CN1705874A - 用于检测透明或半透明外壁上的表面缺陷的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测透明或半透明物体(3)的外壁(2)上的表面缺陷的装置，该装置包括：均匀、明亮、大范围的光源(4)，适于发射入射光束(5)到物体外壁(2)的表面上；测量光束的线性传感器(8)，设置成收集通过光源(4)照明并由外壁(2)的线性区(Z)反射的光束(9)；保证首先是物体和其次是光源(4)和线性测量传感器(8)之间的相对移动的装置(12)，以移动覆盖被检测表面的物体的外壁(2)上的线性测量区(Z)；用于分析和处理由线性测量传感器(8)接收到的光束的单元(15)，适于形成图像并辨别图像内相当暗区的表面缺陷的存在。
Description
总体而言，本发明属于物体的光电检测的技术领域，例如平面物体或例如瓶子、广口瓶、长颈瓶等透明或半透明的容器，目的是为了检测在透明或半透明物体上的表面缺陷。
更具体地说，本发明的目的是检测透明或半透明物体上的任何表面缺陷，例如皱纹、搓板状的纹、负载标记或颈环瑕疵。
在所述技术领域，已知检测所述缺陷的装置包括用于照明被检测物体的散射光源。在光源对面设置一台或多台照相机，用以收集透过物体的光流。在物体中的任何缺陷使透射光被削弱或偏转。分析这些光的变化，以辨别和检测缺陷。所述装置特别适于显现和检测物体侧壁上的内部缺陷。但是，用所述装置不可能显现和检测微小、透明的表面缺陷。
而且，特别是通过文献US 5637864或EP 1118854，已知一种技术，该技术对缺陷进行照射从而进行检测。然而，这种技术不适于检测透明的表面缺陷。
本发明提出检测表面缺陷、特别是透明或半透明物体外壁上的透明缺陷的技术方案，以克服现有技术的缺陷。
为了达到这个目的，本发明提出检测在透明或半透明物体外壁上的表面缺陷的方法，其包括以下步骤：
—通过均匀、明亮、大范围的光源，向物体的外壁表面发射入射光束，
—设置线性测量传感器，以收集由光源照明并由其外壁的线性区反射的光束，
—保证首先是物体和其次是光源和线性测量传感器之间的相对移动，以使线性测量区移动覆盖被检测表面的物体外壁，
—处理由线性传感器接收到的光束，以形成图像，并辨别图像内相应于暗区的任何表面缺陷的存在。
根据实施方案的一个优选特征，该方法包括发射入射光束到物体外壁表面，入射角适于保证入射光束的最佳反射。
根据实施方案的另一优选特征，该方法包括以与入射角相等值的反射角设置用于收集反射光束的线性测量传感器。
根据本发明的一个有利特征，对于具有对称轴的旋转体，该方法包括以下步骤：
—选择至少部分平行于对称轴的母线，作为物体外壁的线性区，
—保证使旋转体绕其对称轴移动一个整圈。
本发明的另一目的是提供一种用于检测在透明或半透明外壁上的表面缺陷的装置。本发明的装置包括：
—均匀、明亮、大范围的光源，适于向物体的外壁表面发射入射光束，
—用于测量光束的线性传感器，设置成用于收集被光源照明并由其外壁的线性区所反射的光束，
—保证首先是物体和其次是光源和线性测量传感器之间的相对移动的装置，以使线性测量区移动覆盖被检测表面的物体的外壁。
—用于分析和处理由线性测量传感器接收到的光束的单元，适于形成图像并辨别图像内相当暗区的表面缺陷的存在。
根据本实施方案的一个优选特征，检测装置的光源相对物体定位成入射光束形成适于保证入射光的最佳反射的入射角。
根据本实施方案的另一优选特征，以与入射角相等值的反射角相对物体定位用于收集反射光束的线性测量传感器。
根据本发明检测装置实施方案的另一有利特征，光源和线性测量传感器定位成向具有对称轴的旋转体的至少部分母线形成的物体外壁的线性区分别发射入射光束以及收集反射光束，其中移动装置保证使旋转体绕其对称轴移动整个一圈。
参照以下描述以及示出了本发明主题的实施方案的各种非限定性实例的附图，本发明的其它特征将显而易见。
图1是说明本发明装置的操作原理的立体图。
图2是根据本发明方法的光束方向的截面图。
图3表示利用本发明的装置获得的图像的实例。
图4是应用本发明的主题来检测平面壁上的缺陷的另一实例的截面图。
在图1-3中可以清楚地看到，本发明的主题涉及一种方法，其可以通过装置1检测透明或半透明物体3的外壁2上的表面缺陷。在图1-3所示实施方案的实例中，透明或半透明物体3是旋转体，例如具有对称轴或旋转轴X的瓶子、广口瓶、长颈瓶。
本发明的装置1包括设计成发射发散光或具有均匀或纯自然宽范围光的光源4。该光源4适于发射入射光束5到物体3的外壁2的表面上。
本发明的装置1还包括线性测量传感器8，例如能收集通过光源4照明、由外壁2的线性区Z反射的光束9的线扫描照相机。由反射光束9构成的测量照相机8的视轴与光源4发射的相应入射光束形成角度α。光源4相对物体3定位成入射光束5形成适于保证入射光束最佳反射的入射角。
同样，照相机8定位成收集通过光源4照明并由物体外壁2的线性区Z反射的光束。在这方面，照相机8的光传感单元的线显然沿平行于被检测外壁2的线性区Z的轴定向。根据图2所示的实施方案的优选特征，照相机8定位成可看见至少部分相应于平行于旋转体的对称轴X的母线G的线性区Z。在本发明的优选实施方案中，物体3绕其对称轴X转动完整的一圈，从而能够检测物体3的整个外表面。
在图2中可以清楚地看见，收集反射光束9的线性测量传感器8以反射角β相对物体外壁2的线性区Z的法线定位，该反射角β等于位于线性区Z的表面法线和入射光束5之间的入射角β。
在图示的实例中，装置还包括保证首先是物体3和其次是光源4和线性测量传感器8之间相对移动的装置12，以便将线性测量区Z移动跨越过物体的外壁2。在图示的实例中，移动装置12能够使物体绕其旋转轴旋转经过完整的一圈，以扫描外壁2的整个表面。
本发明的装置还包括用于分析和处理由测量传感器8接收到的光束的单元15。这个分析和处理单元15适于形成图像并在图像内辨别相应于暗区的表面缺陷的存在。可以考虑照相机8发送表示照相机8各个光传感单元接收到的光强度的电子信号。分析和处理单元15保证模拟信号到数字信号的转换，该数字信号由根据选定的灰度色调确定的一定的比特数来编码。由这些信号形成图像，然后过滤获得最终图像I，如图3所示。因为表面缺陷的存在消除反射，从而表面缺陷通过在图像中存在暗区S表现出来。单元15分析该图像，以计算预置的特征例如空间位置、表面、周长、重心或暗区S的灰度水平。然后，这些测量特征与各种阈值相比较，以确定所述暗区S是否相当于缺陷。
在前面的描述中，被检测物体3是旋转体。显然，本发明可以应用于例如其外壁2是被检测(图4)的平面体的物体。上述的本发明的主题可应用于通过发射入射光5到物体壁2的表面并通过设置线性测量传感器8，以收集通过光源4照明、由外壁2的线性区Z反射的光束9。优选地，线性测量传感器8相对表面的法线，以与入射光束5形成的入射角β相等值的反射角β定位。壁2的表面线性移动，从而可以扫描物体3的完整表面。
用本发明的主题，可能可靠地检测难以检测的例如微小透明表面缺陷的表面缺陷。光源4和传感器8的相对定位使得能够用反射光9实现可见缺陷的最大对比度。
本发明不限于所示和描述的实例，在本发明的范围内可以做出各种变型。
Claims (8)
1.一种用于检测透明或半透明物体(3)的外壁(2)上的表面缺陷的方法，其特征在于包括以下步骤：
-通过均匀、明亮、大范围的光源(4)，将入射光束(5)发射到物体外壁(2)的表面上，
-设置线性测量传感器(8)，以收集通过光源(4)照明并由外壁(2)的线性区(Z)反射的光束(9)，
-保证首先是物体(3)和其次是光源(4)和线性测量传感器(8)之间的相对移动，以移动线性测量区(Z)来覆盖物体被检测表面的外壁(2)，
-处理由线性传感器接收到的光束(9)，以形成图像(I)，并辨别图像内相应于暗区(S)的表面缺陷的存在。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：其包括将具有适于保证入射光束反射最佳的入射角的入射光束(5)发射到物体外壁(2)的表面。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：其包括以与入射角(β)相等值的反射角(β)来设置用于收集反射光束的线性测量传感器(8)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：用于具有对称轴(X)的旋转体(3)，该方法还包括下列步骤：
-选择平行于对称轴(X)的母线(G)的至少部分，作为物体外壁(2)的线性区(Z)，
-保证使旋转体(3)绕其对称轴(X)移动整个一圈。
5.一种用于检测透明或半透明物体(3)的外壁(2)上的表面缺陷的装置，其特征在于包括：
-均匀、明亮、大范围的光源(4)，适于将入射光束(5)发射到物体外壁(2)的表面上，
-测量光束的线性传感器(8)，设置成收集通过光源(4)照明并由外壁(2)的线性区(Z)所反射的光束(9)，
-保证首先是物体和其次是光源(4)和线性测量传感器(8)之间的相对移动的装置(12)，以移动线性测量区(Z)来覆盖物体被检测表面的外壁(2)，
-用于分析和处理由线性测量传感器(8)接收到的光束的单元(15)，适于形成图像(I)并辨别图像内相应于暗区(S)的表面缺陷的存在。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于：光源(4)相对物体(3)定位成入射光束(5)形成适于保证入射光的最佳反射的入射角。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于：用于收集反射光束的线性测量传感器(8)以与入射角(β)相等值的反射角(β)相对于物体(3)而设置。
8.如权利要求5、6或7所述的装置，其特征在于：光源(4)和线性测量传感器(8)定位成对于具有对称轴(X)的旋转体的至少部分母线(G)形成的物体外壁的线性区(Z)分别发射入射光束(5)和收集反射光束(9)，并且其中移动装置(12)保证使物体(3)绕其对称轴(X)移动完整的一圈。
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