CN115825078B - 一种树脂镜片缺陷检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种树脂镜片缺陷检测装置及方法，包括表面缺陷检测圆盘、表面缺陷检测装置、剔除装置送料机、内部缺陷检测固定装置、内部缺陷检测装置、电动导轨、真空吸盘和控制单元，本发明首先用表面缺陷检测装置对树脂镜片进行表面缺陷检测，将定级不符合要求的树脂镜片进行剔除，再用内部缺陷检测装置对定级符合要求的的树脂镜片进行二次检测，二次检测中对树脂镜片进行图像拍摄获取两张数值镜片图像，再获取表面缺陷图像，再通过消除表面缺陷的图像与原始缺陷图像对比，获取精准的树脂镜片内部缺陷。

Description

一种树脂镜片缺陷检测装置及方法

技术领域

本发明属于视觉技术领域，尤其涉及一种树脂镜片缺陷检测装置及方法。

背景技术

随着我过的经济的快速发展、国民收入和消费水平不断提高，我国近视人口数逐年增长，有明显的跨年龄、跨专业层次的现象。同时，自从20世纪90年代中期以来，我国的树脂镜片行业进入了成熟期，因而人们对于树脂镜片的质量要求同样不断提高。

由于在树脂镜片加工过程中不可避免的会产生一些划痕、麻点等缺陷。因此树脂镜片在生产完成后，需要进行筛选。但是目前主流检测方法仍旧利用人工，通过肉眼对生产的产品进行检测。检测过程中，需要将树脂镜片放置在暗背景下，利用强光照射，根据瑕疵在侧面光源作用下发生漫反射，产生亮光斑或亮光带的原理，从而检查是否有划痕等缺陷。

但是如果利用人工检测，长期使用肉眼检测，会导致眼睛疲劳，从而提升误检率；同时长期在强光下用眼，会影响眼睛视力。而大部分检测装置仅针对表面缺陷，例如划痕、麻点、毛絮。对于内部微小气泡缺陷无法检测，或是不进行检测，同时已有的检测装置对精度设置不详实，同时拍摄为产品整体的拍摄，无法兼顾细节内容。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的一个方式的目的之一是提供一种树脂镜片缺陷检测装置，包括表面缺陷检测圆盘、表面缺陷检测装置、剔除装置送料机、内部缺陷检测固定装置、内部缺陷检测装置、电动导轨、真空吸盘和控制单元，能够对树脂镜片进行多次全方位检测，在剔除含有表面缺陷的树脂镜片后，获取树脂镜片的内部缺陷。

本发明的一个方式的目的之一是提供一种树脂镜片缺陷检测装置的树脂镜片缺陷检测方法，首先对树脂镜片进行表面缺陷检测，将定级不符合要求的树脂镜片进行剔除，再对定级符合要求的的树脂镜片进行二次检测，二次检测中用两个相机对树脂镜片分别拍摄两张完整图像，再通过消除表面缺陷的图像与原始缺陷图像对比，获取精准的树脂镜片内部缺陷。

注意，这些目的的记载并不妨碍其他目的的存在。本发明的一个方式并不需要实现所有上述目的。可以从说明书、附图的记载中抽取上述目的以外的目的。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种树脂镜片缺陷检测装置，包括表面缺陷检测圆盘、表面缺陷检测装置、剔除装置送料机、内部缺陷检测固定装置、内部缺陷检测装置、电动导轨、真空吸盘和控制单元；

所述表面缺陷检测圆盘在圆周方向上设有四个工位，四个工位分别为上料工位、检测工位、下料工位和除尘工位，检测工位设有表面缺陷检测装置，除尘工位设有除尘器，下料工位设有剔除装置送料机；

所述内部缺陷检测固定装置滑动安装在电动导轨上，内部缺陷检测装置固定安装在电动导轨上；

所述真空吸盘用于将树脂镜片送到上料工位和从下料工位将树脂镜片送到剔除装置送料机或内部缺陷检测装置；

所述控制单元分别与表面缺陷检测圆盘、表面缺陷检测装置、剔除装置送料机、内部缺陷检测固定装置、内部缺陷检测装置、电动导轨和真空吸盘连接。

上述方案中，所述表面缺陷检测圆盘的四个工位上均设有载物台，载物台材料为黑色吸光材料，载物台上表面上设有至少三个限位柱，载物台底部设有齿轮，齿轮与第一步进电机连接；

所述表面缺陷检测圆盘内圈设有第一定位点，第一定位点与载物台的位置相对应。

上述方案中，所述表面缺陷检测装置包括第一工业相机、第四步进电机、第一红外避障传感器和环形光源；

所述环形光源设置在检测工位的载物台上方，第一工业相机设置在环形光源上方；

所述第四步进电机与第一工业相机的安装杆连接，用于控制第一工业相机进行调焦；

所述第一红外避障传感器用于检测定第一位点并将信号发送到控制单元，控制单元控制第一工业相机拍摄图像；

所述环形光源颜色为白色，表面设有漫反射板，发光面与水平面夹角不大于45°。

上述方案中，所述内部缺陷检测固定装置包括角度调整装置，旋转平台装置和固定载物台；

所述角度调整装置滑动安装在电动导轨上，所述旋转平台装置安装在角度调整装置上，所述固定载物台安装在旋转平台装置上；

所述角度调整装置包括旋转轴、第二进步电机、旋转槽、限制轴和转动平台；所述旋转轴安装在旋转槽中，与电机连接；所述限制轴和转动平台安装在旋转轴上，限制轴用于随旋转轴转动时被旋转槽边缘阻挡，从而限制旋转轴转动角度；

所述旋转平台装置包括旋转壳体、第三步进转动电机和旋转台，旋转壳体安装在转动平台上，旋转台安装在旋转壳体的上方，所述第三步进电机与旋转台连接，用于驱动旋转台旋转。

上述方案中，所述固定载物台包括第二定位点、若干限位组和薄膜压力传感器；第二定位点和限位组安装在固定载物台上表面；

所述限位组包括、固定柱、弹簧和卡槽；

固定柱安装在固定载物台上，弹簧的一端与固定柱连接，弹簧的另一端设有卡槽；卡槽表面为橡胶材质包覆；

所述薄膜压力传感器位于固定载物台底部，用于检测固定载物台的压力信号并传递给控制单元。

上述方案中，所述内部缺陷检测装置包括面光源、黑色吸光布、第二工业相机、机架、第五步进电机和第二红外避障传感器；

所述机架包括两组框架；

所述两组框架的顶部均设有面光源和第二工业相机；第二工业相机安装在框架的相机安装杆上；所述黑色吸光布安装在两组框架之间；两组框架的侧面均设有所述第二红外避障传感器和第五步进电机，所述第二红外避障传感器用于检测树脂镜片位置，所述第五步进电机与第二工业相机安装杆连接用于调整框架高度。

一种树脂镜片缺陷检测方法，包括以下步骤：

步骤S1、上料：将待检测树脂镜片送入表面缺陷检测圆盘的上料工位上；并将树脂镜片按照坐标象限划分为四个区域，依次为第一区域，第二区域，第三区域和第四区域；

步骤S2、图像获取：转动表面缺陷检测圆盘，将树脂镜片移入到检测工位上，表面缺陷检测装置检测到树脂镜片并将信号传送到控制单元，控制单元控制表面缺陷检测装置对待检测树脂镜片进行拍摄，获取树脂镜片表面图像；

步骤S3、表面缺陷检测：控制单元将树脂镜片表面图像利用超分辨率算法处理，利用缺陷检测算法进行缺陷检测并定级；

步骤S4、镜片分类：转动表面缺陷检测圆盘，将树脂镜片移入到下料工位上，控制单元利用真空吸盘移动树脂镜片，根据上述步骤S3的检测结果，将定级不符合要求的树脂镜片移入到剔除装置送料机上，将定级符合要求的树脂镜片移入到内部缺陷检测固定装置上；

步骤S5、整体图像获取：控制单元通过电动导轨将内部缺陷检测固定装置，内部缺陷检测装置对内部缺陷检测固定装置上的树脂镜片进行拍摄，获取两张树脂镜片图像；

步骤S6、内部缺陷检测：将两张树脂镜片图像，利用表面检测步骤，定位表面缺陷，并剔除表面缺陷，再进行比对，获取内部缺陷。

上述方案中，所述步骤S2的具体步骤包括：

步骤S2.1、图像定焦：拍摄树脂镜片图像，选择第一区域的图像作为调焦基准图像，并对基准图像进行清晰度评级，再从数据库中选择最近的图像，调整表面缺陷检测装置的高度，直到获取最清晰的图像；

步骤S2.2、图像拍摄：转动树脂镜片，依次拍摄四个区域，获取最清晰的树脂镜片图像。

上述方案中，所述步骤S5中整体图像获取的具体步骤包括：

步骤S5.1、角度调整：真空吸盘夹取表面合格镜片，并压入内部缺陷检测固定装置中；内部缺陷检测固定装置受压力变化并将信号传递到控制单元，待真空吸盘上抬后，控制单元控制内部缺陷检测固定装置转动, 使内部缺陷检测固定装置与水平面形成倾斜夹角；

步骤S5.2、固定位置：内部缺陷检测固定装置在电动导轨上移动至内部缺陷检测装置处，当内部缺陷检测装置检测到内部缺陷检测固定装置，终止电动导轨移动；

步骤S5.3、定焦：在内部缺陷检测装置照明下，利用内部缺陷检测装置的相机拍摄，获得同时带有内部缺陷和表面缺陷的初步图像，计算机对初步图像清晰度评级后，从数据库选择最近图像，调整内部缺陷检测装置的相机高度，直到获取最清晰的图像；

步骤S5.4、图像拍摄：转动树脂镜片，内部缺陷检测装置依次拍摄第一区域至第四区域的图像，获取两张完整的树脂镜片图像。

上述方案中，所述步骤S6内部缺陷检测的具体步骤包括：

步骤S6.1、图像初始处理：将所述步骤S5获取的两次树脂镜片图像进行初始处理，利用三维绕y轴旋转矩阵，获取缺陷原始形貌；

步骤S6.2、图像二次处理：将所述步骤S5获取的其中一张树脂镜片图像三维绕z轴旋转矩阵，获取不同角度的缺陷原始形貌；

步骤S6.3、表面缺陷剔除：将所述步骤S6.1获取的缺陷原始形貌进行表面缺陷检测，并对检测到的表面缺陷进行剔除，获取不包括表面缺陷图像的缺陷图像；

步骤S6.4、内部缺陷检测：将所述步骤S6.2获取的不同角度的缺陷原始形貌与所述步骤S6.3获取的不包括表面缺陷图像的缺陷图像进行对比，获取内部缺陷。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

根据本发明的一个方式，提供了一种树脂镜片缺陷检测装置，包括表面缺陷检测圆盘、表面缺陷检测装置、剔除装置送料机、内部缺陷检测固定装置、内部缺陷检测装置、电动导轨、真空吸盘和控制单元，能够对树脂镜片进行多次全方位检测，在剔除含有表面缺陷的树脂镜片后，获取树脂镜片的内部缺陷。

根据本发明的一个方式，提供一种树脂镜片缺陷检测装置的树脂镜片缺陷检测方法，将树脂镜片分为四个区域拍摄，拼凑成完整的树脂镜片图像，可以有效减少缺陷检测中对小目标检测的难度，提高缺陷检测的精度；具体对树脂镜片进行表面缺陷检测，将含有表面缺陷的树脂镜片进行剔除，再对不含表面缺陷检测的树脂镜片进行二次检测，二次检测中对树脂镜片进行两次图像拍摄，再通过消除表面缺陷的图像与原始缺陷图像对比，获取精准的树脂镜片内部缺陷。

注意，这些效果的记载不妨碍其他效果的存在。本发明的一个方式并不一定必须具有所有上述效果。可以从说明书、附图等的记载显而易见地看出并抽出上述以外的效果。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1的表面缺陷检测圆盘结构示意图；

图3为本发明实施例1的表面缺陷检测装置结构示意图；

图4为本发明实施例1的载物台结构示意图；

图5为本发明实施例1的内部缺陷检测固定装置结构示意图；

图6为本发明实施例1的内部缺陷检测装置结构示意图，其中，图6（a）为前方立体图，图6（b）为后方立体图；

图7为本发明实施例2中镜片区域划分示意图；

图8为本发明实施例2中背光源背向照明与环形光照明对比图，其中，图8（a）为背光源的树脂镜片拍摄图像，图8（b）为环形光源树脂镜片拍摄图像；

图9为本发明实施例2中检测结果的树脂镜片的表面缺陷类别图，其中，图9（a）为划痕，图9（b）为麻点，图9（c）为擦痕，图9（d）为破边；

图10为本发明实施例2中微小内部缺陷与相同位置表面缺陷对比图示意图，其中图10（a）为树脂镜片表面缺陷检测结果，图10（b）为树脂镜片内部缺陷检测结果。

图中：001、第一区域；002、第二区域；003、第三区域；004、第四区域；1、表面缺陷检测圆盘；101、上料工位；102、检测工位；103、下料工位；104、除尘工位；105、除尘器；106、第一定位点；107、载物台；1071、限位柱；1072、齿轮；1073、第一步进电机；2、表面缺陷检测装置；201、第一工业相机；202、第四步进电机；203、第一红外避障传感器；204、环形光源；3、剔除装置送料机；4、内部缺陷检测固定装置；410、角度调整装置；411、旋转轴；412、第二步进电机；413、旋转槽；414、限制轴；415、转动平台；420、旋转平台装置；421、旋转壳体；422、第三步进电机；423、旋转台；430、固定载物台；431、第二定位点；432、限位组；433、薄膜压力传感器；5、内部缺陷检测装置；501、面光源；502、黑色吸光布；503、第二工业相机；504、机架；505、第五步进电机；506、第二红外避障传感器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“前”、“后”、 “左”、“右”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

图1所示为所述一种树脂镜片缺陷检测装置的一种较佳实施方式，

一种树脂镜片缺陷检测装置，包括表面缺陷检测圆盘1、表面缺陷检测装置2、剔除装置送料机3、内部缺陷检测固定装置4、内部缺陷检测装置5、电动导轨、真空吸盘和控制单元；

如图2所示，所述表面缺陷检测圆盘1在圆周方向上设有至少四个工位，四个工位分别为上料工位101、检测工位102、下料工位103和除尘工位104，检测工位102设有表面缺陷检测装置2，除尘工位104设有除尘器105，下料工位103设有剔除装置送料机3；

所述内部缺陷检测固定装置4滑动安装在电动导轨上，内部缺陷检测装置5安装在电动导轨上；

所述真空吸盘用于将树脂镜片送到上料工位101和从下料工位103将树脂镜片送到剔除装置送料机3或内部缺陷检测装置5；

所述控制单元分别与表面缺陷检测圆盘1、表面缺陷检测装置2、剔除装置送料机3、内部缺陷检测固定装置4、内部缺陷检测装置5、电动导轨和真空吸盘连接。

所述表面缺陷检测圆盘1的四个工位上均设有载物台107，如图4所示，载物台107形状为圆形，材料为黑色吸光材料，载物台107上表面上设有至少三个限位柱1071，载物台107底部设有齿轮1072，齿轮1072与第一步进电机1073连接；根据本实施例，优选的，载物台107底部齿轮1072齿数为第一步进电机1073装备齿轮齿数的4的倍数，当底部齿轮1072齿数为第一步进电机1073齿轮齿数的4倍时，可以保证第一步进电机1073在完成整圈旋转时，实现旋转整个载物台107四分之一的旋转，更加便于控制。

所述表面缺陷检测圆盘1内圈设有第一定位点106，第一定位点106与载物台107的位置相对应，第一定位点106用于反射发射管发射的红外线，从而进行准确的工位切换。当检测工位102的第一定位点106被红外避障装置203检测时，上料工位101由真空吸盘夹取待检测产品放入此时处于上料工位101的载物台107，并使得镜片在限位柱1071之间；下料工位103利用真空吸盘夹取检测完成镜片进入下一工序；除尘工作104位进行除尘操作。

如图3所示，所述表面缺陷检测装置2包括第一工业相机201、第四步进电机202、第一红外避障传感器203和环形光源204；

所述环形光源204设置在检测工位102的载物台107上方，第一工业相机201设置在环形光源204上方；根据本实施例，优选的，第一工业相机201设置在距离载物台107上表面150mm处，视场中心在镜片的第一区域001中心。

所述第四步进电机202与第一工业相机201的安装杆连接，用于依据控制单元进行超分辨率处理后的结果，控制第一工业相机201进行调焦；

所述第一红外避障传感器203通过触发方式返回电信号，从而控制第一工业相机201拍摄图像；

由于树脂镜片成一定弧度，因此实验过程中零角度照明方法，对缺陷成像没有作用，通过实验比对面光源、条形光源以及环形光源对树脂镜片的照明影响，其中面光源通过背向照明对于镜片中颜色较深缺陷照明效果较好，但是对较小或是颜色较淡缺陷不能表现。条形光源倾斜角度易调整，光照部分缺陷表现良好，但是受限于强度和尺寸，对于靠近中心部分，镜片缺陷不能反射光进入相机。环形光源最优的是使用成角度环形光源，且最好内径尺寸大于镜片直径，可防止镜片反射光源内部小型led，最优的在于低角度的照明，可从边缘照射至中心，防止中心区域较暗使得缺陷折射反射光亮度较低。如图8所示，图8a为背光源的树脂镜片拍摄图像，图8b为环形光源树脂镜片拍摄图像，背光源进行背向照明只会凸显颜色较深，较大缺陷，同时会收到背光源表面缺陷影响；而环形光源可避免影响，但受限于硬件，未有内径大于镜片直径的环形光源，拍摄图片存在较亮点位

根据本实施例，优选的，选择最大标称直径75mm镜片作为检测对象。根据本实施例，优选的，所述环形光源204颜色为白色，表面设有漫反射板，发光面与水平面夹角不大于45°且内径大于75mm，小于85mm，高于载物台107约20mm。如果发光面与水平面夹角大于45°，会导致镜片上表面光大部分反射进入相机，遮盖镜片下表面反射光，从而遮盖内部缺陷信息。

如图5所示，所述内部缺陷检测固定装置4包括角度调整装置410，旋转平台装置420和固定载物台430；

所述角度调整装置410滑动安装在电动导轨上，所述旋转平台装置420安装在角度调整装置410上，所述固定载物台430安装在旋转平台装置420上；

所述角度调整装置410包括旋转轴411、第二步进电机412、旋转槽413、限制轴414和转动平台415；所述旋转轴411安装在旋转槽413中，与第二步进电机412连接；所述限制轴414和转动平台415安装在旋转轴411上，限制轴414用于随旋转轴411转动时被旋转槽413边缘阻挡，从而限制旋转轴411转动角度；角度设计是基于实验用镜片厚度，为了使得镜片反射光可以进入相机，水平放置会将大部分上表面反射光进入相机，角度过大会使得反射光难以进入相机，根据本实施例，优选的，限制转动角度大于15°且小于35°，防止上表面反射光反射进入相机，从而阻挡包含有内部缺陷信息的有用光。

所述旋转平台装置420包括旋转壳体421、第三步进电机422和旋转台423，旋转壳体421安装在转动平台415上，旋转台423安装在旋转壳体421的上方，所述第三步进电机422与旋转台423连接，用于驱动旋转台423旋转。

所述固定载物台430包括第二定位点431、若干限位组432和薄膜压力传感器433；第二定位点431和限位组432安装在固定载物台430上表面；

所述限位组432包括固定柱、弹簧和卡槽，固定柱安装在底盘上，弹簧的一端与固定柱连接，弹簧的另一端设有卡槽，利用弹簧，可稳定夹持镜片；优选的考虑到与卡槽连接的弹簧经常使用，避免弹簧形变应定期更换；

考虑到镜片边缘利用率较小，同时保证便于嵌入和取出故设计的限位组遮挡长度不大于10mm，卡槽斜面角度不小于45°，但不大于80°，角度过小时无法牢固固定镜片，过大时斜面过长可能会造成镜片磨损。所述的卡槽利用弹簧固定在固定柱上，同时卡槽表面使用橡胶材质包覆，卡槽内接圆直径小于66mm；

所述薄膜压力传感器433位于固定载物台430底部，用于检测固定载物台430的压力信号并传递给控制单元，薄膜压力传感器433在真空吸盘将镜片置入限位组432卡槽中时，压力敏感元件因压力变化从而输出电信号给单片机，当真空吸盘松开抬起后，压力降低信号变化反馈，单片机控制电动导轨进入内部缺陷检测装置区。

如图6所示，所述内部缺陷检测装置5包括面光源501、黑色吸光布502、第二工业相机503、机架504、第五步进电机505和第二红外避障传感器506；

所述机架504包括两组n字形框架；两组n字形框架可以设置两个第二工业相机503分别进行拍摄，获取更优于以往方式的精细的图像；

所述面光源501倾斜安装在n字形框架顶部，成角度的照明方式，一定程度上可以避免上表面光亮度过强，遮挡小表面反射光，从而导致内部信息缺失的问题，根据本实施例，优选的，倾斜角度大于0°，小于40°；所述黑色吸光布502安装在机架504的两组n字形框架之间，根据本实施例，优选的，黑色吸光布502长不小于200mm，宽大于100mm但不大于120mm；

所述第二工业相机503安装在n字形框架顶部；所述第二红外避障传感器506和第五步进电机505安装在n字形框架侧面，所述第二红外避障传感器506用于检测树脂镜片位置，所述第五步进电机505与第二工业相机503安装杆连接，用于调整n字形框架高度。

实施例

一种树脂镜片缺陷检测方法，根据本实施例，选择最大标称直径75mm镜片作为检测对象，包括以下步骤：

步骤S1、上料：使用真空吸盘将待检测树脂镜片送入表面缺陷检测圆盘1的上料工位101上；如图7所示，树脂镜片分区：将树脂镜片按照坐标象限划分为四个区域，依次为第一区域001，第二区域002，第三区域003和第四区域004；在适当降低检测速度的情况下，保证了检测的自动性，提升了检测的准确率以及精度。所需相机像素的计算依据下式：

其中D为镜片标称尺寸，单位为mm；A为要求精度，单位为mm；n为一个瑕疵所用像素点表示的个数，结果Px为理论所需总像素大小，相机选型向上取最接近Px的值，可有效避免成本浪费；

选定的工作距离为150mm，与相机相对应的相机镜头的选型利用如下式：

其中ps为选择的相机的像元尺寸，单位为um；L为设置的工作距离，单位为mm；M放大尺寸；f是镜头的焦距，单位为mm；

步骤S2、图像获取：转动表面缺陷检测圆盘1，将树脂镜片移入到检测工位102上，红外避障传感器203检测到第一定位点106后，控制单元控制第一工业相机201对待检测树脂镜片进行拍摄，获取树脂镜片表面图像；

步骤S3、表面缺陷检测：控制单元将缺陷图片利用超分辨率算法处理，再利用缺陷检测算法进行缺陷检测并定级；根据本实施例，优选的，缺陷检测可使用现有的检测算法yolo，定级根据国标GB T 1185-2006基本级数进行缺陷分级；如图9所示，图9（a）为划痕，图9（b）为麻点，图9（c）为擦痕，图9（d）为破边。

步骤S4、镜片分类：转动表面缺陷检测圆盘1，将树脂镜片移入到下料工位103上，控制单元利用真空吸盘移动树脂镜片，根据上述步骤S3的检测结果，将定级不符合要求的树脂镜片移入到剔除装置送料机3上，将定级符合要求的脂镜片移入到内部缺陷检测固定装置4上；

步骤S5、整体图像获取：控制单元控制内部缺陷检测固定装置4通过电动导轨将树脂镜片移动到内部缺陷检测装置5底部，内部缺陷检测装置5对树脂镜片进行拍摄，获取两张树脂镜片图像；

步骤S6、内部缺陷检测：将两张树脂镜片图像，利用表面检测步骤，定位表面缺陷，并剔除表面缺陷，再进行的比对，获取内部缺陷。

所述步骤S2的具体步骤包括：

步骤S2.1、图像定焦：拍摄树脂镜片图像，选择第一区域001的图像作为调焦基准图像，并对基准图像进行清晰度评级，再从数据库中选择最近的图像，利用微调第四步进电机202调整相机高度，直到获取最清晰的图像；

步骤S2.2、图像拍摄：转动树脂镜片，依次拍摄四个区域，获取最清晰的树脂镜片图像，如图8所示，图8（a）为背光源的树脂镜片拍摄图像，图8（b）为环形光源树脂镜片拍摄图像；背光源进行背向照明只会凸显颜色较深，较大缺陷，同时会收到背光源表面缺陷影响，环形光源可避免影响。

所述步骤S5中整体图像获取的具体步骤包括：

步骤S5.1、角度调整：真空吸盘夹取表面合格镜片，并压入限位组432卡槽中；薄膜压力传感器433受压力变化，待真空吸盘上抬后，角度调整装置410利用第二步进电机412使转动平台415与水平面形成30°夹角；镜片成角度放置，使得下表面反射光能够进入相机，可以防止上表面反射光阻挡内部缺陷反射光的信息。

步骤S5.1、固定位置：内部缺陷检测固定装置4在电动导轨上移动至内部缺陷检测装置220处，当两个第二红外避障传感器506同时检测到内部缺陷载物台的定位点，终止电动导轨移动；

步骤S5.1、定焦：在面光源501照明下，利用带有景深的第二工业相机503拍摄，获得同时带有内部缺陷和表面缺陷的初步图像，计算机对初步图像清晰度评级后，从数据库选择最近图像，利用第五步进电机505调整相机高度，直到获取最清晰的图像；

步骤S5.1、图像拍摄：控制第三步进电机422带动树脂镜片旋转，两个第二工业相机503依次拍摄第一区域001至第四区域004的图像，获取两张完整的树脂镜片图像。

所述步骤S6内部缺陷检测的具体步骤包括：

步骤S6.1、图像初始处理：将所述步骤S5获取的两次树脂镜片图像进行初始处理，利用三维绕y轴旋转矩阵，获取缺陷原始形貌；

所述的三维绕y轴旋转矩阵为：

其中为30°，x′、y′、z′为旋转后点，x、y、z为旋转前点；

步骤S6.2、图像二次处理：将所述步骤S5获取的其中一张树脂镜片图像三维绕z轴旋转矩阵，获取不同角度的缺陷原始形貌；所述的绕Z轴旋转矩阵为：

其中ψ为180°，x′、y′、z′为旋转后的点，x、y、z为旋转前的点

步骤S6.3、表面缺陷剔除：在拍摄内部缺陷过程中，由于表面缺陷相较内部缺陷明显，因此内部缺陷拍摄过程中会保留表面缺陷，因此要用后续软件处理中检测内部过程中利用软件剔除表面缺陷；将所述步骤S6.1获取的缺陷原始形貌进行表面缺陷检测，并对检测到的表面缺陷进行剔除，获取不包括表面缺陷图像的缺陷图像；

步骤S6.4、内部缺陷检测：将所述步骤S6.2获取的不同角度的缺陷原始形貌与所述步骤S6.3获取的不包括表面缺陷图像的缺陷图像进行对比，获取内部缺陷；

如图10所示，图10（a）为表面缺陷检测结果，图10（b）为内部缺陷检测结果，图10中方框标出缺陷并未在表面结果中显示，而圆框缺陷在表面缺陷中均有反应，通过对比可知方框缺陷为内部缺陷。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，包括表面缺陷检测圆盘（1）、表面缺陷检测装置（2）、剔除装置送料机（3）、内部缺陷检测固定装置（4）、内部缺陷检测装置（5）、电动导轨、真空吸盘和控制单元；

所述表面缺陷检测圆盘（1）在圆周方向上设有至少四个工位，四个工位分别为上料工位（101）、检测工位（102）、下料工位（103）和除尘工位（104），检测工位（102）设有表面缺陷检测装置（2），除尘工位（104）设有除尘器（105），下料工位（103）设有剔除装置送料机（3）；

所述内部缺陷检测固定装置（4）滑动安装在电动导轨上，内部缺陷检测装置（5）安装在电动导轨上；

所述真空吸盘用于将树脂镜片送到上料工位（101）和从下料工位（103）将树脂镜片送到剔除装置送料机（3）或内部缺陷检测装置（5）；

所述控制单元分别与表面缺陷检测圆盘（1）、表面缺陷检测装置（2）、剔除装置送料机（3）、内部缺陷检测固定装置（4）、内部缺陷检测装置（5）、电动导轨和真空吸盘连接；

所述内部缺陷检测固定装置（4）包括角度调整装置（410）、旋转平台装置（420）和固定载物台（430）；

所述角度调整装置（410）滑动安装在电动导轨上，所述旋转平台装置（420）安装在角度调整装置（410）上，所述固定载物台（430）安装在旋转平台装置（420）上；

所述角度调整装置（410）包括旋转轴（411）、第二步进电机（412）、旋转槽（413）、限制轴（414）和转动平台（415）；所述旋转轴（411）安装在旋转槽（413）中，与第二步进电机（412）连接；所述限制轴（414）和转动平台（415）安装在旋转轴（411）上，限制轴（414）用于随旋转轴（411）转动时被旋转槽（413）边缘阻挡，从而限制旋转轴（411）转动角度；

所述旋转平台装置（420）包括旋转壳体（421）、第三步进电机（422）和旋转台（423），旋转壳体（421）安装在转动平台（415）上，旋转台（423）安装在旋转壳体（421）的上方，所述第三步进电机（422）与旋转台（423）连接，用于驱动旋转台（423）旋转。

2.根据权利要求1所述的树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，所述表面缺陷检测圆盘（1）的四个工位上均设有载物台（107），载物台（107）材料为黑色吸光材料，载物台（107）上表面上设有至少三个限位柱（1071），载物台（107）底部设有齿轮（1072），齿轮（1072）与第一步进电机（1073）连接；

所述表面缺陷检测圆盘（1）内圈设有第一定位点（106），第一定位点（106）与载物台（107）的位置相对应。

3.根据权利要求2所述的树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，所述表面缺陷检测装置（2）包括第一工业相机（201）、第四步进电机（202）、第一红外避障传感器（203）和环形光源（204）；

所述环形光源（204）设置在检测工位（102）的载物台（107）上方，第一工业相机（201）设置在环形光源（204）上方；

所述第四步进电机（202）与第一工业相机（201）的安装杆连接，用于控制工业相机（201）高度进行调焦；

所述第一红外避障传感器（203）用于检测第一定位点（106）并将信号发送到控制单元，控制单元控制第一工业相机（201）拍摄图像；

所述环形光源（204）颜色为白色，表面设有漫反射板，发光面与水平面夹角不大于45°。

4.根据权利要求1所述的树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，所述固定载物台（430）包括第二定位点（431）、若干限位组（432）和薄膜压力传感器（433）；第二定位点（431）和限位组（432）安装在固定载物台（430）上表面；

每个所述限位组（432）包括固定柱、弹簧和卡槽，固定柱安装在固定载物台（430）上，弹簧的一端与固定柱连接，弹簧的另一端设有卡槽；卡槽表面为橡胶材质包覆；

所述薄膜压力传感器（433）位于固定载物台（430）底部，用于检测固定载物台（430）的压力信号并传递给控制单元。

5.根据权利要求1所述的树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，所述内部缺陷检测装置（5）包括面光源（501）、黑色吸光布（502）、第二工业相机（503）、机架（504）、第五步进电机（505）和第二红外避障传感器（506）；

所述机架（504）包括两组框架；

所述两组框架的顶部均设有面光源（501）和第二工业相机（503）；第二工业相机（503）安装在框架的相机安装杆上；所述黑色吸光布（502）安装在两组框架之间；两组框架的侧面均设有所述第二红外避障传感器（506）和第五步进电机（505），所述第二红外避障传感器（506）用于检测树脂镜片位置，所述第五步进电机（505）与第二工业相机（503）安装杆连接。

6.一种根据权利要求1-5任意一项所述的树脂镜片缺陷检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、上料：将待检测树脂镜片送入表面缺陷检测圆盘（1）的上料工位（101）上；并将树脂镜片按照坐标象限划分为四个区域，依次为第一区域（001），第二区域（002），第三区域（003）和第四区域（004）；

步骤S2、图像获取：转动表面缺陷检测圆盘（1），将树脂镜片移入到检测工位（102）上，表面缺陷检测装置（2）检测到树脂镜片并将信号传送到控制单元，控制单元控制表面缺陷检测装置（2）的对待检测树脂镜片进行拍摄，获取树脂镜片表面图像；

步骤S3、表面缺陷检测：控制单元将树脂镜片表面图像利用超分辨率算法处理，利用缺陷检测算法进行缺陷检测并定级；

步骤S4、镜片分类：转动表面缺陷检测圆盘（1），将树脂镜片移入到下料工位（103）上，控制单元利用真空吸盘移动树脂镜片，根据上述步骤S3的检测结果，将定级不符合要求的树脂镜片移入到剔除装置送料机（3）上，将定级符合要求的树脂镜片移入到内部缺陷检测固定装置（4）上；

步骤S5、整体图像获取：控制单元通过电动导轨将内部缺陷检测固定装置（4）移动到内部缺陷检测装置（5）底部，内部缺陷检测装置（5）对内部缺陷检测固定装置（4）上的树脂镜片进行拍摄，获取两张树脂镜片图像；

步骤S6、内部缺陷检测：将两张树脂镜片图像，利用表面检测步骤，定位表面缺陷，并剔除表面缺陷，再进行比对，获取内部缺陷。

7.根据权利要求6所述的树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤包括：

步骤S2.1、图像定焦：拍摄树脂镜片图像，选择第一区域（001）的图像作为调焦基准图像，并对基准图像进行清晰度评级，再从数据库中选择最近的图像，调整表面缺陷检测装置（2）的高度，直到获取最清晰的图像；

步骤S2.2、图像拍摄：转动树脂镜片，依次拍摄四个区域，获取最清晰的树脂镜片图像。

8.根据权利要求6所述的树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，所述步骤S5中整体图像获取的具体步骤包括：

步骤S5.1、角度调整：真空吸盘夹取表面合格镜片，并压入内部缺陷检测固定装置（4）中；内部缺陷检测固定装置（4）受压力变化并将信号传递到控制单元，待真空吸盘上抬后，控制单元控制内部缺陷检测固定装置（4）转动,使内部缺陷检测固定装置（4）与水平面形成倾斜夹角；

步骤S5.2、固定位置：内部缺陷检测固定装置（4）在电动导轨上移动至内部缺陷检测装置（5）处，当内部缺陷检测装置（5）检测到内部缺陷检测固定装置（4），终止电动导轨移动；

步骤S53、定焦：在内部缺陷检测装置（5）照明下，利用内部缺陷检测装置（5）的相机拍摄，获得同时带有内部缺陷和表面缺陷的初步图像，计算机对初步图像清晰度评级后，从数据库选择最近图像，调整内部缺陷检测装置（5）的相机高度，直到获取最清晰的图像；

步骤S54、图像拍摄：转动树脂镜片，内部缺陷检测装置（5）依次拍摄第一区域（001）至第四区域（004）的图像，获取两张完整的树脂镜片图像。

9.根据权利要求6所述的树脂镜片缺陷检测装置，其特征在于，所述步骤S6内部缺陷检测的具体步骤包括：

步骤S6.1、图像初始处理：将所述步骤S5获取的两张完整的树脂镜片图像进行初始处理，利用三维绕y轴旋转矩阵，获取缺陷原始形貌；

步骤S6.2、图像二次处理：将所述步骤S5获取的其中一张树脂镜片图像三维绕z轴旋转矩阵，获取不同角度的缺陷原始形貌；

步骤S6.3、表面缺陷剔除：将所述步骤S6.1获取的缺陷原始形貌进行表面缺陷检测，并对检测到的表面缺陷进行剔除，获取不包括表面缺陷图像的缺陷图像；

步骤S6.4、内部缺陷检测：将所述步骤S6.2获取的不同角度的缺陷原始形貌与所述步骤S6.3获取的不包括表面缺陷图像的缺陷图像进行对比，获取内部缺陷。