CN115586195A - 透明材料光学层析缺陷检测方法、检测系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透明材料光学层析缺陷检测方法、检测系统及介质，包括：驱动被测透明物沿预定方向移动；对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像、对被测透明物的运动方向以外的其他方向的缺陷进行明场成像、对被测透明物垂直于运动方向的侧面进行层析成像，以及对被测透明物进行透射从而对被测透明物的表面灰尘进行透射成像；对采集到的图像分别进行缺陷检测。本申请采用偏振透射光区分透明物体表面的划伤缺陷与灰尘，结合光学层析技术，对透明材料内部缺陷进行成像，为保证样品测试时间，系统结合了分时曝光技术，既保证了缺陷检出率，又保证了样品检测速度，进而满足透明材料快速高检出率的缺陷检测需求。
Description
技术领域
本发明涉及测量测试领域中的缺陷检测，具体地，涉及一种透明材料光学层析缺陷检测方法、检测系统及介质，可应用于各类显示器面板、光学透镜等透明产品的质检。
背景技术
透明材料被越来越多的用在各种领域，如电视机、电脑、汽车面板和光学透镜等。在透明材料的生产制造过程中，因各种复杂的工艺，会导致气泡、杂质、裂纹、划伤等常见的微观缺陷。这些缺陷不仅会影响产品的外观，还会影响产品的使用性能和寿命。透明材料广泛应用，如何检测其缺陷、确保其高质量就显得尤为重要。
传统的工业检测方法主要是通过寻找合适的光源打光角度对待测物体进行照明，通过对相机采集的图像进行处理识别这些缺陷。传统的打光方式只能检测特定方向的划伤缺陷，但在实际应用中，划痕的方向是不确定的，所以容易出现漏检和误检。此外，物体表面附着的灰尘会影响对划伤的识别。专利文献CN209841732U公开了一种透明材质的缺陷检测装置，利用多角度的照明和拍照，能精确的对待检测物内部、外部进行缺陷检测。该专利文献的缺陷在于，无法实现较大程度的划痕缺陷与灰尘的区分。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种透明材料光学层析缺陷检测方法、检测系统及介质。
根据本发明提供的一种透明材料光学层析缺陷检测方法，包括：
驱动步骤：驱动被测透明物沿预定方向移动；
分时照明步骤：在被测透明物的移动过程中通过多个光源进行分时照明，包括对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像、对被测透明物的运动方向以外的其他方向的缺陷进行明场成像、对被测透明物垂直于运动方向的侧面进行层析成像，以及对被测透明物进行透射从而对被测透明物的表面灰尘进行透射成像；
图像采集步骤：在明场成像、暗场成像、层析成像和透射成像过程中，分别采集被测透明物在不同位置下的多个图像；
缺陷分析步骤：对暗场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向的缺陷进行检测，对明场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向以外的其他方向的缺陷进行检测，对层析成像过程中采集的图像进行被测透明物内部的缺陷进行检测，对透射成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的灰尘进行检测。
优选地，所述分时照明步骤中所用的光源包括：
第一光源202，位于所述被测透明物上方的高角度位置，用于对所述被测透明物的运动方向以外的其它方向的缺陷进行明场成像；
第二光源203，位于所述被测透明物上方的低角度位置，用于对所述被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像；
第三光源204，位于垂直于所述被测透明物的运动方向的侧面，用于对透明样品进行层析成像；
第四光源205，位于用于所述被测透明物的下方，用于对透明样品表面灰尘进行成像。
优选地，所述第一光源202、第三光源204和所述第四光源205包括线形光源，所述第二光源203包括交叉线形光源。
优选地，所述第一光源202、所述第二光源203和所述第三光源204包括白色光源，所述第四光源205包括蓝色光源。
优选地，所述第四光源205的输出端设置有起偏器206。
优选地，所述第四光源205内设置有凸透镜，并与所述起偏器206连接，用于对光束进行准直。
优选地，所述图像采集步骤采用的采集设备设置于被测透明物的上方，包括：沿光束接收方向依次连接的检偏器103、镜头102和相机101。
优选地，所述驱动步骤采用操作台3驱动被测透明物，所述操作台3包括：位移台302、开放式光栅尺、中部镂空面板以及固定件；
所述中部镂空面板连接在所述位移台302上，用于放置所述被测透明物；
所述固定件连接在所述中部镂空面板上，用于固定所述被测透明物；
所述开放式光栅尺用于对所述位移台302进行定位。
根据本发明提供的一种透明材料光学层析缺陷检测系统，包括：采集系统1、光源系统2、操作台3以及控制系统4；
所述控制系统4分别与所述采集系统1、所述光源系统2和所述操作台3通信连接；
所述操作台3用于驱动被测透明物沿预定方向移动；
所述光源系统2在被测透明物的移动过程中通过多个光源进行分时照明，包括对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像、对被测透明物的运动方向以外的其他方向的缺陷进行明场成像、对被测透明物垂直于运动方向的侧面进行层析成像，以及对被测透明物进行透射从而对被测透明物的表面灰尘进行透射成像；
所述采集系统1在明场成像、暗场成像、层析成像和透射成像过程中，分别采集被测透明物在不同位置下的多个图像；
所述控制系统4对暗场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向的缺陷进行检测，对明场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向以外的其他方向的缺陷进行检测，对层析成像过程中采集的图像进行被测透明物内部的缺陷进行检测，对透射成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的灰尘进行检测。
根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的透明材料光学层析缺陷检测方法的步骤。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本申请采用偏振透射光区分透明物体表面的划伤缺陷与灰尘，结合光学层析技术，对透明材料内部缺陷进行成像，为保证样品测试时间，系统结合了分时曝光技术，既保证了缺陷检出率，又保证了样品检测速度，进而满足透明材料快速高检出率的缺陷检测需求。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的系统结构示意图；
附图标记：
1-采集系统；101-相机；102-镜头；103-检偏器；2-光源系统；201-光源控制器；202-第一光源；203-第二光源；204-第三光源；205-第四光源；206-起偏器；3-操作台；301-被测透明物；302-位移台；4-控制系统。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供的一种透明材料光学层析缺陷检测方法，包括：
驱动步骤：驱动被测透明物沿预定方向移动。
分时照明步骤：在被测透明物的移动过程中通过多个光源进行分时照明，包括对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像、对被测透明物的运动方向以外的其他方向的缺陷进行明场成像、对被测透明物垂直于运动方向的侧面进行层析成像，以及对被测透明物进行透射从而对被测透明物的表面灰尘进行透射成像。
图像采集步骤：在明场成像、暗场成像、层析成像和透射成像过程中，分别采集被测透明物的多个图像。
缺陷分析步骤：对暗场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向的缺陷进行检测，对明场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向以外的其他方向的缺陷进行检测，对层析成像过程中采集的图像进行被测透明物内部的缺陷进行检测，对透射成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的灰尘进行检测。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上，给出了一个具体的透明材料光学层析缺陷检测系统，可以被认为是实施例1的优选实施方式。
如图1所示，一种透明材料光学层析缺陷检测系统，包括：采集系统1、光源系统2、操作台3以及控制系统4，控制系统4分别与采集系统1、光源系统2和操作台3通信连接。光源系统2用于照射置于操作台3的被测透明物，采集系统1用于采集经过采集系统1照射后的被测透明物的图像。操作台3用于驱动被测透明物沿预定方向移动。控制系统4包括PLC控制器，实现相机的自动采图和光源控制器触发信号的输出以及位移台的移动。
光源系统2在被测透明物的移动过程中通过多个光源进行分时照明，包括对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像、对被测透明物的运动方向以外的其他方向的缺陷进行明场成像、对被测透明物垂直于运动方向的侧面进行层析成像，以及对被测透明物进行透射从而对被测透明物的表面灰尘进行透射成像。采集系统1在明场成像、暗场成像、层析成像和透射成像过程中，分别采集被测透明物的多个图像。控制系统4对暗场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向的缺陷进行检测，对明场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向以外的其他方向的缺陷进行检测，对层析成像过程中采集的图像进行被测透明物内部的缺陷进行检测，对透射成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的灰尘进行检测。
在本发明的一个实施例中，采集系统1包括沿着光的传播方向顺次相连通的相机101，镜头102与检偏器103，镜头102通过M35外螺纹与相机101连接，检偏器103通过M35外螺纹与镜头102连接；工作过程中通过旋转检偏器，到达相机传感器面光子数量最多时通过顶丝锁紧固定检偏器。镜头可采用工业镜头，工业镜头的工作距离为200mm，放大倍数为0.2X，相机可采用线扫相机，分辨率为8192。
在本发明的一个实施例中，光源系统2包括：第一光源202，在本实施例中采用线形白色LED光源，位于被测透明物上方的高角度位置，用于对被测透明物的运动方向以外的其它方向的缺陷进行明场成像。第二光源203，在本实施例中采用高亮型交叉线形白色LED光源，位于被测透明物上方的低角度位置，用于对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像。第三光源204，在本实施例中采用线形白色LED光源，位于垂直于被测透明物的运动方向的侧面，用于对透明样品进行层析成像。第四光源205，在本实施例中采用线形蓝色LED光源，位于用于被测透明物的下方，用于对透明样品表面灰尘进行成像。光源控制器201输出触发信号给到4个光源，用于控制4个光源依次点亮，照射位于操作台上的被测透明物。
第一光源202采用白色LED光源，用于检测样品表面与样品运动方向以外的其它方向的缺陷；第二光源203采用白色LED光源，用于检测样品表面与样品运动方向相同的缺陷；第三光源204采用白色LED光源，垂直样品侧面照明，不仅具有较高的功率，便于穿透透明样品进行样品内部缺陷的层析成像，而且还具有较好的准直性；第四光源205内设置有凸透镜，与起偏器206连接，第四光源205通过凸透镜准直后穿过起偏器206，通过旋转起偏器使蓝色线形准直光穿过的强度最大，选用蓝色光源的原因是，相较白色LED光源，蓝色LED光源具有较好的单色性，且根据米氏散射原理，在蓝色波长范围内，光线会被灰尘散射，使光线的偏振态发生改变，灰尘处的透射光线可以通过检偏器103到达CCD靶面。
操作台3包括位移台302和固定在位移台面板上的被测透明物301；位移台带有开放式光栅尺，可实时反馈位移信息，形成闭环控制，从而很好的保证了位移台运行精度和样品成像尺寸精度；透明样品通过固定件固定在位移台的中间镂空面板上，便于第四光源205直接照射在样品上，减少光的损失。位移台带动透明样品移动，速度可调，行程范围为1m。
本实施例的工作流程如下：
控制系统4发送启动信号，位移台302按设定的速度开始运动，同时光源控制器分时点亮四个光源，同时发送触发信号给相机101，相机开始采图。将采集的图片保存好后，通过对采集到的图片的分析，分别得到每张图上的缺陷类型，实现对透明样品多种缺陷的检测；
实施例3
本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，计算机程序被处理器执行时实现实施例1的透明材料光学层析缺陷检测方法的步骤。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，包括：
驱动步骤：驱动被测透明物沿预定方向移动；
分时照明步骤：在被测透明物的移动过程中通过多个光源进行分时照明，包括对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像、对被测透明物的运动方向以外的其他方向的缺陷进行明场成像、对被测透明物垂直于运动方向的侧面进行层析成像，以及对被测透明物进行透射从而对被测透明物的表面灰尘进行透射成像；
图像采集步骤：在明场成像、暗场成像、层析成像和透射成像过程中，分别采集被测透明物在不同位置下的多个图像；
缺陷分析步骤：对暗场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向的缺陷进行检测，对明场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向以外的其他方向的缺陷进行检测，对层析成像过程中采集的图像进行被测透明物内部的缺陷进行检测，对透射成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的灰尘进行检测。
2.根据权利要求1所述的透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，所述分时照明步骤中所用的光源包括：
第一光源（202），位于所述被测透明物上方的高角度位置，用于对所述被测透明物的运动方向以外的其它方向的缺陷进行明场成像；
第二光源（203），位于所述被测透明物上方的低角度位置，用于对所述被测透明物运动方向的缺陷进行暗场成像；
第三光源（204），位于垂直于所述被测透明物的运动方向的侧面，用于对透明样品进行层析成像；
第四光源（205），位于用于所述被测透明物的下方，用于对透明样品表面灰尘进行成像。
3.根据权利要求2所述的透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，所述第一光源（202）、第三光源（204）和所述第四光源（205）包括线形光源，所述第二光源（203）包括交叉线形光源。
4.根据权利要求2所述的透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，所述第一光源（202）、所述第二光源（203）和所述第三光源（204）包括白色光源，所述第四光源（205）包括蓝色光源。
5.根据权利要求2所述的透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，所述第四光源（205）的输出端设置有起偏器（206）。
6.根据权利要求5所述的透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，所述第四光源（205）内设置有凸透镜，并与所述起偏器（206）连接，用于对光束进行准直。
7.根据权利要求1所述的透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，所述图像采集步骤采用的采集设备设置于被测透明物的上方，包括：沿光束接收方向依次连接的检偏器（103）、镜头（102）和相机（101）。
8.根据权利要求1所述的透明材料光学层析缺陷检测方法，其特征在于，所述驱动步骤采用操作台（3）驱动被测透明物，所述操作台（3）包括：位移台（302）、开放式光栅尺、中部镂空面板以及固定件；
所述中部镂空面板连接在所述位移台（302）上，用于放置所述被测透明物；
所述固定件连接在所述中部镂空面板上，用于固定所述被测透明物；
所述开放式光栅尺用于对所述位移台（302）进行定位。
9.一种透明材料光学层析缺陷检测系统，其特征在于，包括：采集系统（1）、光源系统（2）、操作台（3）以及控制系统（4）；
所述控制系统（4）分别与所述采集系统（1）、所述光源系统（2）和所述操作台（3）通信连接；
所述操作台（3）用于带动被测透明物沿预定方向移动；
所述光源系统（2）在被测透明物的移动过程中通过多个光源进行分时照明，包括对被测透明物的运动方向的缺陷进行暗场成像、对被测透明物的运动方向以外的其他方向的缺陷进行明场成像、对被测透明物垂直于运动方向的侧面进行层析成像，以及对被测透明物进行透射从而对被测透明物的表面灰尘进行透射成像；
所述采集系统（1）在明场成像、暗场成像、层析成像和透射成像过程中，分别采集被测透明物在不同位置下的多个图像；
所述控制系统（4）对暗场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向的缺陷进行检测，对明场成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的运动方向以外的其他方向的缺陷进行检测，对层析成像过程中采集的图像进行被测透明物内部的缺陷进行检测，对透射成像过程中采集的图像进行被测透明物表面的灰尘进行检测。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的透明材料光学层析缺陷检测方法的步骤。
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2022
- 2022-11-23 CN CN202211470051.1A patent/CN115586195A/zh active Pending
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