CN112534240A - 用于测量波形玻璃片的表面的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种光学检查系统，用于形成指向玻璃片的平面激光片的紫外线激光器及相关光学器件。所述平面激光片与所述玻璃片的表面相交，从而使所述玻璃片的表面发荧光并在所述表面上形成可见波长线。摄像头具有用于检查所述可见波长线的图像传感器。控制系统被配置为接收表示所述可见波长线的图像数据图像数据，对所述数据进行分析和三角测量，以确定与该线相关联的一系列坐标，并且根据所述一系列坐标来创建所述玻璃片的表面的三维图。还提供使用光学检查系统的方法、使用光学检查系统计量表面的方法、以及使用光学检查系统来为表面提供光学反射率信息的方法。

Description

用于测量波形玻璃片的表面的系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年7月24日提交的美国临时申请序列号62/702,617的权益，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
各种实施例涉及一种用于测量波形玻璃片的表面的系统及方法。
背景技术
玻璃片(尤其是为了用作汽车挡风玻璃、后窗玻璃和侧窗玻璃而形成为各种弯曲形状的玻璃片)的制造商对测量和评估玻璃片的表面感兴趣。制造商们可能希望确定玻璃片是否在预定义的计量规格之内。制造商还可能希望测量和评估成型片中的反射光学失真的量，这种反射光学失真可能会被如外部观察者或可能将玻璃安装为挡风玻璃或后窗玻璃或侧窗玻璃等的车辆的外部观察者、操作员或乘客等人类观察者感知。例如，随着诸如汽车应用中的平视显示器的技术的使用增多，计量度量和反射失真阈值变得越来越严格。制造商也希望识别成型玻璃片的表面上的可见的小标记或其他缺陷。
发明内容
在一实施例中，提供一种光学检查系统，具有紫外线激光器及相关光学器件，其形成指向玻璃片的平面激光片。所述平面激光片与所述玻璃片的表面相交，从而使所述玻璃片的表面发荧光并在所述表面上形成可见波长线。摄像头具有用于检测跨越所述玻璃片的宽度的至少一部分的可见波长线的图像传感器。控制系统被配置为(i)从所述摄像头接收表示所述可见波长线的图像数据，(ii)分析来自所述摄像头的数据，以确定与该线相关联的一系列坐标中的第一坐标及第二坐标，(iii)对与所述一系列坐标中的第一坐标及第二坐标中的每一个相关联的第三坐标进行三角测量，并且(iv)根据所述一系列坐标来创建所述玻璃片的表面的三维图。
在另一个实施例中，提供一种使用光学检查系统的方法。形成平面激光片，并将该平面激光片从紫外线激光器及相关光学器件指向玻璃片的表面。在所述平面激光片与所述表面的相交处激发所述玻璃片的表面，以在所述玻璃片的表面上形成可见波长线。使用摄像头对所述可见波长线进行成像。通过分析来自所述摄像头的成像数据来确定与所述可见波长线相关联的一系列坐标中的第一坐标及第二坐标。通过三角测量来确定与与所述可见波长线相关联的所述一系列坐标中的所述第一坐标及所述第二坐标中的每一个相关联的第三坐标。根据所述一系列坐标来创建所述玻璃片的表面的三维图。
在又一实施例中，提供一种使用光学检查系统计量表面的方法。通过对使用摄像头成像的表面上的发荧光的线的位置进行三角测量来计算包括对应于玻璃片的表面上的位置的一组坐标的数据集，所述发荧光的线创建在来自紫外线激光器的平面激光片与所述表面的相交处。根据一系列所述数据集来创建所述表面的三维图。与所述表面的计量模型进行比较，使用所述数据集来计算不变度量。输出所述不变度量。
在另一个实施例中，提供一种使用光学检查系统来为表面提供光学反射率信息的方法。通过对使用摄像头成像的表面上的发荧光的线的位置进行三角测量来计算包括对应于玻璃片的表面的位置的一组坐标的数据集，所述发荧光的线创建在来自紫外线激光器的平面激光片与所述表面的相交处。根据一系列数据集来创建所述表面的三维图。对所述表面的三维图进行去噪。与为玻璃片G的表面指定的光学反射率规格进行比较，使用来自去噪后的图的数据集来计算不变度量。输出所述不变度量。
附图说明
图1是根据一实施例的玻璃片检查系统的一实施方式的示意图；
图2是根据一实施例的与图1的检查系统一起使用的光学系统的示意图；
图3是示出在图1和图2的系统中使用的玻璃片的光透射率的曲线图；
图4是与图1的检查系统一起使用的另一光学系统的示意图；
图5是与图1的检查系统一起使用的另一光学系统的示意图；
图6是根据一实施例的使用图1、图2、图4和图5的系统来测量玻璃片的表面的方法的流程图；
图7是使用图2的系统拍摄的玻璃片表面的可见光谱图像的一部分；
图8A和图8B是用于对第三坐标进行三角测量的图1至图2的光学检查系统的示意图；
图9是示出根据一实施例的用于与图7的方法一起使用的多摄像头系统的数据对准步骤序列的示意图；
图10是使用从图6的方法确定的表面图计量表面的方法的流程图；
图11A和图11B是使用图10的方法确定的显示给用户的代表性系统输出；
图12是使用从图6的方法确定的表面图来建模并确定表面的光学反射率和失真的方法的流程图；以及
图13是使用图12的方法确定的显示给用户的代表性系统输出。
具体实施方式
根据需要，此处提供本发明的详细实施例；然而，应理解的是，所公开的实施例仅是示例，并且可以以各种替代形式来体现。这些图并不一定按比例绘制；一些特征可能被夸大或最小化以示出特定构件的细节。因此，此处公开的具体结构及功能细节不应被解释为是限制性的，而是应仅仅解释为用于教导本领域的一般的技术人员多样地采用本发明的代表性基础。
应认识到的是，此处公开的任意的电路或其他电气设备可以包括任意数量的微处理器、集成电路、存储设备(例如，闪存、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)或其其他适当的变形)以及相互协作以执行此处公开的操作的软件。另外，此处公开的任意的一个或多个电气设备可以被配置为执行体现在被编程为执行此处公开的任意数量的功能的非暂时性计算机可读介质中的计算机程序。
图1示出在线玻璃片光学检查系统10。检查系统10包括输送机12，该输送机12沿大体上平行于玻璃片的第一维度的第一方向输送玻璃片G。在所示的示例中，波形玻璃片G是大体上矩形的车辆挡风玻璃或后窗玻璃，具有相对较小(并且可以可选地称为高度)的第一维度和相对较大的(可以可选地称为宽度)的第二维度。玻璃片G具有所述第三维度的厚度，该厚度小于所述宽度和所述高度。玻璃片G绕一个或多个大体上平行于所述第一方向曲率轴弯曲。在其他示例中，玻璃片G可以具有其他曲率轴，或被设置为平坦或实质上平坦的片。
输送机12输送机12可以是单个输送机，其专用于运输玻璃片G使其通过检查系统10，该检查系统10可以被配置和/或操作为独立光学检查系统。在其他示例中，输送机12可以是一系列输送机中的一个，输送所述玻璃片使其通过各种处理站，例如，在典型的汽车、建筑和/或太阳能玻璃片制造系统中发现的加热、成型、退火或回火站。玻璃片G的输送机可以通过各种技术，例如通过辊、气浮或带式输送机、定位器以及机械臂来设置，以便以所描述的方式处理玻璃。还应当理解的是，多个输送机中的每一个可以被独立地控制并以有效地控制整个系统10中的玻璃片的流动和处理的速度移动玻璃片使其通过不同的处理站。
可选地，检查系统10可以被提供为不具有输送机的单独的独立系统或装置。检查系统10还可以设置有玻璃面板G的固定件，检查系统14被配置为例如与安装在输送机系统上的光学系统14一起相对于面板G平移。检查系统10可以设置有玻璃面板G和相对于彼此固定的光学系统14，该光学系统具有被配置为扫描玻璃面板G的表面的光学元件。
检查系统10具有光学系统14，该光学系统14用于识别和测量玻璃片的表面，并且还可以用于测量玻璃片，识别和测量玻璃片中的小缺陷，和/或测量反射光学失真。参照图2对检查系统14进行详细描述。
通常，光学系统14包括具有至少部分地基于玻璃片G的光学特性选择的波长的激光器或其他光源。来自光源的光通过光学系统14指向玻璃片G。在一个示例中，所述光源被选择为在玻璃片G不透明或大体上不透射的旋转的窄带中具有波长λ1。所述光源还被选择为使得所述光源的波长λ1诱导或引起玻璃片G的表面以不同于所述光源的波长λ2发光。例如，所述光源选择被选择为使得所述光源的波长λ1诱导或引起玻璃片G的表面以比所述光源的波长λ1更长的波长λ2发荧光或发冷光。
光学系统14具有用于检测从玻璃片G发射的光的至少一个摄像头或其他检测器。光学系统14还包括用于对从光源到玻璃片G以及从玻璃片G到检测器的光进行控制和指向的各种光学元件。
光学系统14具有至少一个计算机和/或控制单元，该计算机和/或控制单元包括至少一个处理器程序以执行用于控制光学系统的逻辑，所述光学系统包括光源和检测器，并且从所述检测器获取每个玻璃片的数据，分析所述玻璃片的数据，并提供所述玻璃片的表面形状、反射光学失真或其他表面信息或缺陷相关的信息。如图所示，计算机可以与检查系统10的控制系统16集成在一起，或者可以被设置为与控制系统16通信的单独的设备。
因此，光学系统14提供一种非接触检查系统，用于快速获取对应于玻璃片G的表面的详细数据并分析所获取的表面数据以评估和报告玻璃片G的表面形状以及玻璃片G的光学特性相关的性质，尤其在玻璃片G在弯曲、冷却或其他加工操作之间或之后在输送机12上被运输时。
检查系统10包括在该实施例中被描述为计算机的可编程控制单元16。计算机16可以与光学系统14的计算机通信或与光学系统14的计算机集成。计算机16包括至少一个处理器，该处理器被编程为在玻璃片在输送机上前进时检测所述玻璃片，并控制电动机以控制输送机12的运动速度。
输送机12使玻璃片G经过光学系统14沿路径或在此处被示为y方向的方向移动。使用一个或多个电动机和支撑辊或其他装置使输送机12移动。
检查系统10具有一个或多个位置传感器18，用于确定用于在光学板14通过系统10移动时使用光学系统14来分析玻璃片G的输送机12的位置和定时。位置传感器18可以由数字编码器、光学编码器等提供。输送机12和玻璃片G的速度可以被选择为，维持玻璃片G的线体操作的同时，容许来自光学系统14光源的光在玻璃片G的表面的区域上的足够的停留时间，以使该表面发荧光。在一个示例中，输送机12以0.1至0.2米/秒的速度或以与光学系统14相协调的速率连续移动，以基于玻璃面板G的指定的移动，例如在1-4毫米范围内的移动来获取数据。在进一步的示例中，输送机12被移动为使得可以在约十秒至十五秒的时间范围内检查玻璃面板G。在另一个示例中，输送机以0.01米/秒以上的速度连续移动，以基于玻璃面板G的约小于五毫米的移动来获取数据。来自玻璃片的数据可以基于对应于网格尺寸的玻璃面板G的不同移动来获取，并且可以是小于五毫米、小于两毫米、约一毫米，或别的值。在进一步的示例中，可以提升输送机的速度，使得基于约大于5毫米，例如网格尺寸大于5毫米，或大于10毫米的玻璃面板G的移动来获取数据。随着输送机的速度的下降，扫描面板G的时间增加，可能为约数秒、数十秒或数分钟，例如2分钟。对于具有复杂表面轮廓的玻璃面板G，由于可能需要使用更小的网格尺寸来提高分辨率，扫描面板的时间同样可能会增加。位置传感器18可以用作光学系统14的输入，以确定获取数据的定时，例如，作为摄像头的触发器。
检查系统10可以设置有与控制系统16通信的额外的传感器，例如光电传感器等，以确定玻璃片G位于输送机12上的适当位置，或者已前进至光学系统14。然后，计算机16与光学系统14通信以激活系统14并开始测量玻璃片G的表面。在其他示例中，响应于系统14检测器登记表示光源已经开始与玻璃片G相互作用的适当的信号，光学系统14可以连续地操作并开始获取和处理玻璃片G相关的数据。
现在参照图2至图4，根据各种实施例对光学系统14进行更详细的说明。在所公开的实施例中，光源由激光器50提供，并且可以是二极管激光器。激光器50可以与具有适当的安装件和透镜的二极管激光器封装在一起，以提供准直光束，并且可以额外设置有散热器。在其他实施例中，激光器50可以由配置为以期望的激光强度和其他光束参数提供期望的激光波长的另一激光器或激光器的组合提供。在进一步的实施例中，光源可以被设置为紫外线光源，具有关联滤光器和光学元件以提供指向玻璃片G的光片。在进一步的实施例中，系统14可以设置有多于一个的激光器50。
基于由钠钙硅酸盐玻璃形成的玻璃片G的预期用途，激光器50被选择为具有紫外线范围内的波长和玻璃片G不透明或不透射或玻璃片G实质上不透射，例如激光器输出的透射率小于5％或2％的特定波长的波长。在所公开的示例中，激光器50由被调谐为以中心波长λ1输出光的脉冲二极管固态激光器提供。中心波长可以被选择为与玻璃片G的不透明度或非透射率相符，并且可以是不可见波长，并且，还可以被选择为诱导玻璃片G表面发荧光或冷光。中心波长可以小于350纳米，在一实例中，在紫外线范围内，被提供为266纳米。
在一实例中，激光器在15千赫兹下具有150微焦耳的功率输出。在进一步的示例中，可以以其他功率输出和重复率提供激光器50，并且考虑500-100微焦耳及一千赫兹以上具有266nm的中心波长的激光器。系统10、14可以被配置为在规定的时间段内测量玻璃片G，例如，约每片十秒，尽管也可以基于玻璃片的尺寸和期望的分辨率来考虑其他时间。当然，可以基于玻璃片G的成分来选择其他波长。
图3示出相对于入射光的波长绘制透射率的钠钙硅酸盐玻璃的图表。从图中可以看出，随着入射光的波长减小，玻璃片G的透射率显示出急剧下降并接近不透明材料。激光器50的波长也绘制于图表上，玻璃片G被示为在该波长上不透明。对于具有另一散装材料成分的玻璃片G，可以选择调谐到另一波长的激光器50以与光学检查系统14一起使用，使得所选择的波长不透射玻璃片G，并在玻璃片G中诱导冷光或荧光。
再次参考图2，光学元件54被设置于激光器50的下游，以与激光束相互作用，成形并将激光束指向玻璃片G。光学元件54可以包括一个或多个光束成形器、透镜、反射镜等。在所公开的实施例中，提供光束成形器55以通过将激光束的准直高斯光束轮廓转换为具有更均匀的强度分布且没有内部激光聚焦的准直平顶轮廓光束来增加激光强度的均匀性，从而提高整个玻璃片G的表面上的激光线强度的均匀性。提供第一透镜56以从激光束52形成平面激光。在公开的实施例中，第一透镜56是焦距基于激光器50相对于输送机和玻璃片的位置或从激光器50到玻璃片G的距离D1来选择的圆柱形平凹透镜。为了进一步使平面激光片聚焦，还可以提供第二透镜58。在所公开的实施例中，第二透镜58可以是圆柱形平凹透镜，以进一步使平面激光片聚焦。可以提供附加的聚焦透镜57以使激光片变窄和聚焦。尽管第二透镜58被示为在第一透镜56之后或第一透镜56的下游，在其他实施例中，透镜56、57、58的位置可以被变更或颠倒，使得第二透镜58在第一透镜56之前。透镜56、57、58用于形成基于形成玻璃片G的材料的不透明度在266纳米的调谐的中心波长λ1指向玻璃片G的第一表面62的聚焦的平面激光片60。在所示示例中，光学元件56、57、58分别由f＝-8mm平凹柱面透镜、f＝1000mm平凸柱面聚焦透镜、以及f＝-25mm平凹柱面透镜提供。光学元件54协作以在玻璃片G的表面上形成束宽为1-2mm的平面激光片。在另一示例中，光学元件可以具有不同的焦距，并且焦距和透镜选择可以可以部分地基于面板G的尺寸。在其他实施例中，可以在激光器50与玻璃片G之间提供诸如滤光器、斩波器等附加光学元件。
可选地或额外地，可以使用诸如鲍威尔透镜的其他光学元件来沿平面激光片提供更均匀的激光强度的分布。此外，尽管在图2至图4中示出一个激光器50，在其他实施例中，系统14可以设置有多于一个的激光器50。例如，系统14可以具有指向玻璃片G的不同区域的两个激光器50，或者。光束被对准以在整个玻璃片G上形成公共的片。例如作为分布，激光片的强度从一个激光器在整个激光片上变化，并且，可以使用多个激光器在整个玻璃片G的表面上提供更均匀的强度，或者为多个各自的摄像头提供荧光线。
玻璃片G具有形成玻璃片G的第一侧和第二侧的第一表面62和第二表面64。第一表面62和第二表面64被玻璃片G的厚度彼此隔开。由于玻璃片G对于激光片60的波长λ1是不透明的或实质上不透射的，因而激光片60与第一表面62相互作用而不经过玻璃片G或第二表面64，从而仅在第一表面62激发玻璃。玻璃片G的厚度或第一表面62与第二表面64之间的距离可以变化，并且在一些示例中大于1.2mm或大于1.6mm，在一个非限制性示例中在1.6-25mm的范围内。
平面激光片60可以定向为横向于带地或沿x方向延伸。激光片60沿路径66与玻璃片G的第一表面62相互作用，或者与激光片60与玻璃片G的第一表面62的相交处相互作用。对于平面玻璃片G，路径66是线性的。对于弯曲的玻璃片G，当激光板60与弯曲的表面相互作用时，路径66可以沿着表面62随着玻璃片G的曲率而变化。
激光片60在第一表面62激发玻璃片G的材料并在第一表面62引起冷光。玻璃片G沿着激光线66激发来发荧光，以发射比λ1更长的波长λ2。在本示例中，来自玻璃片G的发射光70位于在可见光范围内或在近紫外线范围内的波长1/2，并且沿激发的表面62和线66表现为线68。
发射的光70由诸如摄像头72的检测器检测。所述摄像头可以设置有电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。在本示例中，并且如图2所示，检测器72设置有CMOS传感器，并且被定位成使得玻璃片G的整个宽度或在x方向上的玻璃片被捕获在图像中。在所示示例中，摄像头由一个在一个示例中被设置为5496x1836或5496x1000像素的感兴趣区域的5496x3672像素的CMOS传感器摄像头提供，或者由在另一个示例中为5120x5120像素的CMOS传感器提供。可以基于激光器参数、输送机速度及其他系统因素来控制各种摄像头设置，这些摄像头设置包括镜头焦距、光圈、增益以及曝光时间。在一示例中，摄像头使用固定镜头，例如16mm或25mm镜头，并且被设置为J2.4光圈或更高的光圈，以增加景深，并使用15-20毫秒的曝光时间，且增益为2-15分贝。在另一个示例中，摄像头设置可以使用另一个曝光时间，例如在10毫秒至300毫秒以上的范围内，同样地，增益可以被设置为在2至30分贝范围内的另一个值。在其他示例中，摄像头72可以被定位成仅对玻璃片G的选定区域成像。在其他示例中，检测器可以被设置为另一个光电探测器或光敏元件。在进一步的示例中，可以在玻璃片G和检测器72之间设置提供诸如滤光器的附加的光学元件，以进一步增加信噪比。
在其他示例中，并且如图4至图5所示，光学系统14可以使用多于一个的摄像头72。图4至图5是示意图，并且未示出各种系统14构件，如光学元件、控制器等。在图4中，一对摄像头72A、72B位于激光片60的一侧。每个摄像头72A、72B对玻璃片G的区域73A、73B成像，区域彼此重叠，例如约10厘米。通过在图3的系统中使用多于一个的摄像头，可以基于每个摄像头的更长的焦距在玻璃片G的表面的最终表面图中减少由光学失真引入的误差。此外，使用具有两个以上的摄像头的光学系统14还可以提供玻璃表面的高分辨率成像，例如玻璃片G的每单位表面面积的像素增加，并且，由于摄像头物理上更靠近玻璃片G，提高摄像头的精度和灵敏度。
在图5中，提供一对摄像头72A、72B，激光片60位于摄像头72A、72B之间。每个摄像头72A、72B对玻璃片G的区域73A、73B成像，区域彼此重叠，例如约10cm。通过在图3的系统中使用多于一个的摄像头，可以在玻璃片G的表面的最终表面图中减少由光学失真引入的误差。此外，摄像头72A、72B被定位成，例如当一个摄像头72A可能具有图4中玻璃片G的表面的左侧的遮挡的视野，或相对于图4中玻璃片G的表面的左侧处于较小的入射角或掠射角时，对具有高曲率的玻璃片进行成像。在进一步的实施例中，系统14可以具有多于两个的摄像头。例如，设想可以提供四个摄像头72，在激光片60的每一侧提供两个，并且所有四个摄像头的区域彼此重叠。在其他示例中，可以存在多于四个的摄像头72。
再次参照图2，激光器50和摄像头72与控制单元中的至少一个计算机80通信。计算机80可以连接至控制系统16或检查系统10或与控制系统16或检查系统10集成。计算机80具有图像处理器单元82，并且还连接至存储器。计算机80可以从控制系统16和位置传感器接收信息，以用于确定何时将触发信号发送至图2和图4至图5的摄像头72。例如，基于玻璃片G的1-4毫米的相应运动，摄像头可以以高达80fps或高达160fps的帧速率获取数据。
计算机80从摄像头72接收图像数据。计算机80使用来自图像的数据形成矩阵或点云，例如，玻璃片的表面62上的位置相关联的矩阵中的单元格，或作为与玻璃片的表面62上的位置相关联的点云中的点阵列。若基于8位灰度，则图像数据可以被提供为一系列灰度值，每个值的范围为0到255。在其他示例中，图像数据可以被提供为对应于由摄像头传感器检测的红色、绿色及蓝色色段或颜色分量中的每一个的一系列RGB信号，可以基于不同的色空间和颜色模型来提供，或者可以被提供为另一位值。下面参照图6至图13提供数据获取、以及前云和后云的数据处理的更多细节。
图6示出根据一实施例的使用光学检查系统来确定玻璃片G的表面的三维图的方法200的流程图。在各种实施例中，方法200可以分别与图1至图2和图4至图5的系统10、14一起使用，并且，根据各种实施例，可以重新排列或省略步骤，或者可以添加附加的步骤。
在步骤202，基于玻璃片的透射率来选择第一波长，例如紫外线波长，所述第一波长被选择为实质上不透过玻璃片。在步骤204，例如使用紫外线激光器以第一波长形成平面光片。
在步骤206，校准光学系统14。摄像头和激光器被分别校准。代替玻璃片G在玻璃片G的大约中间z距离或在为摄像头定义的边界框的中间提供棋盘图或其他已知的平面校准表面。摄像头的边界框被定义成，在省略固定件的任意的基础支撑表面的同时，容许足够的垂直深度或景深以容纳玻璃片G的上下边界的三维空间。在一示例中，边界框具有约10-15cm的深度，尽管可以基于零件的细节设想其他维度。
因此，校准图的位置是已知的，并为边界框的全局坐标系提供基础。基于静止校准图来校准摄像头，并且选择包括焦距、曝光、光圈、增益等的摄像头设置。
也对激光器进行校准。对于以沿z轴或x-z平面延伸的激光片取向的激光器，摄像头检测激光片相对于校准图的位置，并将该位置与全局坐标系相关联起来。对于不在x-z平面中的激光器，可能需要附加的计量步骤以将激光片的位置提供给全局坐标系。选择包括强度和频率的激光设置。相对于校准图和全局坐标系的摄像头及激光器校准后续会在步骤214中关于表面的z坐标的确定用到。
在步骤208，例如使用相关光学器件将平面光片指向玻璃片，并激发玻璃片的表面，使得光使得光沿着平面光片与面向光源的玻璃片的表面之间的相交路径以第二波长，例如可见波长发出。
在步骤210，使用一个或多个摄像头测量或检测表示一系列可见波长线的一系列数据，每个摄像头对玻璃片G的感兴趣区域成像。对于单一摄像头系统14，摄像头72可以检测在整个面板上或在面板上的感兴趣区域中检测到的每条线。对于多摄像头系统14，每个摄像头72可以指向玻璃片G的单独的重叠的感兴趣区域，并检测感兴趣区域内的每条线。
在步骤212，处理并分析每个可见波长线以确定第一坐标及第二坐标，例如，与每条线相关联的一系列坐标内的(x,y)坐标，并将该坐标存储于与摄像头相关联的矩阵或点云中。
计算机80使用图像处理器单元82来处理图像。将代表性样本图像的一部分与基于下面描述的图像处理的相关示意性覆盖图提供于图7中。
计算机80和图像处理器82可以例如通过对图像施用阈值，对图像进行正规化，使用快速傅里叶变换对图像进行变换等来处理图像以降低噪声。在一示例中，使用中值滤波器对图像进行滤波以降低包括斑点噪声的噪声。随着摄像头增益设置的增加，噪声降低步骤的必要可能会增加。
计算机80和图像处理器82基于所表示的线宽尺寸输入和最小强度来选择图像中的线宽区域。通过选择线宽区域，在后续步骤中处理和确定坐标时使用图像的缩减区域。例如，所表示的线宽可以被选择为具有公差因子的标称值。在一示例中，在3-10个像素的范围内选择标称线宽，并在1-5个像素的范围内选择公差。在另一示例中，在4-6个像素的范围内选择标称线宽，并在2-3个像素的范围内选择公差。在进一步的示例中，所表示的线宽被选择为具有一个像素的最小宽度。所述强度也被选择为输入，并且可以部分地基于在相关帧速率下的荧光线的预期强度，并消除不必要地包括包含背景噪声的像素。在各种示例中，在5/255、10/255、20/255、30/255或另一值的灰度中选择最小强度。所选线宽区域的一示例在图7中以区域250示出。
尽管玻璃片G对于以可见的第二波长λ2发射的光是透明的，并且从表面62发射的光可以穿过和/或从别的表面64反射，但实验表明，来自后表面的任意的反射具有非常低的信号，并且通常可能作为噪声丢失。例如，在捕获图像中，发射线68在后表面64上的反射在灰度上约为255分之5，而主发射线68在灰度上约为255分之20-100，从而反射的信号可以被认为是噪声。此外，基于图像中反射线的位置和与主可见线的间隔，可以从所选线宽区域250的边界排除反射线或将反射线排除在所选线宽区域250的边界之外，使得在数据处理中不再考虑该反射线。对于反射线足够接近发射线68以致于不能使用线宽区域250合理地排除反射线的情况，反射线可以包括在数据处理中；然而，由于反射线的信号较低，因而不会显著地影响数据处理。可选地并且在第二反射线的存在下，数据处理可以通过考虑摄像头的几何形状、基于面板的线的位置、与反射线相比荧光线的更高的亮度以及其他因素来选择荧光线。数据处理可以进一步接收关于面板G的材料的输入。例如，对于锡侧浮法玻璃的图像预计有反射线，而对于空气侧浮法玻璃的图像中可能不存在反射线。
计算机80和图像处理器82基于图像数据可见荧光线中的像素的灰度级来确定或计算沿模型线的点。从样本图像中可以看出，从表面62发出的光可以被捕获为在区域250内沿y方向在多个像素上延伸。这样，计算机80基于作为一系列坐标或(x,y)数据集的像素中的灰度值来计算模型线的点。通过示例的方式，将模型线100中所计算的点叠加在图4上。
在一示例中，计算机和图像处理器可以对相邻像素的组求平均以找出每个点和(x,y)数据集作为模型线的估计中心，并且可以为可以为图像中x方向上的每个像素提供一个(x,y)数据集。在其他示例中，计算机和图像处理器进行像素的加权平均以找到每个点和(x,y)数据集作为线的估计中心。计算机和图像处理器可以利用具有像素值的分布函数，例如高斯分布、平均宽度或其他数学函数来计算点和(x,y)数据集。计算机和图像处理器可以可选地使用已知的市售的成像库处理工具或软件，利用像素数据来确定数据集的值。
然后，计算机80将一系列(x,y)数据集输入到矩阵中的相关单元格中，或者输入到点云中。数据集可以包括从图像确定的来自模型线的一系列坐标。每个数据集可以包括对应于玻璃片G的表面62在共同地定义模型线100并且被链接至全局坐标系的x-y平面中的位置的(x,y)值。
可以类似于线扫描图像地填充矩阵，矩阵中的每个行使用来自玻璃片G的每个图像的模型线的坐标来填充，并且用随后图像填充随后行。同样地，可以从玻璃片G的连续图像构建点云。在一示例中，矩阵可以具有与来自图像的x方向上的每个像素相关联的单元格和坐标组。在其他示例中，矩阵可以具有一个单元格与多个相邻像素相关联的坐标组，使得计算机在输入数据之前进行平均步骤等。在一些示例中，例如可以通过省略收集的每第n个数据集来使矩阵或点云变薄。
在步骤214，使用激光器的位置，摄像头的位置、以及第一坐标和第二坐标对第三坐标，例如(z)坐标进行三角测量，并将其存储在矩阵或点云中。然后，计算机80计算与玻璃片G的表面62上的该组坐标的z位置相关联的每组(x,y)坐标的z值。使用来自每个单元格中的坐标组的(x,y)值、以及来自下面参照图8A至图8B说明的三角测量计算中的检查系统14的激光器和摄像头的位置来计算z值。计算机将(z)值输入到具有相应(x,y)坐标的矩阵内的关联单元格中，以完成表面62的图。计算机和图像处理可以在图像在步骤212中被处理时计算每组坐标的(z)值，或者，可以在玻璃片被全部成像之后计算矩阵或点云中的所有数据集的(z)值。
图8A至图8B示出与用于与从例如图4所示的图像计算出的每条线的一系列坐标中数据集D中的第一、第二(x,y)坐标相关联的第三(z)坐标的三角测量有关的几个视图。激光器50和摄像头72可以相对于彼此固定，激光束和结果性的平面激光片也固定，使得玻璃片G相对于光学系统14沿方向y通过所述平面激光片平移或移动。当校准激光片和摄像头的位置并将其链接到全局坐标系时，可以计算z坐标。
图8A是光学系统14的侧示图，其中玻璃片G覆盖在校准图C上，并且还示出边界框B。相对于校准图C和全局坐标系参照激光片60。同样地，摄像头中的每个像素参照校准图C和全局坐标系，使得每个像素在(x,y,z)空间内具有关联的矢量。可以使用上面的步骤212确定数据集D的(x,y)坐标，并基于图8B所示的示意图关联至全局坐标系。然后，可以参照图8A中的示意图并利用三角测量技术，与像素和矢量与校准图C相交的位置进行比较，使用激光片60和关联像素的矢量的交叉点计算出全局坐标系中数据集D的z坐标。从而，针对沿着线的一系列坐标中的每个(x,y)坐标计算z值，然后控制系统80将该z坐标输入到矩阵单元格或点云中，其中，对于线中的每个点已经存在(x,y)值。
然后，在步骤216中，根据摄像头的玻璃片G的一系列可见波长线中的每一个的一系列坐标系，从矩阵或点云创建玻璃片的表面的三维图。
对每个摄像头或来自每个摄像头的数据执行区域218所指示的步骤。对于单一摄像头系统，步骤216产生玻璃面板G的表面的最终矩阵或点云。
对于多摄像头系统214，提供附加的步骤220，以将来自不同摄像头的矩阵或点云组合成代表玻璃片G的单一矩阵或点云。图9示出为了例如使用如图4所示的双摄像头统对准多个矩阵或点云而在步骤220中使用的子例程的示意图。基于本文描述的方法220和图9所示的示例，用于对准如图5所示的双摄像头系统或具有另一数量的摄像头系统的多矩阵或点云的子例程相似，并且对本领域中的一般的技术人员而言将是显而易见的。
图9示出方法200的步骤220的示意图。计算机80加载分别通过玻璃片G的扫描由两个摄像头72A、72B获取的两个矩阵或点云M1、M2。在其他示例中，可以使用类似于本文描述的技术结合两个以上的矩阵或点云。如从图9A中可以看出，当摄像头72A、72B的视野彼此重叠时，矩阵M1、M2重叠。此外，尽管已经用设置在每个摄像头区域73A、73B中的校准图中的至少一个点校准了系统，并且优选以区域之间的重叠程度进行校准，当矩阵M1、M2彼此重叠时，重叠部分中的点之间可能会存在小程度的偏移。为了形成代表玻璃片G的表面的最终矩阵，计算机处理矩阵M1、M2以解决偏移。在一示例中，要解决的偏移量可以小到约千分之一英寸。此外，偏移可能在重叠区域上不同。
在图9B中，计算机移动矩阵或点云M1、M2中的一方或双方。在一示例中，计算机80利用刚性变换来移动矩阵中的一个使其相对于另一个矩阵平移和/或旋转矩阵，使得两个重叠区域如图所示彼此对准，并且减少误差或未对准。
然后，在图9C中，计算机80创建玻璃片G的最终矩阵或点云M3。在一示例中，计算机从一个或另一个矩阵移除来自重叠区域的点。在另一个示例中，如所示，计算机使用与矩阵的公共校准点相关的线L并使用来自一个矩阵的点来填充线L一侧的最终矩阵作为子矩阵M1*，并使用来自另一个矩阵的点来填充线L的另一侧的最终矩阵作为子矩阵M2*。
由于激光不通过玻璃片G，因而只有面向检查系统的表面62发冷光。这样，具有一系列坐标的矩阵通过一系列(x,y,z)坐标提供玻璃片G的表面62的三维高分辨率数学模型。在一示例中，矩阵为玻璃片G提供具有超过一百万组坐标的数学模型。例如，该模型可以具有1,000,000组坐标每平方米片表面62或约一组坐标每平方毫米片表面62的点密度。
在关于图1至图2描述的示例中，玻璃片G相对于光学系统14在输送机上移动。在该场景中，激光器50和摄像头72相对于彼此固定，并且玻璃片G在下面通过。在另一示例中，玻璃片G可以固定，并且可以通过单轴或双轴镜式检流计等在玻璃片G的第一表面62上扫描从激光器50发射的激光束。在该场景中，计算机80还接收表示由该检流计提供的光束转向角的输入，以便确定与和沿玻璃片的移动线66、68的位置相关联的距离D1、D2相关联的角度。
在进一步的示例中，光学检查系统14可以用于检查玻璃片G的第二侧64，并创建代表玻璃片G的表面64的相应三维矩阵或点云。
玻璃片G的矩阵或点云提供玻璃片G的表面的高分辨率三维图。矩阵中的坐标可以用于与玻璃片G的数学模型进行比较以确定玻璃片的形状是否在形状规格之内，例如，曲率。此外，矩阵中的坐标可以用于与玻璃片G的数学模型进行比较以确定玻璃片G的表面是否在来自表面的光学反射率的规格或标准之内。
矩阵和结果性的模型可以与系统10一起使用以为玻璃片G提供计量，作为用于校正制造过程中的漂移或防止系统10超出规格的通过/失败检查系统，以创建玻璃片G光学反射率模型。
计算机16、计算机80可以被编程为以图形(例如，颜色编码图像)和/或统计形式呈现与来自矩阵的三维图有关的信息。在各种示例中，可以导出和报告对玻璃片或玻璃片的预定义区域的统计数据，包括z距离、标准偏差以及其他表面光顺或光学反射率度量。
检查系统14还可以包括玻璃片零件标识符，该玻璃片零件标识符可以由摄像头72或其他元件提供，以将玻璃片识别为存储在计算机80中存储器中的一组已知零件形状之一，每个已知零件具有相关的形状标准和用于与矩阵中的图进行比较的光学反射率标准。系统10、14可以被用户编程为例如通过用户界面和显示屏20以图形和/或用数字显示由装置14检测到的玻璃片G的各种光学或形状标记，包括与行业标准最相关的标记，或被认为行业中与成型和制作的玻璃片的光学反射质量的分析相关的其他标记。系统10也可以被编程为显示由装置14识别的小缺陷的位置。
由所公开的在线光学检查系统10、14输出的所选数据也可以被提供为对相关的玻璃片加热、弯曲及回火系统(或汽车挡风玻璃制造系统)的控制逻辑的输入，使得可以进行对玻璃片系统的一个或多个站的控制，以根据从先前处理的玻璃片开发的光学数据来修改其操作参数。
图10是用于使用如利用光学系统14由计算机80确定的玻璃片的表面的矩阵或点云来计量诸如玻璃片G的零件的方法300的流程图。在各种实施例中，方法300中的步骤可以被省略或重新排列，或者，可以提供附加的步骤。
在步骤302，由计算机80将如上所述使用光学系统及方法200确定的玻璃片G的表面的矩阵或点云输入至处理器单元。所述矩阵可以代表玻璃片G的整个第一表面，或者，可以仅包括玻璃片G的所选表面区域的数据集。
在步骤304，计算机80参考玻璃片G的适当的计量模型。可以使用计算机辅助设计(CAD)模型和/或日期，或其他数学模型或维度或形状的表示来提供所述计量模型。计算机可以从为各种形状和/或尺寸的玻璃片G存储于存储器中的几个模型之一中确定要使用的正确的计量模型。然后，计算机80将所选择的计量模型输入到处理器中。
在步骤306，计算机80与计量模型进行比较来确定玻璃片的不变度量数据。在一个示例中，计算机可以与计量模型进行比较来确定玻璃片G的数据集或表面的z距离。计算机可以计算从玻璃片G的每个数据集或表面到计量模型的法向量距离。可选地，计算机可以计算从玻璃片G的每一个数据集或表面到计量模型的垂直距离或z距离。
所述计算机可以被配置为参考矩阵或点云来测量整个玻璃片G。在其他示例中，所述计算机可以仅测量玻璃片G的选定区域或部分，或者在特定区域中具有附加的计量点，例如周边区域，或旨在用于诸如平视显示器或摄像头或其他传感器的光学用途的区域。在一示例中，所述计算机使用玻璃片G的选定区域来模拟接触计量方法。
在进一步的示例中，如以虚线示为可选框308，计算机可以对点的邻域执行计算或子例程以提供用于确定不变度量的后处理表面数据点或数据集。在一示例中，所述计算机对相邻点或数据集执行内插、求平均或另一个数学函数，例如阈值化等，以计算该邻域的后处理数据集。由此，通过消除例如由表面灰尘等引起的异常数据集，可以提供改善的计量和不变度量。
在其他示例中，所述计算机可以确定z距离的标准偏差或表面和玻璃片G的另一个不变度量，例如所计算的曲率半径或其他形状计量度量。不变度量可以被输入至玻璃片G的计量矩阵或点云。
在步骤310，计算机80输出与表面的测量有关的信息，包括任意的不变度量，例如测量矩阵。所述计算机可以进一步分析该计量矩阵中的信息，以确定是否一个或多个度量超过阈值。所述计算机还可以例如通过玻璃片的颜色编码图或通过数字或其他形式的呈现方式，例如表格来向用户提供与计量有关的信息。所述计算机可以额外地提供计量到玻璃片G的制造过程步骤的信息作为控制反馈回路的一部分。
图11A和图11B示出用于显示给用户的来自方法300的输出的代表性示例。图11A示出玻璃片G或玻璃片G的区域的简化点图，并且提供系统输出的代表性示例。在计量点列有关联不变度量，例如基于距计量值的法线、垂直或其他距离的差分值。若差分值超出指定的阈值或超出容许的公差，则可以将其标记为对用户明显可见。在所示示例中，这些值对应于距测量模型的正常垂直距离，并且以毫米为单位提供，尽管可以考虑其他单位。此外，加下划线的值在阈值或余量之外，并且可以为用户进行标记。
图11B示出玻璃片G或玻璃片G的区域的图，其中不同阴影对应于基于距测量值的法线、垂直或其他距离的差分值的不同范围，并且提供了系统输出的另一代表性示例。若差分值超出指定的阈值或超出容许的公差，则可以将其标记为对用户明显可见。基于玻璃片的预期用途和要求，可以针对面板的不同区域将公差或阈值设置为不同的值。对于所示示例，差值以毫米为单位提供，尽管也可以考虑其他单位。
方法300提供表面和玻璃片G的非接触式计量，该方法使得可以进行在线监测和零件的检查，并且使得可以进行一系列不同零件的快速和容易的计量，或多计量模型的使用。此外，由于可以使用CAD数据容易地创建、更改或更新计量模型，因而通过方法300进行的非接触式计量实现减少与计量零件相关的时间和费用，并且无需使用用于零件专用的接触式计量的精密的测量计量工具。
图12是使用如利用光学系统14由计算机80确定的玻璃片的表面的矩阵或点云来对诸如玻璃片G的零件的光学反射率进行确定和建模的方法350的流程图。在各种实施例中，方法300中的步骤可以被省略或重新排列，或者可以提供附加的步骤。
在步骤352，由计算机80将如上所述使用光学系统及方法200确定的玻璃片G的表面的矩阵或点云输入到处理器单元中。所述矩阵可以代表玻璃片G的整个第一表面，或者，可以仅包括玻璃片G的所选表面区域的数据集。
在步骤354，计算机80对矩阵或点云上执行后处理操作。在一示例中，计算机80对矩阵或点云进行修改或去噪以从点云中去除某些点或伪像。例如，计算机80可以去除或修改点云中与面板G的边缘相邻或在距面板G的边缘在例如1至2毫米的指定距离之内的点，以去除在其测量位置具有边缘效应或偏差的点，例如由光束转向效应，和/或基于激光线或可见光的宽度以及不垂直于该线或片的面板的边缘引入的所计算的线中心内的偏移引起。另外，荧光、可见光可能立即出现在面板G的外部，并且可能例如由引起光的传播的面板的研磨或其他参数所致，从而在点云或矩阵中造成额外的伪像点。在一示例中，这些不准确的或伪像点形成具有与相邻面板G相反的曲率符号的曲线，或者，在不准确的或伪像点与相邻面板G之间形成弯曲的拐点，使得计算机80可以将转折点或拐点作为边界来从点云或矩阵中截断或删除这些点。尽管该去噪步骤是关于对在使用来自激光片的荧光可见光来测量玻璃片G的表面时创建的点云去噪进行描述的，但是该去噪步骤也可以适用于用于对边缘效应进行去噪的其他视景和测量系统。
在步骤354，计算机80还对点云或矩阵执行去噪算法。根据一示例，可以通过对数据集的邻域中的法向量求平均，然后使用平均法向量更新数据集以创建与法向变化匹配的后处理数据集来进行去噪。在一个非限制性示例中，数据集的点云与每个充当顶点的数据集一起被三角形地网格化。在其他示例中，可以使用其他网格形状。对于每个网格三角形，计算法向量。发散的法向量可以表示点云中的噪声，而收敛的法向量可以表示点云的更平滑的表面。通过对网格三角形的邻域或分组的法向矢量求平均或以数学地进行组合来对点云进行平滑，并且可以将邻域定义为共用公共顶点或共用公共边缘的网格。每个平均法向量用于调整关联顶点的坐标，以在后处理的去噪点云或矩阵中创建后处理的顶点或数据集。在其他示例中，可以提供其他降噪算法，并且可以基于与例如由如下人士描述的表面光顺技术相关联的数学算法：Gabriel Taubin的“向光顺表面设计的信号处理方法”SIGGRAPH'95第22届年会会议记录；Hirokazu Yagou等人的“通过应用于面部法线的均值和中值滤波的网格平滑化”GMP'02几何建模和处理的会议记录—理论与应用(GMP'02)；“双边网格去噪”SIGGRAPH'03ACM SIGGRAPH 2003论文；以及“非迭代特征保留网格平滑化”，SIGGRAPH'03ACM SIGGRAPH 2003论文。
根据另一个非限制性示例，计算机80使用移动最小二乘法对点云或矩阵执行去噪算法以对数据进行平滑和内插。根据本发明，对于点云中的给定数据点，点云中的多个邻点是计算机80对函数进行拟合的最小二乘法。在一示例中，所述函数可以是多项式。通过将点云中的原始给定点移动至所确定的多项式表面来确定后处理的数据点。计算机80通过点云迭代去噪以创建后处理的去噪的点云或矩阵。移动最小二乘法及其在表面上的应用的示例可以在如下文献中找到：Lancaster、Peter和Kes Saikauskas的“通过移动最小二乘法生成的表面”，计算数学37.155(1981)：141-158；以及Alexa、Marc等人的“计算和渲染点集表面”，对可视化和计算机图形学的IEEE汇刊9.1(2003)：3-15。
在步骤356，计算机80从去噪的矩阵或点云中的后处理的数据集，或针对表面的一个或多个选定区域确定或计算表面的一个或多个不变度量。不变度量可以包括水平曲率、垂直曲率，曲率半径、主曲率、高斯曲率、平均曲率、一个或多个曲率的导数或变化率、屈光度或光功率度量等。
在步骤358，计算机可以确定表示表面的光学反射率的不变度量是否在为玻璃片G的表面或表面的区域指定的光学反射率规格内。计算机可以将一个或多个不变度量与玻璃片G的相应设计度量进行比较。例如，光学反射率规格可以是玻璃片G的标准或阈值化的不变度量。在一示例中，所述规格包括度量，例如从计算机辅助工程(CAE)模型或玻璃片G的其他模型数据计算出的曲率。计算机可以将不变度量与阈值进行比较，或者创建颜色编码图或其他可视输出，以指示玻璃片或玻璃片的区域是否在预定的规格之内，或者将表面与预定的规格进行比较。在进一步的示例中，与对涉及光学反射率的表面的不同不变量和区域进行加权或分数因解的规格进行比较，计算机可以使用多个不变量的数学函数来提供光学反射率的得分或其他指示。
在步骤360，并且在一些实施例中，计算机80确定或计算玻璃片G的变化度量。在一示例中，计算机80创建用于光学反射率及任意的失真的模拟的视觉表示的模拟的反射网格、斑马板或其他图像。用于创建模拟反射图像的计算机算法可以使用诸如光线跟踪的技术，该技术利用去噪矩阵中的后处理顶点及从每个后处理顶点计算出的法向量。例如，关于光线跟踪的使用，来自去噪点云中经过后处理的顶点的光线以对法向量的角度在像素照在虚拟摄像头，并且，由于入射角等于反射角，因而来自点云上相同的经后处理的顶点的光线是已知的，并且可以确定与虚拟栅格板的相交点。然后，可以使用虚拟摄像头上的像素和虚拟栅格板上一一对应的点来构建反射图像，例如反射的栅格板或斑马板。计算机用来模拟反射的栅格或斑马板的算法可以通过以与算法中使用的相同的入射角、摄像头设置使用栅格或斑马板的真实反射图像来调谐或校准。在进一步部示例中，计算机可以组装一系列例如以不同的入射角拍摄的模拟栅格或模拟斑马板，以向用户提供用于视觉显示的斑马板的电影或翻页书，以模拟用户从相对于斑马板的变化的位置扫描斑马板。
在步骤362，计算机80输出与表面的模拟光学反射率和失真有关的信息，包括任意的变体或不变度量，不变量数据或模拟斑马板的视觉表示或映射，或其他计算或模拟。在一示例中，计算机80在显示屏或其他用户界面上显示信息。图13示出使用如本文描述的方法200、350构建的栅格板的模拟反射光学图像的代表性示例。作为控制反馈回路的一部分，计算机可以额外地将该信息提供至玻璃片G的制造过程步骤。
方法350提供表面和玻璃片G的非接触检查和光学反射率及任意失真的确定，使得可以进行在线监测和零件的检查，并且使得可以进行一系列不同零件的快速和容易的计量。此外，通过方法350进行的非接触式光学反射检查实现减少与检查零件相关的时间和费用，并且可以额外地提供用于确定零件是否已通过规格的非主观度量。
在其他示例中，取决于用于形成玻璃片的制造技术，第一表面62和第二表面64可以响应于来自激光器50的激发而发出不同波长的光。在一示例中，玻璃片G使用浮法玻璃工艺来形成，并且一个表面上的锡的浓度相比另一个表面更高。在该场景中，具有更高锡浓度的表面以与另一表面不同的强度和/或波长发荧光，并且，检查系统可以进一步用于基于不同的强度和/或射光的波长λ2来识别玻璃片片的一侧。例如，对于第一表面具有高于第二表面的锡浓度的玻璃片，第一表面可以以与第二表面不同的强度和/或波长发荧光，并且，所述第一表面可以以高强度和/或比所述第二表面更短的波长发荧光。此外，控制单元和计算机80可以基于面向激光器的玻璃片的表面来修改激光器50的强度，和/或调整诸如增益或图像处理设置的摄像头设置。例如，对于第一表面具有高于第二表面更高的锡浓度的玻璃片，与所述第二表面相比，可以降低所述第一表面的激光强度，例如以防止摄像头传感器的过饱和。可选地或附加地，可以针对第二侧增加增益，或者，对于第二侧，可能需要用于降低噪声的附加图像处理步骤。
此外，系统10可以设置有多于一个的光学检查系统14，例如，用于与更大的玻璃片G使用，用于减少扫描时间，或用于增加测量精度。
通过使用具有不透射玻璃片G的光源的系统14，可以提供玻璃片G的表面的测量，并且也避免在使用可见光探询玻璃片的系统中出现的问题以及由此导致来自前表面62和后表面64的结果性的散射或反射。类似地，从玻璃片G发射的光的测量通过在可见光谱中进行而得到简化，从而不需要紫外线传感器。
在进一步的实施例中，光学系统可以用于形成除玻璃片G以外的物体的三维表面图。在一个非限制性示例中，具有发射另一波长，例如可见波长的光的激光器光学系统可以用于扫描具有漫射表面的物体。所述光学系统与如上所述的方法一起使用一个或多个摄像头来确定漫射表面的三维表面图。
尽管上面描述了本公开的各种示例，但并不意图这些实施例描述本发明的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语是描述性的词语而不是限定性的词语，应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以实施多种多样的变更。另外，各种实现实施方式的特征可以相组合以形成进一步的实施方式。

Claims (30)

1.一种光学检查系统，包括：
紫外线激光器及相关光学器件，形成指向玻璃片的平面激光片，其中，所述平面激光片与所述玻璃片的表面相交，从而使所述玻璃片的表面发荧光并在所述表面上形成可见波长线；
摄像头，其具有用于检测跨越所述片的宽度的至少一部分的可见波长线的图像传感器；以及
控制系统，其被配置为(i)从所述摄像头接收表示所述可见波长线的图像数据，(ii)分析来自所述摄像头的数据，以确定与该线相关联的一系列坐标中的第一坐标及第二坐标，(iii)对与所述一系列坐标中的第一坐标及第二坐标中的每一个相关联的第三坐标进行三角测量，并且(iv)根据所述一系列坐标来创建所述玻璃片的表面的三维图。
2.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述激光器、平面激光片以及摄像头相对于彼此固定。
3.根据权利要求2所述的光学检查系统，还包括：输送机，其被配置为使所述玻璃片和所述激光器中的至少一个相对于彼此平移。
4.根据权利要求3所述的光学检查系统，其中，所述控制系统还被配置为：从所述摄像头接收表示跨越所述片的宽度所测量的一系列可见波长线的一系列数据，每条线对应于沿所述玻璃片的表面的不同位置；并且
其中，所述控制系统还被配置为：分析所述一系列可见波长线中的每一个，以确定与每条线相关联的一系列坐标中的第一坐标及第二坐标，对与所述一系列坐标中的每一个中的第一坐标及第二坐标中的每一个相关联的第三坐标进行三角测量，并且从每个所述一系列坐标创建所述玻璃片的表面的三维图。
5.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述控制系统还被配置为：在接收数据之前，使用公共校准图校准所述图像传感器和所述激光器。
6.根据权利要求5所述的光学检查系统，还包括：另一个摄像头，其具有用于检测跨越所述玻璃片的宽度的另一部分的可见波长线的另一个图像传感器，
其中，所述摄像头和所述另一个摄像头在所述玻璃片的表面上以及在所述校准图上具有重叠的视野；并且
其中，所述控制系统还被配置为从所述另一个摄像头接收表示所述可见波长线的数据，(ii)分析来自所述另一个摄像头的数据，以确定与该线相关联的另一系列坐标中的第一坐标及第二坐标，(iii)对与所述另一系列坐标中的第一坐标及第二坐标中的每一个相关联的第三坐标进行三角测量，并且(iv)根据所述另一系列坐标来创建所述玻璃片的表面的另一个三维图。
7.根据权利要求6所述的光学检查系统，其中，所述控制系统被配置为使用所述图和所述另一个图来形成组合图。
8.根据权利要求7所述的光学检查系统，其中，所述控制系统还被配置为使用刚性变换使所述图相对于所述另一个图移动，以使所述图与所述另一个图对齐，并且随后从所述图中的一个与所述另一个图的重叠视野中去除一系列坐标以形成组合图。
9.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述紫外线激光器的波长被选择为不透过所述玻璃片。
10.根据权利要求9所述的光学检查系统，其中，所述波长被选择为在260至270纳米范围内。
11.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述控制系统还被配置为使用预定的线宽区域来分析所述数据，以确定与该线相关联的一系列坐标中的第一坐标及第二坐标，其中，所述一系列坐标中的第一坐标及第二坐标位于所述线宽区域内。
12.根据权利要求11所述的光学检查系统，其中，所述线宽区域是像素和/或灰度阈值的函数。
13.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述玻璃片的表面是第一表面；
其中，所述玻璃片具有与所述第一表面相对的第二表面；并且，
其中，所述控制系统还被配置为：响应于所述第一表面和所述第二表面中的一个包括比所述第一表面和所述第二表面中的另一个更高浓度的锡，而调整所述激光器的强度。
14.根据权利要求13所述的光学检查系统，其中，所述控制系统还被配置为当所述第一表面包括更高浓度的锡时，以更低的强度操作所述激光器。
15.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述摄像头的图像传感器是CCD传感器和CMOS传感器中的一个。
16.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述控制系统还被配置为使用所述表面的三维图来确定所述表面的模拟的光学反射率。
17.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，所述控制系统还被配置为使用所述表面的三维图来计量所述玻璃片。
18.根据权利要求1所述的光学检查系统，其中，使用单个摄像头位置对所述一系列坐标中的第三坐标进行三角测量。
19.一种使用光学检查系统的方法，包括：
形成平面激光片，并将所述平面激光片从紫外线激光器及相关光学器件指向玻璃片的表面；
在所述平面激光片与所述表面的相交处激发所述玻璃片的表面，以在所述玻璃片的表面上形成可见波长线；
使用摄像头对所述可见波长线进行成像；
通过分析来自所述摄像头的成像数据，来确定与所述可见波长线相关联的一系列坐标中的第一坐标及第二坐标；
通过三角测量来确定与所述可见波长线相关联的所述一系列坐标中的所述第一坐标及所述第二坐标中的每一个相关联的第三坐标；以及
根据所述一系列坐标来创建所述玻璃片的表面的三维图。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
使所述玻璃片相对于所述激光器、平面激光片及摄像头移动；以及
当所述玻璃片相对于所述平面激光片移动时，使用所述摄像头对一系列可见波长线进行成像，
其中，所述表面的三维图是根据所述一系列线中的所述一系列坐标创建的。
21.一种使用光学检查系统计量表面的方法，所述方法包括：
通过对使用摄像头成像的表面上的发荧光的线的位置进行三角测量来计算包括对应于玻璃片的表面上的位置的一组坐标的数据集，所述发荧光的线创建在来自紫外线激光器的平面激光片与所述表面的相交处；
根据一系列所述数据集来创建所述表面的三维图；
与所述表面的计量模型进行比较，使用所述数据集来计算不变度量；以及
输出所述不变度量。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述不变度量是法距离和垂直距离中的一个。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括：与所述计量模型进行比较，使用所述数据集来计算一系列不变度量。
24.根据权利要求21所述的方法，还包括：使用表格和图中的一个来显示所述一系列不变度量。
25.一种使用光学检查系统来为表面提供光学反射率信息的方法，所述方法包括：
通过对使用摄像头成像的表面上的发荧光的线的位置进行三角测量来计算包括对应于玻璃片的表面的位置的一组坐标的数据集，所述发荧光的线创建在来自紫外线激光器的平面激光片与所述表面的相交处；
根据一系列数据集来创建所述表面的三维图；
对所述表面的三维图进行去噪；
与为玻璃片G的表面指定的光学反射率规格进行比较，使用来自去噪后的图的数据集来计算不变度量；并且
输出所述不变度量。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，通过对所述一系列数据集进行网格化，对网格邻域的法向量求平均，并调整所述数据集的位置以创建一系列后处理数据集来对所述三维图进行去噪。
27.根据权利要求25所述的方法，其中，通过应用移动最小二乘算法来对所述三维图进行去噪。
28.根据权利要求25所述的方法，其中，通过使用转折点和拐点之中的一个去除与所述三维图的边缘相邻的点来对所述三维图进行去噪。
29.根据权利要求25所述的方法，其中，所述不变度量包括水平曲率和垂直曲率中的至少一个。
30.根据权利要求25所述的方法，还包括：通过来自去噪后的所述图的光线跟踪数据集来构建栅格板和斑马板中的一个的模拟的反射光学图像；以及
输出模拟的所述图像。
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