CN114545541A - 一种光栅和基于光栅的疵点检测及数字成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光栅和基于光栅的疵点检测及数字成像装置，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。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，并当光栅与被测目标相对移动时，被测透明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。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，将产生可观的工业应用和经济效益。

Description

一种光栅和基于光栅的疵点检测及数字成像装置

本申请是名为《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》的专利申请的分案申请，原申请的申请日为2019年08月01日，申请号为201910706375.2。

技术领域

本发明涉及疵点检测技术领域，特别是涉及一种光栅和基于光栅的疵点检测及数字成像装置。

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。

发明内容

本发明的目的是提供一种光栅和基于光栅的疵点检测及数字成像装置，以基于光栅进行透明物疵点检测和数字成像。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种光栅，所述光栅为一块透光但不透明的平面物，所述平面物上布满亮暗相间的连续的图形；所述图形为任意形状的几何图形以亮暗相间的形式构成的图形。

一种基于光栅的疵点检测装置，所述疵点检测装置包括从上到下依次间隔设置的被测透明物、上述的光栅和光源；

所述光源用于照射所述光栅，并透过所述光栅照射所述被测透明物；所述光栅用于使所述被测透明物在光照下呈现其内在质地、分布以及边界，以在所述被测透明物的远离所述光栅的一侧进行所述被测透明物的疵点的物理检测；所述疵点包括鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、表面污点或损点以及边界。

一种基于光栅的数字成像装置，所述数字成像装置包括从上到下依次间隔设置的面阵工业相机、被测透明物、上述的光栅和光源；

所述光源用于照射所述光栅，并透过所述光栅照射所述被测透明物；所述光栅用于使所述被测透明物在光照下呈现其内在质地、分布以及边界；

所述面阵工业相机用于对在光照下的所述被测透明物进行拍摄成像，以将所述被测透明物的疵点摄入图像中；所述疵点包括鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、表面污点或损点以及边界。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明用于提供一种光栅和基于光栅的疵点检测及数字成像装置，光栅为一块透光但不透明的平面物，平面物上布满亮暗相间的连续的图形，该图形为任意形状的几何图形以亮暗相间的形式构成的图形。利用该光栅组成疵点检测装置及数字成像装置，能够用于透明物疵点的检测及数字成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1所提供的平行直线光栅的结构示意图；

图2为本发明实施例1所提供的同心圆光栅的结构示意图；

图3为本发明实施例1所提供的45°直线光栅的结构示意图；

图4为本发明实施例3所提供的数字成像装置的结构示意图。

符号说明：

1-面阵工业相机；2-相机视野；3-被测透明物；4-光栅；5-光线；6-光源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种光栅和基于光栅的疵点检测及数字成像装置，以基于光栅进行透明物疵点检测和数字成像。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

本实施例用于提供一种光栅，所述光栅为一块透光但不透明的平面物，且在该平面物上布满亮暗相间的连续的图形，所述图形可为任意形状的几何图形以亮暗相间的形式构成的图形，即亮暗相间的任何形状均可构成所述光栅。符合以上三个物理特征的平面物，即为所述光栅。

其中，亮暗相间为所述光栅的本质特征，亮暗相间的连续的图形可为黑白相间的连续的图形。

具体的，本实施例的图形可为一定宽度的直线或者同心圆以亮暗相间的形式构成的图形，进而本实施例的光栅包括平行直线光栅、同心圆光栅和45°直线光栅。

当采用平行直线图形构成光栅时，称为平行直线光栅，可用于点状或块状目标的检测。如图1所示，平行直线光栅对应的图形为水平放置的平行直线以亮暗相间的形式构成的图形。

当采用同心圆图形构成光栅时，称为同心圆光栅，可用于点状或块状目标的检测。如图2所示，同心圆光栅对应的图形为同心圆以亮暗相间的形式构成的图形。

当光栅直线按45°斜角方向放置时，称为45°直线光栅，除点状或块状目标外，还可以检测线状目标。如图3所示，45°直线光栅对应的图形为按45°斜角方向放置的平行直线以亮暗相间的形式构成的图形。

本实施例的光栅具备如下独特的特性：

(1)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。

(2)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，即光栅的亮暗相间的间距为0-10mm，取决于精度、被测透明物与相机的空间距离等。

(3)所述光栅与被测透明物作相对移动时，被测透明物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。

(4)所述光栅采用45°直线光栅时，可以使被测透明物中的线状目标显现，被测透明物的纹路、划痕或其它线状目标均能显现，且效果最好。

(5)使用该光栅，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。

本实施例的光栅的用途如下：

(1)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，进而该光栅可以用于检测透明物的疵点，包括但不限于鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、表面污点或损点以及边界尺寸等的物理检测。本实施例的透明物包含半透明物，该透明物(含半透明物)是指塑料或树脂薄膜、玻璃、玻璃管、亚克力板等，进而该光栅可用于对薄膜、玻璃、玻璃管、亚克力板等的物理品质检测。

具体的，疵点检测包括对静态样品级对象的疵点检测和在线疵点检测。即光栅既可以用于对静态的样品级对象的疵点进行检测，如实验室用的样品疵点和质量分析仪器，比如实验室的薄膜鱼眼测定仪、玻璃品质分析仪等；该光栅还可以用于生产流程中的在线疵点检测，用于透明物(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。

(2)所述光栅还用于相机的数字成像，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，将疵点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，以将疵点检测这一用途拓展到自动检测、智能检测和数字储存等领域。由此光栅衍生出一种新的对透明物疵点进行检测的平面面阵检测方法，基于光栅用面阵相机对透明物进行平面面阵检测和数据分析。

本实施例提供的光栅能够用于进行透明物的疵点检测和数字成像。

实施例2：

本实施例用于提供一种基于光栅的疵点检测装置，所述疵点检测装置包括从上到下依次间隔设置的被测透明物、光栅和光源，光栅为实施例1所述的光栅。

光源用于照射光栅，并透过光栅照射被测透明物。光栅用于使被测透明物在光照下呈现其内在质地、分布以及边界，以在被测透明物的远离光栅的一侧逆光方向观察，可以肉眼或借助放大镜观测到疵点结果，以进行被测透明物的疵点的物理检测，疵点包括鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、表面污点或损点以及边界。

本实施例的被测透明物含半透明物，被测透明物包括塑料或树脂薄膜、玻璃、玻璃管和亚克力板。

作为一种可选的实施方式，光栅和被测透明物作相对移动。光栅与被测透明物之间的相对移动的工作方式，可以使被测目标在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。

具体的，光栅与被测透明物间的相对移动，可以这样选择：

当疵点检测装置用于静态样品级检测仪器时，即作为静态样品级检测仪器用途时，被测透明物不动，光栅移动。当疵点检测装置用于生产线上的在线检测时，光栅不动，被测透明物随生产流程的速度移动。

以上布置的光栅与其相邻物件的距离可调节，以获得更好的观测效果。当采用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。

实施例3：

本实施例用于提供一种基于光栅的数字成像装置，如图4所示，所述数字成像装置包括从上到下依次间隔设置的面阵工业相机1、被测透明物3、光栅4和光源6；光栅4为实施例1中所述的光栅。

光源6用于照射光栅4，并透过光栅4照射被测透明物3。光源6所发出的光线5如图4所示。光栅4用于使被测透明物3在光照下呈现其内在质地、分布以及边界。

在被测透明物3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，面阵工业相机1的相机视野2如图4所示。面阵工业相机1用于对在光照下的被测透明物3进行拍摄成像，以将被测透明物3的疵点摄入图像中，疵点包括鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、表面污点或损点以及边界。

光栅4和被测透明物3作相对移动。具体的，当光栅4与被测透明物3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。

以上布置的所述光栅4与相邻物件的距离可调节，以获得更好的观测效果。采用45°直线光栅4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。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种光栅，其特征在于，所述光栅为一块透光但不透明的平面物，所述平面物上布满亮暗相间的连续的图形；所述图形为任意形状的几何图形以亮暗相间的形式构成的图形。

2.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述光栅包括平行直线光栅、同心圆光栅和45°直线光栅；所述平行直线光栅对应的图形为水平放置的平行直线以亮暗相间的形式构成的图形；所述同心圆光栅对应的图形为同心圆以亮暗相间的形式构成的图形；所述45°直线光栅对应的图形为按45°斜角方向放置的平行直线以亮暗相间的形式构成的图形。

3.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述光栅的亮暗相间的间距为0-10mm。

4.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述亮暗相间的连续的图形为黑白相间的连续的图形。

5.根据权利要求1所述的光栅，其特征在于，所述光栅用于进行透明物的疵点检测，包括对静态样品级对象的疵点检测和在线疵点检测；所述光栅还用于相机的数字成像，对透明物在逆透射光光照下拍摄成像。

6.一种基于光栅的疵点检测装置，其特征在于，所述疵点检测装置包括从上到下依次间隔设置的被测透明物、权利要求1-5任一项所述的光栅和光源；

所述光源用于照射所述光栅，并透过所述光栅照射所述被测透明物；所述光栅用于使所述被测透明物在光照下呈现其内在质地、分布以及边界，以在所述被测透明物的远离所述光栅的一侧进行所述被测透明物的疵点的物理检测；所述疵点包括鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、表面污点或损点以及边界。

7.根据权利要求6所述的疵点检测装置，其特征在于，所述被测透明物包括塑料或树脂薄膜、玻璃、玻璃管和亚克力板。

8.根据权利要求6所述的疵点检测装置，其特征在于，所述光栅和所述被测透明物作相对移动。

9.根据权利要求8所述的疵点检测装置，其特征在于，当所述疵点检测装置用于静态样品级检测仪器时，所述被测透明物不动，所述光栅移动；当所述疵点检测装置用于生产线上的在线检测时，所述光栅不动，所述被测透明物移动。

10.一种基于光栅的数字成像装置，其特征在于，所述数字成像装置包括从上到下依次间隔设置的面阵工业相机、被测透明物、权利要求1-5任一项所述的光栅和光源；

所述光源用于照射所述光栅，并透过所述光栅照射所述被测透明物；所述光栅用于使所述被测透明物在光照下呈现其内在质地、分布以及边界；

所述面阵工业相机用于对在光照下的所述被测透明物进行拍摄成像，以将所述被测透明物的疵点摄入图像中；所述疵点包括鱼眼、纹路、划痕、气泡、裂痕、杂质、表面污点或损点以及边界。

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