CN112986257A - 表面裂缝和划痕显像装置及相关的检测设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了表面裂缝和划痕显像装置及相关的检测设备，其中，显像装置用于显像沿第一方向运动的透明待测物体平坦的第一表面上的裂缝和划痕，其包括光源和相机，光源的发光部沿平行于第一表面且垂直于第一方向设有第一边，第一边以第一表面为平面反射镜形成第一边虚像；相机被配置为其光轴指向所述第一表面的部分与所述光源分设于第一平面的两侧，以使所述相机的视场为暗场；所述第一平面为平行于所述光轴且过所述第一边虚像的平面。检测设备还包括表面裂缝和划痕检测装置，其用于合成图像，并在识别到合成图像中灰度值超过阈值时判定第一表面存在裂缝或划痕。
Description
技术领域
本申请涉及表面缺陷检测领域，具体涉及表面裂缝和划痕显像装置及相关的检测设备。
背景技术
现有技术中，检测手机玻璃盖板表面是否存在裂缝与划痕非常困难。手机玻璃盖板表面上的裂缝与划痕在正常光照条件下很难显示出来，即使采用机器视觉仍很难分辨，一般地现在检测手机玻璃盖板表面上是否存在裂缝与划痕，需要人工相对光源不断变换手机玻璃盖板的姿态，并只有在一些不确定角度才能观察到裂缝和划痕。
发明内容
本申请的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种表面裂缝和划痕显像装置及相关的检测设备，其中表面裂缝和划痕显像装置能够显像玻璃制成的待测物体的表面裂缝和划痕。相关的检测设备能够连续检测玻璃制成的待测物体表面裂缝和划痕。
为达成上述目的，采用如下技术方案：
表面裂缝和划痕显像装置，用于显像透明的待测物体平坦的第一表面上的裂缝和划痕，所述待测物体相对所述表面裂缝和显像装置沿平行于第一表面的第一方向运动；其包括：光源，其出射光的出射方法倾斜地朝向第一表面且迎向第一方向；其发光部设有沿平行于第一表面且垂直于第一方向的第二方向延伸的第一边，第一边以第一表面为平面反射镜形成第一边虚像；和相机，其用于连续拍摄待测物体，所述相机被配置为其光轴指向所述第一表面的部分与所述光源分设于第一平面的两侧，以使所述相机的视场为暗场；所述第一平面为平行于所述光轴且过所述第一边虚像的平面。
进一步地，所述光源为平行光源，定义过第一边且平行于所述出射方向的平面为第二平面，第一平面和第二平面均与第一表面交于第一线。
进一步地。所述相机为线扫相机，线扫方向与第二方向相同。
表面裂缝和划痕检测设备，其包括如上任一项所述的表面裂缝与划痕显像装置和表面裂缝和划痕检测装置，所述表面裂缝和划痕检测装置将相机连续拍摄的图像合成为合成图像，并在识别到合成图像中第一表面范围内灰度值超过阈值时判定第一表面存在裂缝或划痕。
进一步地，还包括旋转机构；所述表面裂缝和划痕显像装置数量为两个，沿第一方向布设；所述旋转机构置于两个表面裂缝和划痕显像装置之间，用于使所述待测物体绕垂直于第一表面的转动轴转动90°，所述表面裂缝和划痕检测装置将两个表面裂缝和划痕检测装置的相机拍摄的图像分别合成为两个合成图像，并在识别到任一合成图像中第一表面范围内灰度值超过阈值时判定第一表面存在裂缝或划痕。
进一步地，还包括机架和传送机构；两个所述表面裂缝和划痕显像装置均固接于所述机架上；所述传送机构包括若干沿第一方向布设的彼此平行的传送辊，用以驱动所述待测物体沿第一方向运动；所述旋转机构用于从下至上穿过相邻的所述传送辊之间的间隔将所述待测物体顶起以脱离所述传送机构并带动所述待测物体旋转90°后将其放回所述传送机构。
相对于现有技术，上述方案具有的如下有益效果：
申请人发现，在手机玻璃盖板表面的裂缝或划痕在沿光照方向上一端处于明场，另一端处于暗场时，处于暗场的部分会变得比无裂缝或划痕的部分更明亮，即灰度值会较高。目前来说，这种效应仍局限于透明物体。这一事实目前没有文献记载且也没有已被证实的解释。申请人认为，这是光沿着裂缝或者划痕进行传递形成通道散射效应导致的结果。本申请中，第二平面事实上是与光源的发光部边缘(第一边)发出的入射光对应的反射光所在的平面。相机的光轴指向第一表面的部分与光源分设于第二平面的两侧，且相机的光轴与第一表面的交点与第一线之间形成距离，将导致相机事实上在拍摄第一表面上靠近明场的暗场，因此能够利用上述申请人发现的效应，拍摄到手机玻璃盖板表面一端处于明场内，另一端处于暗场内的裂缝。
本申请中，光源为平行光源，且将第一表面配置为与平行于出射光的第二表面均与第一表面交于第一线，将导致明场与暗场间的过渡部分(位于第一线的位置且沿第一方向具有明暗梯度变化)宽度更小，有利于检测更小尺寸的裂缝或划痕。同时，由于在明场边缘亮度集中，因此也能够有更多的光通过裂缝或划痕传递至暗场，形成更为明显的灰度值变化。
采用线扫相机，能够更准确地捕捉沿第二方向上的灰度变化，从而判定裂缝或划痕。
表面裂缝和划痕检测装置通过将相机拍摄的图像合成为合成图像，并利用机器视觉识别至合成图像中第一表面范围内灰度值超过阈值时判定第一表面存在裂缝或划痕，能够快速准确在判定第一表面上的裂缝或划痕，提高了检测效率。
由于上述检测是有方向性的，即沿第一边方向延伸的裂缝或划痕无法从上述显像装置检出。因此，为了提高检出率，本申请中的检测设备设置了旋转机构，将待测物体旋转90°后再在下游进行检测，可以检出在上游的显像装置无法检出的裂缝和划痕。
附图说明
为了更清楚地说明实施例的技术方案，下面简要介绍所需要使用的附图：
图1为实施例中表面裂缝和划痕显像装置的示意图；
图2实施例中表面裂缝和划痕检测设备的示意图；
图3为实施例中的合成图像。
主要附图标记说明：
表面裂缝和划痕检测设备100；表面裂缝和划痕显像装置10、10'；输送机构1；光源2、2'，发光部21，第一边22,第一边虚像22a；相机3、3'，光轴31；待测物体4，第一表面41；旋转机构5；旋转电机51，伸缩机构52；第一平面P1；第二平面P2；第一线L；第一点S；第一方向D1；第三方向D3。
具体实施方式
权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于简化描述，而不是暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作。
权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意为“包含但不限于”。
下面将结合附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图1，图1示出了实施例中的表面裂缝和划痕显像装置10，用于显像透明的待测物体4平坦的第一表面41的上裂缝和划痕。本实施例中，待测物体4为玻璃制成的手机玻璃盖板；待测物体4相对表面裂缝和划痕显像装置10沿平行于第一表面41的第一方向D1运动，具体地，待测物体4由传送机构1承载并驱动。本实施例中，表面裂缝和划痕显像装置10包括光源2和相机3。
其中，光源2为平行光源，其出射光的出射方向倾斜地朝向第一表面41且迎向第一方向D1；其发光部21设有沿平行于第一表面41且垂直于第一方向D1的第二方向延伸的第一边22；由于待测物体4由玻璃制成，因此第一边22以第一表面41为平面反射镜形成第一边虚像22a。
相机3用于连续拍摄待测物体4，相机3采用线扫相机，线扫方向与第二方向相同。相机3的光轴31与第一表面41交于第一点S。相机3被配置为光轴31指向第一表面41的部分与光源2分设于第一平面P1的两侧，以使相机3的视场为暗场；其中，第一平面P1为平行于光轴31且过第一边虚像22a的平面。本实施例中，还定义有过第一边22且平行于出射光的出射方向的平面为第二平面P2，第二平面P2与第一平面P1均与第一表面交于第一线L。由此，第一点S与第一线L之间存有距离。该距离基于本装置的目的应被设置为小于预设显像的裂缝和划痕的最短长度。
在其他实施例中，光源2也可以采用近平行光源，例如经过准直的光源，其在第一边虚像22a处会产生较宽的明暗变化部分，如果该明暗变化部分的宽度仍小于预设要检出的裂缝和划痕的最短长度，也是允许的。
上述表面裂缝和划痕显像装置10的原理是基于申请人的发现。在手机玻璃盖板表面的裂缝或划痕在沿光照方向上一端处于明场，另一端处于暗场时，处于暗场的部分会变得比无裂缝或划痕的部分更明亮，即灰度值会较高。目前来说，这种效应仍局限于透明物体。这一事实目前没有文献记载且也没有已被证实的解释。申请人认为，这是光沿着裂缝或者划痕进行传递形成通道散射效应导致的结果。本申请中，第二平面事实上是与光源的发光部边缘(第一边)发出的入射光对应的反射光所在的平面。相机的光轴指向第一表面的部分与光源分设于第二平面的两侧，且相机的光轴与第一表面的交点与第一线之间形成距离，将导致相机事实上在拍摄第一表面上靠近明场的暗场，因此能够利用上述申请人发现的效应，拍摄到手机玻璃盖板表面一端处于明场内，另一端处于暗场内的裂缝。
由于上述显像是带有方向性的，因此本实施例还公开了一种表面裂缝和划痕检测设备100。如图2所示，表面裂缝和划痕检测设备100包括传送机构1、旋转机构5、表面裂缝和划痕检测装置(图中未示出)和两个如上所述的表裂缝和划痕显像装置(10、10')。其中，传送机构1沿第一方向D1输送待测物体，其包括若干沿第一方向D1排布的传送辊，各传送辊承载待测物体4并使其第一表面41朝上且平行于第一方向D1。旋转机构5设置于输送机构1的中部，其包括旋转电机51和伸缩机构52，伸缩机构52固接于旋转电机51的输出端；旋转电机51的旋转轴垂直于第一表面41，伸缩机构52指向两个相邻的传送辊之间的间隔，以将由传送机构1的上游传送过来的待测物体4通过时沿第三方向D3向上顶起，并旋转90°后再放回传送机构1使其向传送机构1的下游继续运动。两个表面裂缝和划痕显像装置10和10'分别设置于输送机构1的上游和下游。其中，光源2和2'以及相机3和3'的布置方式完全一致。表面裂缝和划痕检测装置用于将两个表面裂缝和划痕检测装置10和10'的相机3和3'拍摄的图像分别合成为两个合成图像，并在识别到任一合成图像中第一表面范围内灰度值超过阈值时判定第一表面存在裂缝或划痕。通过上述表面裂缝和划痕检测设备100，可以将在上游的表面裂缝和划痕显像装置10无法检出的裂缝和划痕由下游的表面裂缝和划痕显像装置10'检出。表面裂缝和划痕检测装置通过机器视觉发现第二方向D2上的灰度值突变，能够快速准确地判定待测物体表面裂缝或划痕，提高了检测效率。
图3示出了采用上述实施例中的表面裂缝和划痕显像装置10拍摄带裂缝和划痕的待测物体并将所有照片合成后的合成图像。由图3可知，其中每个划痕和裂缝都表现为明亮的条纹，利用机器视觉识别时，即为灰度值超过人为设定的阈值的情况。
上述说明书和实施例的描述，用于解释本申请的保护范围，但并不构成对本申请保护范围的限定。
Claims (6)
1.表面裂缝和划痕显像装置，用于显像透明的待测物体平坦的第一表面上的裂缝和划痕，所述待测物体相对所述表面裂缝和显像装置沿平行于第一表面的第一方向运动；
其特征是，包括：
光源，其出射光的出射方法倾斜地朝向第一表面且迎向第一方向；其发光部设有沿平行于第一表面且垂直于第一方向的第二方向延伸的第一边，第一边以第一表面为平面反射镜形成第一边虚像；和
相机，其用于连续拍摄待测物体，所述相机被配置为其光轴指向所述第一表面的部分与所述光源分设于第一平面的两侧，以使所述相机的视场为暗场；所述第一平面为平行于所述光轴且过所述第一边虚像的平面。
2.如权利要求1所述的表面裂缝和划痕显像装置，其特征是，所述光源为平行光源，定义过第一边且平行于所述出射方向的平面为第二平面，第一平面和第二平面均与第一表面交于第一线。
3.如权利要求2所述的表面裂缝和划痕显像装置，其特征是，所述相机为线扫相机，线扫方向与第二方向相同。
4.表面裂缝和划痕检测设备，其特征是，包括如权利要求1至3中任一项所述的表面裂缝与划痕显像装置和表面裂缝和划痕检测装置，所述表面裂缝和划痕检测装置将相机连续拍摄的图像合成为合成图像，并在识别到合成图像中第一表面范围内灰度值超过阈值时判定第一表面存在裂缝或划痕。
5.如权利要求4所述的表面裂缝和划痕检测设备，其特征是，还包括旋转机构；所述表面裂缝和划痕显像装置数量为两个，沿第一方向布设；所述旋转机构置于两个表面裂缝和划痕显像装置之间，用于使所述待测物体绕垂直于第一表面的转动轴转动90°，所述表面裂缝和划痕检测装置将两个表面裂缝和划痕检测装置的相机拍摄的图像分别合成为两个合成图像，并在识别到任一合成图像中第一表面范围内灰度值超过阈值时判定第一表面存在裂缝或划痕。
6.如权利要求5所述的表面裂缝和划痕检测设备，其特征是，还包括机架和传送机构；两个所述表面裂缝和划痕显像装置均固接于所述机架上；所述传送机构包括若干沿第一方向布设的彼此平行的传送辊，用以驱动所述待测物体沿第一方向运动；所述旋转机构用于从下至上穿过相邻的所述传送辊之间的间隔将所述待测物体顶起以脱离所述传送机构并带动所述待测物体旋转90°后将其放回所述传送机构。
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