的灰度变化而凸显，有利于目标物的特征增强和提取。

9.使用45°直线光栅。其特征在于：所述光栅可以使被测透明物中的线状目标显现。

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