CN115950897A - 一种弧面透镜产品外观检测设备及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弧面透镜产品外观检测设备及检测方法，通过运动程序控制Z轴模组移动固定距离，带动相机从上至下拍摄，每次拍摄的有效范围为一个镜头景深大小，则满足弧面或球面等不规则产品分层拍摄，不同层面图像对应缺陷的高度所在位置；通过程序控制，将面光源划分不同区域，每段区域均可通过程序控制亮灭状态和亮度显示，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两幅图像，通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景条纹中和均值，达到检测效果。

Description

一种弧面透镜产品外观检测设备及检测方法

技术领域

本发明涉及一种弧面镜片的AOI检测设备领域，具体是涉及一种应用于AR/VR等产品的弧面镜片外观缺陷检测，采用专门对应的光学方案与视觉检测系统对弧面产品进行拍照并检测，检查设备弧面产品内外部有无异物，气泡，刮伤，崩边，油墨掉漆等不良，并判定是否满足工艺规格需求。

背景技术

AR/VR的镜片产品在制作过程中工艺复杂，产品由多层弧面镜注塑贴合制作而成，在制作过程中，容易产生产品内部异物杂质、气泡、刮伤、崩裂等不良品，每道生产工艺都需要安排检测岗位，耗费人力，且检查规格标准严格，达到肉眼不可见的50um以下级别且不同层面不同位置的缺陷检测规格不同。常规的AOI检测，只能拍摄平面状物体，对于弧面镜等不规则弧度产品，无法覆盖全产品的全部轮廓，拍摄的图像，无法辨别缺陷位于产品位置，包括高度位置。

AR眼镜/VR眼镜等镜片为透明镜片玻璃，常规的打光方案如同轴光，环光，条形光等从产品正面打光的方式均会受到产品本身镜片属性的影响，将周边背景反射到产品上，或光斑，亮度不均等干扰，对图像成像效果照成极大干扰，而底部背光打光方案，产品背景成像白色，缺陷在光源折射下呈现出的白色特征与白色背景无阈值差异，只能有效成像出黑色如异物杂质等光源无法透过的缺陷特征，对于刮伤气泡等缺陷即无法成像，无法满足产品检查需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种弧面透镜产品外观检测设备及检测方法，通过运动程序控制Z轴模组移动固定距离，带动相机从上至下拍摄，每次拍摄的有效高度范围为一个镜头景深大小，则满足弧面或球面等不规则产品分层拍摄，不同层面图像对应缺陷的高度所在位置；通过程序控制，将面光源划分不同区域，每段区域均可通过程序控制亮灭状态和亮度显示，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两幅图像，通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景区域中和亮度均值，达到检测效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案

一种弧面透镜产品外观检测设备，包括激光测量模块，用于测量待检测产品的位置信息；检测模块，用于接收上述位置信息确定拍摄的起点并进行多次的对弧面透镜产品进行分层拍摄；光学模块，为检测模块提供可变的面光源；图像合成模块，用于合成检测模块在不同面光源下采集的图片。

作为本发明进一步的方案，所述光学模块通过程序控制，将面光源划分不同区域，每段区域均可通过程序控制亮灭状态和亮度显示，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，获取在同一位置拍摄的两幅图像。

作为本发明进一步的方案，所述不同区域包括奇数区域和偶数区域，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两组图像，分别为：第一幅图像的面光源为奇数区域亮，偶数区域灭，第二幅图像的面光源为奇数区域灭，偶数区域亮。每个区域都获得到一幅全黑与全白的产品背景，若该区域存在缺陷不良，在光源的折射下，则会在黑色背景呈现出白色特征，白色背景下呈现出黑色特征。

作为本发明进一步的方案，通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，通过图像合成模块的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像通过算法处理提取出缺陷，同时将黑白的背景区域中和均值，使缺陷在均值背景下呈现检测，达到检测效果。

作为本发明进一步的方案，所述检测模块包括检测相机、镜头与升降Z轴模组，所述检测相机与镜头安装在升降Z轴模组上，通过升降Z轴模组带动相机升降，拍摄完成后相机下降设定高度，拍摄弧面产品第二层，面光源同样切换反转，依次循环，多次升降对弧形产品不同层面的拍摄检测。

作为本发明进一步的方案，所述激光测量模块在测量位通过激光测量弧面产品的顶点高度位置，将所测量的高度位置反馈给检测工位的Z轴模组，Z轴模组通过计算补偿，移动相对应的补偿值进行校准，检测模块从产品弧面顶点开始拍摄。

作为本发明进一步的方案，在待检测的产品的上方、下方、侧面均设置有所述激光测量模块、检测模块和光学模块，分别用于产品的上方表面外观检测，下方表面的外观检测和侧面的外观检测。例如通过在不同的检测工位上设置相应的激光测量模块、检测模块和光学模块，如图1所示，可以实现对弧面透镜产品外观的全方位的检测。

本发明还提供了一种弧面透镜产品外观检测方法，包括以下步骤：

获取待检测检品的顶点位置，并将顶点位置信息发送给检测模块；

检测模块调整拍摄的起始位置，并根据产品的类别，确定拍摄的分层数量；

为检测模块提供划分不同区域的面光源，并通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两幅图像；

通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，通过图像合成模块的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景区域中和均值，达到检测效果。

作为本发明进一步的方案，检测模块拍摄完成第一层后相机下降设定高度，拍摄弧面产品第二层，面光源同样切换反转，依次循环，直至拍摄完每一层。

本发明具有以下有益效果

1、视觉模块包括采集相机与光学镜头，镜头为特定定制景深大小，使镜头固定有效成像范围，视觉模块安装在Z轴模组上，运动程序控制Z轴模组移动固定距离，带动相机从上至下拍摄，每次拍摄的有效范围为一个镜头景深大小，则满足弧面或球面等不规则产品分层拍摄，不同层面图像对应缺陷的高度所在位置。

2、本发明通过程控面光学方案，通过程序控制，将面光源划分不同区域，每段区域均可通过程序控制亮灭状态和亮度显示，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两幅图像；相机聚焦产品顶层，拍摄两组图像，第一幅图像(A图)为奇数区域亮，偶数区域灭，第二幅图像(B图)为奇数区域灭，偶数区域亮，经过反转，即可将产品图片呈现出黑白与白黑背景，使白背景区域有效成像出黑色缺陷，黑背景区域有效成像出白色缺陷，增强缺陷成像对比度。从而实现每个区域都获得到一幅全黑与全白的产品背景，若该区域存在缺陷不良，在光源的折射下，则会在黑色背景呈现出白色特征，白色背景下呈现出黑色特征。

3、通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，此时部分不良特征呈现在A图，而剩余部分的图像特征则呈现在B图，通过图像合成的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景区域中和亮度均值，达到检测效果；拍摄完成后相机下降设定高度，拍摄弧面产品第二层，面光源同样切换反转，依次循环。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明中提到的一种弧面透镜产品外观检测设备的结构示意图。

图2为本发明中提到的一种弧面透镜产品外观检测设备的局部结构示意图。

图3为本发明中提到的一种弧面透镜产品外观检测方法的流程示意图。

图4为本发明中提到的图像合成模块的图片合成示意图。

图5为本发明中提到的光学模块示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和有关知识对本发明作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的应用仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

一种弧面透镜产品外观检测设备，参照图1-图2所示，包括激光测量模块，用于测量待检测产品的位置信息；检测模块，用于接收上述位置信息确定拍摄的起点并进行多次的对弧面透镜产品进行分层拍摄；光学模块，为检测模块提供可变的面光源；图像合成模块，用于合成检测模块在不同面光源下采集的图片。本发明的工作原理为：产品放置在检测平台1，通过检测平台1的旋转带动产品的运动，当运动到校准与正面检测工位2时，对产品正面进行检测，当运动到背面检测工位时，对产品的下方的背面进行检测，当运动到边缘检测工位4时，对产品的边缘进行检测，从而实现弧面透镜产品外观检测。

本发明以正投影的从上往下检测的工位为例，参照图1、图2所示，校准与正面检测工位2包括激光测量模块与正面检测装置，激光测量模块包括激光传感器7与旋转电滑台8，激光传感器7通过转接板安装在旋转电滑台8上，用于测量弧面产品的顶点高度位置；正面检测装置包括检测机构与面光源组件10，检测机构位于产品上方，检测机构包括检测相机11、镜头12与升降Z轴模组13，检测相机11与镜头12安装在升降Z轴模组13上，通过Z轴模组13带动相机11升降，多次升降对弧形产品不同层面的拍摄检测，面光源组件安装在产品下方。

具体工作原理为：激光传感器7通过转接板9安装在旋转电滑台8上，在测量位与避让位之间做往返运动，激光传感器7在测量位通过激光测量弧面产品的顶点高度位置，将所测量的高度位置反馈给检测工位的Z轴模组13，各Z轴模组13通过计算补偿，移动相对应的补偿值进行校准，确保每次拍摄可以从产品弧面顶点开始拍摄，测量完成后在通过旋转电滑台8移动至避让位，等待下片产品测量，检测相机11与镜头12安装在升降Z轴模组13上，通过模组带动相机升降，多次升降拍照实现从上到下对弧形产品不同层面的拍摄检测，面光源安装在产品下方，从而实现弧面透镜产品从上到下的拍摄检测。

在本发明中，镜头12位于在待检测产品的正上方，镜头12为特定定制景深大小，使镜头固定有效成像范围，首先通过激光传感器7检测产品的顶点位置，确定起始的拍摄位置，例如：起始的拍摄位置距离顶点的距离为10cm，本发明中的光学组件包括程控面光源10，为程控面光学方案，通过程序控制，将面光源划分不同区域，每段区域均可通过程序控制亮灭状态和亮度显示，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两幅图像，参照图5所示，相机聚焦产品顶层，拍摄两组图像，第一幅图像(A图)为奇数区域14亮，偶数区域15灭，第二幅图像(B图)为奇数区域14灭，偶数区域15亮，经过反转，即可将产品图片呈现出黑白与白黑背景，使白背景区域有效成像出黑色缺陷，黑背景区域有效成像出白色缺陷，增强缺陷成像对比度；

可以解决AR眼镜/VR眼镜等镜片为透明镜片玻璃，常规的打光方案如同轴光，环光，条形光等从产品正面打光的方式均会受到产品本身镜片属性的影响，将周边背景反射到产品上，或光斑，亮度不均等干扰，对图像成像效果照成极大干扰，而底部背光打光方案，产品背景成像发白，只能有效成像出黑色如异物杂质缺陷，对白色类缺陷如气泡，刮伤等无法成像出对比度差异，无法满足产品检查需求。

本发明通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，此时部分不良特征呈现在A图，而剩余部分的图像特征则呈现在B图，通过图像合成的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景区域中和亮度均值，达到检测效果拍摄完成后相机下降设定高度，拍摄弧面产品第二层，面光源同样切换反转，依次循环。

实施例2

参照图3-图5所示一种弧面透镜产品外观检测方法，包括以下步骤：

获取待检测检品的顶点位置，并将顶点位置信息发送给检测模块，具体为将所测量的高度位置反馈给检测工位的Z轴模组，Z轴模组通过计算补偿，移动相对应的补偿值进行校准，确保每次拍摄可以从产品弧面顶点开始拍摄，测量完成后在通过旋转电滑台移动至避让位，完成相机起始拍照位的校准；

检测模块调整拍摄的起始位置，并根据产品的类别，确定拍摄的分层数量，例如根据产品的大小以及弧度的情况，并结合镜头的景深大小对应的成像范围，确定拍摄次数，例如分成5层拍摄，每次拍摄的有效范围为一个镜头景深大小，则满足弧面或球面等不规则产品分层拍摄，不同层面图像对应缺陷的高度所在位置；

为检测模块提供划分不同区域的面光源，并通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两幅图像；例如上述的分成5层拍摄，每层拍摄的数量为2张图片，分别为不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两幅图像；

参照图5所示，相机聚焦产品顶层，拍摄两组图像，第一幅图像(A图)为奇数区域亮，偶数区域灭，第二幅图像(B图)为奇数区域灭，偶数区域亮，经过反转，即可将产品图片呈现出黑白与白黑背景，使白背景区域有效成像出黑色缺陷，黑背景区域有效成像出白色缺陷，增强缺陷成像对比度。

通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，通过图像合成模块的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景区域中和亮度均值，达到检测效果。

具体为：通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，此时部分不良特征呈现在A图，而剩余部分的图像特征则呈现在B图，通过图像合成的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景区域中和亮度均值，达到检测效果，从而可以解决现有技术中常规的打光方案如同轴光，环光，条形光等从产品正面打光的方式均会受到产品本身镜片属性的影响，将周边背景反射到产品上，或光斑，亮度不均等干扰，对图像成像效果照成极大干扰，而底部背光打光方案，产品背景成像发白，只能有效成像出黑色如异物杂质缺陷，对白色类缺陷如气泡，刮伤等无法成像出对比度差异，无法满足产品检查需求的问题。

在本发明中，检测模块拍摄完成第一层后相机下降设定高度，拍摄弧面产品第二层，面光源同样切换反转，依次循环，直至拍摄完每一层。例如，分成5层拍摄，在每一层的拍摄过程中采用面光源切换反转，在每层都获取两张图片，根据图4所示，通过图像合成模块的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的背景区域中和亮度均值，达到检测效果。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种弧面透镜产品外观检测设备，其特征在于，包括激光测量模块，用于测量待检测产品的位置信息；检测模块，用于接收上述位置信息确定拍摄的起点并进行多次的对弧面透镜产品分层拍摄；光学模块，为检测模块提供可变的面光源；图像合成模块，用于合成检测模块在不同面光源下采集的图片。

2.如权利要求1所述的一种弧面透镜产品外观检测设备，其特征在于，所述光学模块通过程序控制，将面光源划分不同区域，每段区域均可通过程序控制亮灭状态和亮度显示，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，获取在同一位置拍摄的两幅图像。

3.如权利要求2所述的一种弧面透镜产品外观检测设备，其特征在于，所述不同区域包括奇数区域和偶数区域，通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，拍摄两组图像，分别为：第一幅图像的面光源为奇数区域亮，偶数区域灭，第二幅图像的面光源为奇数区域灭，偶数区域亮。

4.如权利要求3所述的一种弧面透镜产品外观检测设备，其特征在于，通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，通过图像合成模块的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像通过算法处理提取出缺陷，同时将黑白的背景区域中和均值，使缺陷在均值背景下呈现检测，达到检测效果。

5.如权利要求1所述的一种弧面透镜产品外观检测设备，其特征在于，所述检测模块包括检测相机、镜头与升降Z轴模组，所述检测相机与镜头安装在升降Z轴模组上，通过升降Z轴模组带动相机升降，拍摄完成后相机下降设定高度，拍摄弧面产品第二层，面光源同样切换反转，依次循环，多次升降对弧形产品不同层面的拍摄检测。

6.如权利要求5所述的一种弧面透镜产品外观检测设备，其特征在于，所述激光测量模块在测量位通过激光测量弧面产品的顶点高度位置，将所测量的高度位置反馈给检测工位的Z轴模组，Z轴模组通过计算补偿，移动相对应的补偿值进行校准，检测模块从产品弧面顶点开始拍摄。

7.如权利要求1所述的一种弧面透镜产品外观检测设备，其特征在于，通过在待检测的产品的上方、下方、侧面均设置有所述激光测量模块、检测模块和光学模块，分别用于产品的上方表面外观检测，下方表面的外观检测和侧面的外观检测。

8.一种弧面透镜产品外观检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取待检测检品的顶点位置，并将顶点位置信息发送给检测模块；

检测模块调整拍摄的起始位置，并根据产品的类别，确定拍摄的分层数量；

为检测模块提供划分不同区域的面光源，并通过反转不同区域的亮灭与灭亮状态，在每层拍摄两幅图像；

通过反转后的两组图像即可完整呈现出产品的缺陷不良，通过图像合成模块的算法处理，将两组图像合成为一张检测图，合成后的检测图像即可保留缺陷特征，同时将黑白的区域背景中和均值，达到检测效果。

9.如权利要求8所述的一种弧面透镜产品外观检测方法，其特征在于，检测模块拍摄完成第一层后相机下降设定高度，拍摄弧面产品第二层，面光源同样切换反转得到该层的两幅图像，依次循环，直至拍摄完每一层。

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