CN115165926B - 压延玻璃缺陷检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种压延玻璃缺陷检测系统，包括反射光源模块、透射光源模块、成像模块和数据处理模块；反射光源模块和透射光源模块相对设置，分别用于照射压延玻璃的两面；数据处理模块用于控制反射光源模块和透射光源模块对压延玻璃进行照射，以消除压延玻璃的压花；成像模块用于采集经反射光源模块和透射光源模块照射后的压延玻璃的图像，并将其发送给数据处理模块；数据处理模块还用于根据成像模块采集的图像，检测并识别压延玻璃存在的缺陷。本发明技术方案中，利用多维空间光源技术消除压延玻璃的压花影响，大大减少了软件工作量，使得检测效率大大提高，又解决了软件算法容易误检、漏检的问题，提高检测结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃检测领域，特别涉及一种压延玻璃缺陷检测系统。
背景技术
压延玻璃是采用压延法生产的一种平板玻璃，例如光伏玻璃，是太阳能电池组件的重要部件之一。光伏玻璃在生产过程中不可避免地会产生常见缺陷，例如气泡、开口泡、结石、凹凸、辊伤等。为保证光伏玻璃的透光率、强度、安全性等要求，出厂之前需要进行缺陷检测，防止不良品流入组件生产环节，造成资源损失。
申请号为201711481653.6的专利文献公开了“基于卷积神经网络的光伏玻璃缺陷分类方法以及装置”和申请号为201710982581.7的专利文献公开了“一种光伏玻璃的缺陷检测方法以及装置”，两者都是使用软件算法来解决压花影响。然而，在消除压花的过程中，光伏玻璃的部分缺陷也会一起被消除掉，如此存在误检和漏检，从而降低检测结果的准确性。并且，由于算法内容过多，仅仅依靠数据终端计算，会存在大量耗时，降低检测速度，从而降低压延玻璃的检测效率。
综上所述，压延玻璃缺陷检测中主要使用软件算法对获取的图像进行处理以消除压花图像对缺陷检测的影响，其存在效率低以及准确性差的缺陷。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种压延玻璃缺陷检测系统，旨在解决现有压延玻璃缺陷检测存在检测效率低、准确性差的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种压延玻璃缺陷检测系统，该压延玻璃缺陷检测系统反射光源模块、透射光源模块、成像模块和数据处理模块；其中，
所述反射光源模块和透射光源模块相对设置，分别用于照射压延玻璃的两面，所述反射光源模块包括多个第一光源组件，所述透射光源模块包括多个第二光源组件；
所述数据处理模块用于控制所述反射光源模块和透射光源模块按照预设的配置参数对所述压延玻璃进行照射，以消除所述压延玻璃的压花；
所述成像模块用于采集经所述反射光源模块和透射光源模块照射后的所述压延玻璃的图像，并将其发送给所述数据处理模块；
所述数据处理模块还用于根据所述成像模块采集的图像，检测并识别所述压延玻璃存在的缺陷
在一些实施例中，所述透射光源模块还包括分光棱镜，多个所述第二光源组件分别位于所述分光棱镜的各个边侧，各个所述第二光源组件发射的光线经所述分光棱镜后，照射至所述压延玻璃的一面。
在一些实施例中，所述第二光源组件设置为三个，其中两个所述第二光源组件位于所述分光棱镜的相对两侧，另一个所述第二光源组件位于所述分光棱镜的另一侧。
在一些实施例中，所述分光棱镜的分光面的透过率与反射率比为7∶3，所述分光棱镜与相对设置的两个所述第二光源组件对应的玻璃面为镀膜高透面，所述分光棱镜与另一个所述第二光源组件对应的玻璃面的透过率与反射率比为1∶1。
在一些实施例中，位于所述分光棱镜相对两侧的两个所述第二光源组件均包括有多排间隔设置的LED灯，所述分光棱镜与相对设置的两个所述第二光源组件对应的玻璃面设置有第一扩散膜。
在一些实施例中，位于所述分光棱镜另一侧的所述第二光源组件包括单排LED灯和设置在所述LED灯上的第一聚光透镜，所述分光棱镜与位于其另一侧的的所述第二光源组件对应的玻璃面设置有第二扩散膜。
在一些实施例中，所述第一光源组件设置为两个，两个所述第一光源组件位于所述压延玻璃的法线的一侧，所述成像模块位于所述压延玻璃的法线的另一侧。
在一些实施例中，其中一个所述第一光源组件与所述透射光源的倾斜角度一致，以在所述压延玻璃形成光源亮场，另一个所述第一光源组件与所述透射光源错开设置，以在所述压延玻璃形成光源暗场。
在一些实施例中，其中一个所述第一光源组件包括RGB混色LED灯，另一个所述第一光源组件包括COB光源板和第二聚光透镜，所述第二聚光透镜设置在所述COB光源板的出光路径上。
在一些实施例中，所述数据处理模块包括一级数据处理模块、二级数据处理模块、三级数据处理模块和四级数据处理模块；其中，
所述一级数据处理模块用于接收所述成像模块采集的压延玻璃图像，并对所述压延玻璃图像进行图像处理；
所述二级数据处理模块用于将所述压延玻璃图像中的缺陷图像与背景图像分离，以提取缺陷特征，同时对所述缺陷图像中的缺陷进行识别和分类；
所述三级数据处理模块用于接收由所述二级数据处理模块发送的缺陷特征，并通过深度学习将所述二级数据处理模块发送的缺陷特征进行识别和分类；
所述四级数据处理模块用于接收并输出由所述二级数据处理模块发送的缺陷种类以及由所述三级数据处理模块发送的缺陷种类。
本发明技术方案中，利用多维空间光源技术消除压延玻璃的压花影响，大大减少了软件工作量，使得检测效率大大提高，同时又解决了软件算法容易误检、漏检的问题，从而提高检测结果的准确性。
附图说明
图1为本发明一实施例中压延玻璃缺陷检测系统的功能模块图；
图2为本发明一实施例中压延玻璃缺陷检测系统的结构示意图；
图3为本发明另一实施例中压延玻璃缺陷检测系统的功能模块图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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方案进行清楚完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明中的一部分实施例，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作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。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明公开一种压延玻璃缺陷检测系统，请参见图1和图2，该压延玻璃缺陷检测系统包括反射光源模块20、透射光源模块30、成像模块40和数据处理模块50；其中，
反射光源模块20和透射光源模块30相对设置，分别用于照射压延玻璃10的两面，反射光源模块20包括多个第一光源组件21，透射光源模块30包括多个第二光源组件31；
数据处理模块50用于控制反射光源模块20和透射光源模块30按照预设的配置参数对压延玻璃10进行照射，以消除压延玻璃10的压花；
成像模块40用于采集经反射光源模块20和透射光源模块30照射后的压延玻璃10的图像，并将其发送给数据处理模块50；
数据处理模块50还用于根据成像模块40采集的图像，检测并识别压延玻璃10存在的缺陷。
本实施例中，首先使用本次需要检测的同一批次或型号中的一块标准的无暇的压延玻璃10作为标定样板作为样品，用来确定反射光源模块20和透射光源模块30的配置参数，使压延玻璃10上压花在第一光源组件21和第二光源组件31的照射下，成像模块40在采集图像时，所采集的图像中不显示压花，并记录此时反射光源模块20和透射光源模块30的工作配置参数。在检测本批次或者型号的压延玻璃10过程中，数据处理模块50控制反射光源模块20和透射光源模块30按照配置参数对压延玻璃10进行检测。
应当说明的是，反射光源模块20和透射光源模块30为光源组，在一般情况下，反射光源模块20和透射光源模块30能够根据数据处理模块50的控制进行发出不同亮度和角度的光，实现对同一缺陷在不同光照环境下的图像获取，极大提高了缺陷的信息的获取量，使得缺陷的分类与识别效果显著提升。反射光源模块20和透射光源模块30相对装设，分别照射压延玻璃10的其中一面，可以根据数据处理模块50的控制调整光照的亮度和角度，实现针对不同类型或型号的压延玻璃10的压花都能实现在成像模块40采集此区域的图像中消失。
作为示例性地，成像模块40使用黑白高速线阵相机加长焦高清镜头，以用于接收反射光源模块20和透射光源模块30产生的三通道光并对压延玻璃10表面成像。成像模块40与数据处理模块50之间通信连接，待成像模块40获取到压延玻璃10图像后，将压延玻璃10图像发送给数据处理模块50，以由数据处理模块50根据该压延玻璃10图像检测是否存在缺陷，若存在缺陷，则进一步确认该缺陷的种类，例如凹凸、划伤及气泡等。
作为示例性地，反射光源模块20位于待检测压延玻璃10的上表面，其包括多个第一光源组件21，多个第一光源组件21可产生多种不同角度的反射光，可用于检测压延玻璃10存在的破损、划伤及凹凸等缺陷。其中，每个第一光源组件21可单独检测某一种类型的缺陷，也可与其他第一光源组件21检测同一种类型的缺陷，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。
作为示例性地，透射光源模块30位于待检测压延玻璃10的下表面，其包括多个第二光源组件31，多个第二光源组件31所产生的透射光汇聚于压延玻璃10的下表面，可用于检测压延玻璃10存在的结石、气泡及辊伤等缺陷。其中，每个第二光源组件31可单独检测某一种类型的缺陷，也可与其他第二光源组件31检测同一种类型的缺陷，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。
在一些实施例中，请参见图2，本发明所提出的透射光源模块30还包括分光棱镜32，多个第二光源组件31分别位于分光棱镜32的各个边侧，各个第二光源组件31发射的光线经分光棱镜32后，照射至压延玻璃10的一面。
本实施例中，分光棱镜32用于将位于其各个边侧的第二光源组件31所发出的光线汇聚并照射于待检测压延玻璃10的一面。其中一个第二光源组件31发出的光线经分光棱镜32的分光面321直接反射至成像模块40的扫描线上，其中另一个第二光源组件31发出的光线经分光棱镜32的分光面321反射到达分光棱镜32的底部，再经过分光棱镜32的底部反射至分光棱镜32的分光面321，而后再经由分光棱镜32的分光面321透射至成像模块40的扫描线上，其中再一个第二光源组件31直接经由分光棱镜32的分光面321透射至成像模块40的扫描线上。
在一些实施例中，请参见图2，本发明所提出的第二光源组件31设置为三个，其中两个第二光源组件31位于分光棱镜32的相对两侧，另一个第二光源组件31位于分光棱镜32的另一侧。
在一些实施例中，请参见图2，本发明所提出的分光棱镜32的分光面321的透过率与反射率比为7∶3，分光棱镜32与相对设置的两个第二光源组件31对应的玻璃面为镀膜高透面，分光棱镜32与另一个第二光源组件31对应的玻璃面的透过率与反射率比为1∶1。
本实施例中，分光棱镜32的分光面321的透过率与反射率的比值可根据实际情况进行设计，若需要增大光强，则可通过增大透过率的方式实现，也即增大透过率与反射率的比值。若需要减小光强，则可通过减小透过率的方式实现，也即减小透过率与反射率的比值。此外，还可通过镀膜的方式增大透过率，比如在分光棱镜32的玻璃面上镀设一层二氧化硅膜，包括但不限于此。
作为示例性地，本实施例所提出的分光棱镜32的分光面321的透过率与反射率比为7∶3，也即光线照射至分光棱镜32的分光面321后，百分之七十的光线会穿透分光面321，百分之三十的光线会经由该分光面321反射，分光棱镜32与另一个第二光源组件31对应的玻璃面的透过率与反射率比为1∶1，也即光线照射至分光棱镜32的玻璃面后，百分之五十的光线会穿透分光面321，百分之五十的光线会经由该分光面321反射。
在一些实施例中，请参见图2，本发明所提出的位于分光棱镜32相对两侧的两个第二光源组件31均包括有多排间隔设置的LED灯，分光棱镜32与相对设置的两个第二光源组件31对应的玻璃面设置有第一扩散膜60
本实施例中，位于分光棱镜32相对两侧的两个第二光源组件31均包括有多排间隔设置的LED灯，以通过LED灯发出的光线照射至待检测的压延玻璃10。作为优选，本实施例所提出的其中一个第二光源组件31包括三排LED灯，三排LED中相邻两个可以等间距设置，也可以不等间距设置，但相邻两排LED灯之间的间距要大于20mm。本实施例所提出的其中另一个第二光源组件31包括五排LED灯，五排LED中相邻两个可以等间距设置，也可以不等间距设置，相邻两个LED灯的间距较小。进一步的，第一扩散膜60的主要作用在于使得光源能够发出非常均匀的光线。
在一些实施例中，请参见图2，本发明所提出的位于分光棱镜32另一侧的第二光源组件31包括单排LED灯和设置在LED灯上的第一聚光透镜70，分光棱镜32与位于其另一侧的的第二光源组件31对应的玻璃面设置有第二扩散膜80。
本实施例中，位于分光棱镜32另一侧的第二光源组件31包括单排LED灯，LED灯上设置有第一聚光透镜70，以通过第一聚光透镜70将第二光源组件31所发出的光线进行汇聚，从而增大第二光源组件31所发出的光线的能量强度。为使得经第一聚光透镜70发出的光线更加均匀，在分光棱镜32与位于其另一侧的的第二光源组件31对应的玻璃面设置有第二扩散膜80，以通过第二扩散膜80使得光源能够发出非常均匀的光线。
在一些实施例中，请参见图2，本发明所提出的第一光源组件21设置为两个，两个第一光源组件21位于压延玻璃10的法线的一侧，成像模块40位于压延玻璃10的法线的另一侧。
本实施例中，第一光源组件21设置为两个，两个第一光源组件21分别位于压延玻璃10的法线的同一侧，并且两个第一光源组件21的倾斜角度不同，如此，两个第一光源组件21照射压延玻璃10时会产生两个不同角度的反射光。其中，成像模块40位于压延玻璃10的法线的另一侧，用于获取经光源照射后的压延玻璃10的图像。
在一些实施例中，请参见图2，本发明所提出的其中一个第一光源组件21与透射光源的倾斜角度一致，以在压延玻璃10形成光源亮场，另一个第一光源组件21与透射光源错开设置，以在压延玻璃10形成光源暗场。
本实施例中，透射光源的倾斜角度为5°-15°，优选为10°。假设透射光源的倾斜角度为10°，则其中一个第一光源组件21的倾斜角度也为10°，而另一个第一光源组件21的倾斜角度可以为3°，此仅为示例性的，而非限制性的，本领域技术人员可根据实际情况进行设计。
在一些实施例中，本发明所提出的其中一个第一光源组件21包括RGB混色LED灯，另一个第一光源组件21包括COB光源板和第二聚光透镜90，第二聚光透镜90设置在COB光源板的出光路径上。
本实施例中，其中一个第一光源组件21采用RGB混色灯，每种颜色可以单独控制，第一光源组件21可以单色单独点亮，成像模块40分别采集三种颜色的图像，然后通过数据处理模块50合成彩色图像。另一个第一光源组件21采用COB光源板，在光源板的横向方向上使用RGB周期排列，COB光源板可以提供更大功率的光源能量输出，每种颜色可以单独控制。同时光源中增加了第二聚光透镜90，极大的提高了在成像模块40扫描位置的光源能量。另一个第一光源组件21也会单色单独点亮，成像模块40分别采集三种颜色的图像，利用不同缺陷对不同波长的散射率的区别，进行缺陷识别。
在一些实施例中，请参见图3，本发明所提出的数据处理模块50包括一级数据处理模块51、二级数据处理模块52、三级数据处理模块53和四级数据处理模块54；其中，
一级数据处理模块51用于接收成像模块40采集的压延玻璃10图像，并对压延玻璃10图像进行图像处理；
二级数据处理模块52用于将压延玻璃10图像中的缺陷图像与背景图像分离，以提取缺陷特征，同时对缺陷图像中的缺陷进行识别和分类；
三级数据处理模块53用于接收由二级数据处理模块52发送的缺陷特征，并通过深度学习将二级数据处理模块52发送的缺陷特征进行识别和分类；
四级数据处理模块54用于接收并输出由二级数据处理模块52发送的缺陷种类以及由三级数据处理模块53发送的缺陷种类。
本实施例中，成像模块40采集图像，一级数据处理模块51通过滤波、差分、阈值等手段对图像进行处理，同时，一级数据处理模块51还会将三色反射光源缺陷图像合成彩色图像，然后一同发送给二级数据处理模块52。二级数据处理模块52提取图像中的缺陷特征，通过算法将缺陷分类，对于特征不明显的缺陷，二级数据处理模块52会将其发送给三级数据处理模块53，以由三级数据处理模块53通过深度学习将该特征不明显的缺陷进行分类。二级数据处理模块52和三级数据处理模块53将分类后的缺陷发送给四级数据处理模块54进行监控整合，并输出至显示器和/或服务器。
综上所述，本发明所提出的压延玻璃10缺陷检测系统相较于现有技术，具有以下优点：
1、以往技术为了解决光伏玻璃压延带来的干扰，使用多角度光源同时点亮来消除玻璃压延，但是实际上很多缺陷比如划伤、小气泡大小尺寸会更玻璃本身压延差不多，极大可能也会消除掉缺陷；或者通过算法消耗大量计算资源来解决，检测速度受限制。本专利使用多种不同效果的光源，充分利用缺陷的折射、反射、散射特征与压延做明显的区分，在光学上可以轻易识别，大大缩短了检测时间，极高的提高了检测效果，提高检测速度。
2、以往技术没有针对缺陷进行颜色的判别，颜色的判断往往只用于镀膜膜层的缺陷检测，但是实际上缺陷是带了颜色特征的。本专利方案使用三色光合成彩色的技术，对缺陷的颜色特征进行了提取，在缺陷的误检上有明显的提升，尤其是在微小缺陷的判断上有明显的效果。
3、以往技术在检测镀膜的膜面缺陷时，受限于彩色相机使用的困境，往往只使用一个光源配套使用，或者干脆使用黑白相机使用一种单色光来检测，检测效果不尽人意，本专利使用三色光通过算法合成彩色光，能够更清楚的判断膜面的颜色，判断镀膜问题，还使用了两个光源，在检测点状、斑状的镀膜膜面缺陷时有非常好的效果。
4、以往技术往往是针对光伏镀膜玻璃的检测，无法检测丝印玻璃。本专利方法实用彩色光源，不仅在非丝印区的气泡、结石、划伤等常规缺陷可以检测，还能够检测丝印本身的色差。
在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。
Claims (7)
1.一种压延玻璃缺陷检测系统，其特征在于，包括反射光源模块、透射光源模块、成像模块和数据处理模块；其中，
所述反射光源模块和透射光源模块相对设置，分别用于照射压延玻璃的两面，所述反射光源模块包括多个第一光源组件，所述透射光源模块包括多个第二光源组件；
所述数据处理模块用于控制所述反射光源模块和透射光源模块按照预设的配置参数对所述压延玻璃进行照射，以消除所述压延玻璃的压花；
所述成像模块用于采集经所述反射光源模块和透射光源模块照射后的所述压延玻璃的图像，并将其发送给所述数据处理模块；
所述数据处理模块还用于根据所述成像模块采集的图像，检测并识别所述压延玻璃存在的缺陷；
所述第一光源组件设置为两个，两个所述第一光源组件位于所述压延玻璃的法线的一侧，所述成像模块位于所述压延玻璃的法线的另一侧，其中一个所述第一光源组件与所述透射光源模块的倾斜角度一致，以在所述压延玻璃形成光源亮场，另一个所述第一光源组件与所述透射光源模块错开设置，以在所述压延玻璃形成光源暗场；
其中一个所述第一光源组件包括RGB混色LED灯，另一个所述第一光源组件包括COB光源板和第二聚光透镜，所述第二聚光透镜设置在所述COB光源板的出光路径上，所述RGB混色LED灯和所述COB光源板均可单独单色点亮，以供所述成像模块分别采集三种颜色的图像并使所述数据处理模块合成彩色图像。
2.根据权利要求1所述的压延玻璃缺陷检测系统，其特征在于，所述透射光源模块还包括分光棱镜，多个所述第二光源组件分别位于所述分光棱镜的各个边侧，各个所述第二光源组件发射的光线经所述分光棱镜后，照射至所述压延玻璃的一面。
3.根据权利要求2所述的压延玻璃缺陷检测系统，其特征在于，所述第二光源组件设置为三个，其中两个所述第二光源组件位于所述分光棱镜的相对两侧，另一个所述第二光源组件位于所述分光棱镜的另一侧。
4.根据权利要求3所述的压延玻璃缺陷检测系统，其特征在于，所述分光棱镜的分光面的透过率与反射率比为7∶3，所述分光棱镜与相对设置的两个所述第二光源组件对应的玻璃面为镀膜高透面，所述分光棱镜与另一个所述第二光源组件对应的玻璃面的透过率与反射率比为1∶1。
5.根据权利要求4所述的压延玻璃缺陷检测系统，其特征在于，位于所述分光棱镜相对两侧的两个所述第二光源组件均包括有多排间隔设置的LED灯，所述分光棱镜与相对设置的两个所述第二光源组件对应的玻璃面设置有第一扩散膜。
6.根据权利要求5所述的压延玻璃缺陷检测系统，其特征在于，位于所述分光棱镜另一侧的所述第二光源组件包括单排LED灯和设置在所述LED灯上的第一聚光透镜，所述分光棱镜与位于其另一侧的所述第二光源组件对应的玻璃面设置有第二扩散膜。
7.根据权利要求1所述的压延玻璃缺陷检测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括一级数据处理模块、二级数据处理模块、三级数据处理模块和四级数据处理模块；其中，
所述一级数据处理模块用于接收所述成像模块采集的压延玻璃图像，并对所述压延玻璃图像进行图像处理；
所述二级数据处理模块用于将所述压延玻璃图像中的缺陷图像与背景图像分离，以提取缺陷特征，同时对所述缺陷图像中的缺陷进行识别和分类；
所述三级数据处理模块用于接收由所述二级数据处理模块发送的缺陷特征，并通过深度学习将所述二级数据处理模块发送的缺陷特征进行识别和分类；
所述四级数据处理模块用于接收并输出由所述二级数据处理模块发送的缺陷种类以及由所述三级数据处理模块发送的缺陷种类。
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