CN219391780U - 光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光学检测系统。光学检测系统，包括：传输单元，传输单元依次设有第一检测工位和第二检测工位；第一检测单元，第一检测单元位于第一检测工位，第一检测单元用于对待测物边缘处的三维立体表面和内部进行检测；以及第二检测单元，第二检测单元位于第二检测工位，第二检测单元用于对待测物的正面、背面以及内部进行检测。待测物边缘处的三维立体表面能够被第一检测单元针对性地进行检测，待测物的正面、背面能够被第二检测单元针对性地进行检测，内部缺陷能够被第一检测单元和第二检测单元进行两次检测，布局巧妙，能够较好地适应待测物的检测需求，改善光学检测系统容易出现漏检的问题。

Description

光学检测系统

技术领域

本实用新型涉及光学检测系统。

背景技术

AOI设备(即光学自动检测设备)所采用的光学检测系统能够依靠对应的光路以不同的方式照亮待测物，并依靠相机实现待测物的成像，获得亮场成像、暗场成像或透射成像等，再与标准成像对比即可判断待测物的缺陷。

亮场成像和暗场成像的一个主要差异在于照明光源和相机的角度，亮场成像是使照明光照射到待测物的待检表面之后直接反射到相机，此时待测物表面的凸凹结构会在较亮的背景下形成较暗的图像；而暗场成像是避免照明光照射到待测物的待检表面后直接反射到相机，此时待测物表面的凸凹结构会在较暗的背景下形成较亮的图像。透射成像是将相机和照明光源分别设置到与待测物的待检表面垂直的方向两侧，待测物上存在缺陷的位置会产生不同于其他位置的成像。

然而，待测物的缺陷种类较多，特别是对于透明的玻璃盖板类产品来说，表面缺陷繁多且形状多样，不同缺陷往往还需要不同的明场、暗场、透射等成像模式。例如，明场检测可检测缺陷的一般包括亮点、异色、凹凸点、压伤等，暗场检测可检测缺陷的一般包括划伤、崩边、异色、白点、脏污等，透射检测可检测缺陷的一般包括压痕、凹凸点、漏光、丝印缺角等。

目前的光学检测系统能够检测出待测物的绝大部分缺陷，但是仍会存在漏检情况，不易满足客户的交付要求。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是光学检测系统容易出现漏检的问题。

一个方面，本实用新型提供了一种光学检测系统。

光学检测系统，包括：

传输单元，所述传输单元依次设有第一检测工位和第二检测工位；

第一检测单元，所述第一检测单元位于所述第一检测工位，所述第一检测单元用于对待测物边缘处的三维立体表面和内部进行检测；

以及第二检测单元，所述第二检测单元位于所述第二检测工位，所述第二检测单元用于对待测物的正面、背面以及内部进行检测。

在一种技术方案中，所述第一检测单元和所述第二检测单元均包括以下检测单元中的至少一种：用于对所述待测物以明场检测方式进行检测的明场检测单元、用于对所述待测物以暗场检测方式进行检测的暗场检测单元、用于对所述待测物以透射检测方式进行检测的透射检测单元。

在一种技术方案中，所述第一检测单元包括明场检测单元、暗场检测单元和透射检测单元，所述第二检测单元包括暗场检测单元和透射检测单元。

在一种技术方案中，所述第一检测单元包括两组光源和两组第一相机，两组光源和两组第一相机分别在与待测物承载面垂直的方向上相对于所述待测物承载面对称布置；

两组光源均包括明场光源，所述第一相机包括与对应的所述明场光源位于所述待测物的同一侧的同侧相机，以及与对应的所述明场光源位于所述待测物的不同侧的异侧相机，所述明场光源用于配合所述同侧相机实现所述待测物的明场成像，并用于配合所述异侧相机实现所述待测物的透射成像。

在一种技术方案中，所述两组光源均包括暗场光源，所述第一相机包括与对应的所述暗场光源位于所述待测物的同一侧的暗场成像相机，所述暗场光源用于配合所述暗场成像相机实现所述待测物的暗场成像，所述暗场光源包括至少两处暗场发光体。

在一种技术方案中，所述第一检测单元包括仿形光源，所述仿形光源具有用于与待测物边缘处的三维立体表面形状一致的发光体排列形状，用于配合所述同侧相机实现所述待测物边缘的明场成像。

在一种技术方案中，所述仿形光源设有四处，四处所述仿形光源分别用于照射矩形的所述待测物的四条边缘处的三维立体表面。

在一种技术方案中，所述第二检测单元包括暗场光源、透射光源和第二相机，所述暗场光源和透射光源分别设置于待测物承载面的不同侧，所述第二相机与所述暗场光源设置于所述待测物承载面的同一侧。

在一种技术方案中，所述第二相机正对于所述待测物承载面，所述暗场光源设有两处，两所述暗场光源相对于所述第二相机的光学主轴对称布置，所述暗场光源的出光方向与所述第二相机的光学主轴具有夹角，所述夹角不大于25度。

在一种技术方案中，所述透射光源包括发光部件和匀光部件，所述匀光部件用于均匀所述发光部件射出的光线；

所述第二检测工位设置有分光片，所述分光片用于设置到所述匀光部件与所述待测物承载面之间；所述分光片倾斜布置，所述分光片用于透射所述透射光源的部分光线以形成暗场照明，并用于反射所述暗场光源射来的光线，从而能够减少或避免所述暗场光源射来的光线照射到所述匀光部件上，进而减少或避免所述匀光部件朝向所述第二相机反光。

本实用新型的有益效果：

据上述光学检测系统，通过设置两个检测工位，并且使两个检测工位的第一检测单元和第二检测单元分别进行差异化的检测，待测物边缘处的三维立体表面能够被第一检测单元针对性地进行检测，待测物的正面、背面能够被第二检测单元针对性地进行检测，内部缺陷能够被第一检测单元和第二检测单元进行两次检测，布局巧妙，能够较好地适应待测物的检测需求，改善光学检测系统容易出现漏检的问题，更好地保证检测质量，提高检出率。

附图说明

图1为本实用新型中光学检测系统的一个实施例的整体结构示意图；

图2为光学检测设备中的传输单元的结构示意图；

图3为光学检测设备中的第一检测单元的结构示意图；

图4为光学检测设备中的第一检测单元的原理图(为了避免影响其他结构，省略了仿形光源)；

图5为第一检测单元的时序控制图；

图6为光学检测系统中的第二检测单元的结构示意图；

图7为光学检测系统中的第二检测单元的时序控制图；

图中附图标记对应的特征名称列表：

10、第一检测单元；11、第一光源；12、第一相机；13、仿形光源；

20、第二检测单元；21、暗场光源；22、第二相机；23、透射光源；24、分光片；

30、传输单元；31、第一检测工位；32、第二检测工位。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实用新型中光学检测系统的实施例：

在一种实施例中，光学检测系统为玻璃盖板检测系统，用于对手机玻璃盖板进行检测。手机玻璃盖板的表面缺陷繁多且形状多样，需要通过完善设备检测的光路系统与检测流程，使得被测盖板得到全方位检测，减少漏检率，确保检测品质。

光学检测系统包括：如图1，传输单元30，传输单元30依次设有第一检测工位31和第二检测工位32；第一检测单元10，第一检测单元10位于第一检测工位31，第一检测单元10用于对待测物边缘处的三维立体表面和内部进行检测；以及第二检测单元20，第二检测单元20位于第二检测工位32，第二检测单元20用于对待测物的正面、背面以及内部进行检测。

作为一种优选的实施方式，传输单元30采用磁力轮输送线，磁力轮输送线能够支撑待测物并带动待测物移动，使待测物能够沿磁力轮输送线的输送方向被扫描而完成检测。如图2，磁力轮输送线可以采用常规磁力轮模组，依靠磁力轮实现扭矩的传递，动力传递为非接触式，没有机械磨损，寿命更长，没有粉尘。磁力轮输送线中，相邻两用于支撑待测物的支撑轮之间的间隔能够供光源产生的光线通过并进入相机中，从而实现待测物的成像。用于支撑待测物的支撑轮可以是磁力轮，也可以是普通滚轮，采用普通滚轮时，磁力轮仅起到传递驱动力的作用。在其他实施例中，传输单元30也可以替换为其他形式，例如普通的辊子输送线，各辊子的辊轴之间可以通过齿轮、链条或同步带等方式实现传动。

第一检测单元10与第二检测单元20沿传输单元30的传输方向排列。在一种实施例中，第一检测单元10和第二检测单元20均包括以下检测单元中的至少一种：用于对待测物以明场检测方式进行检测的明场检测单元、用于对待测物以暗场检测方式进行检测的暗场检测单元、用于对待测物以透射检测方式进行检测的透射检测单元。第一检测单元10与第二检测单元20均包括相同的检测单元，这样能够实现对同一缺陷的两次检测，并且检测单元的参数能够具有差异，从而有利于提高检出率。作为一种优选的实施方式，第一检测单元10包括明场检测单元、暗场检测单元和透射检测单元，第二检测单元20包括暗场检测单元和透射检测单元。采用该优选的实施方式，第一检测单元10能够进行明场、暗场和透射三种检测，实现大部分缺陷的检出，而第二检测单元20采用暗场检测和透射检测能够对容易漏检的缺陷再次进行检测，从而更有利于提高检出率。

作为一种优选的实施方式，第一检测单元10包括两组光源和两组第一相机12，两组光源和两组第一相机12分别在与待测物承载面垂直的方向上相对于待测物承载面对称布置；两组光源均包括明场光源，第一相机12包括与对应的明场光源位于待测物的同一侧的同侧相机，以及与对应的明场光源位于待测物的不同侧的异侧相机，明场光源用于配合同侧相机实现待测物的明场成像，并用于配合异侧相机实现待测物的透射成像。由于暗场光源21与透射光源23所需的亮度相同或差异较小，采用上述的两组光源和两组第一相机12既能够实现待测物的明场成像，又能够实现待测物的透射成像，结构集成度好，有利于减少第一检测单元10的空间占用。

作为一种优选的实施方式，两组光源均包括暗场光源21，第一相机12包括与对应的暗场光源21位于待测物的同一侧的暗场成像相机，暗场光源21用于配合暗场成像相机实现待测物的暗场成像，暗场光源21包括至少两处暗场发光体。采用该方案，第一检测单元10能够同时集成暗场检测功能，更有利于增加检测手段、提高检出率。

作为一种优选的实施方式，第一检测单元10包括仿形光源13，仿形光源13具有用于与待测物边缘处的三维立体表面形状一致的发光体排列形状，用于配合同侧相机实现待测物边缘的明场成像。在一种实施例中，仿形光源13的发光体为以矩阵形式排列的灯珠，或者为与待测物的边缘平行并且围绕待测物的边缘排列的灯管，发光体靠近待测物承载面的一侧设有匀光部件，使得光线更为均匀。设置仿形光源13能够针对性地对待测物边缘进行检测，从而能够实现更全面检测。在一种实施例中，仿形光源13设有四处，四处仿形光源13分别用于照射矩形的待测物的四条边缘处的三维立体表面。在其他实施例中，根据不同的检测需求，仿形光源13的数量也可以增加或减少，例如若仅对待测物的两个长边进行检测，则可仅仅设置两处仿形光源13，两处仿形光源13分别与待测物的两个长边对应。

具体地，在一种实施例中，传输单元30沿水平方向布置，形成水平的待测物承载面，两组光源沿上下方向分布。在一种实施例中，各组光源均包括光源A、光源B、光源C和光源D。光源A、光源B、光源C和光源D均具有长度方向，且该长度方向与传输单元30的传输方向垂直。光源A、光源B、光源C和光源D均能够在待测物上形成一条直线光斑。在一种实施例中，两组光源组发出的光线汇聚于待测物承载面的同一直线上，且明场光源、暗场光源21的发光面与待测物承载面的预设位置之间的距离保持一致。如图4所示的实施例中，光源A、光源B、光源C和光源D的出光方向聚焦于一条直线，沿垂直于纸面方向观察是汇聚于一点；并且光源A、光源B、光源C和光源D呈现弧形排布，光源A、光源B、光源C和光源D与待测物上待测位置之间的距离一致。

由于暗场光源21所需的亮度远远高于明场光源所需的亮度和透射光源23所需的亮度，因此本实施例中以光源A、光源C和光源D共同组成暗场光源21，依靠较多数量的光源形成较高的亮度，而光源B作为亮场光源。同时，透射光源23与明场光源为同一光源，以上方的光源组为例，即，位于待测物承载面上方的光源B不但能够与待测物承载面下方的相机适配，实现透射成像，还能够与待测物承载面上方的相机适配，实现明场成像。

除了光源亮度的差异外，亮场成像和暗场成像的另一个主要差异在于照明光源与相机的布置角度，亮场成像是使照明光照射到待测物的待检表面之后直接反射到相机，此时待测物表面的凸凹结构会在较亮的背景下形成较暗的图像；而暗场成像是避免照明光照射到待测物的待检表面后直接反射到相机。因此，在一种实施例中，同一组光源中，暗场光源21设有至少两处，明场光源设有至少一处且至少一处明场光源位于两相邻暗场光源21之间，使得至少一个暗场光源21位于明场光源与相机之间，能够充分利用空间，结构紧凑，便于光源的布置，也能够增大暗场光源21对待测物的照明范围。

在一些实施例中，手机玻璃盖板的边沿为2.5D弧边，或者为倒角边，而仿形光源13的发光体排列形状与待测物边缘处的三维立体表面形状一致，能够配合对应的第一相机12实现待测物边缘处的三维立体表面的亮场成像，从而能够达到更高的检出率。

作为光学检测设备领域的一种典型应用，第一检测单元10中的第一相机12采用线扫相机，能够对待测物沿待测物相对相机的移动方向进行线状成像，成像为直线状且垂直于传输单元30的传输方向，所有有效的成像拼接后即可获得整个待测物的完整成像。在其他实施例中，相机也可以直接获取待测物的整体图像。

待测物在传输单元30的带动下从第一检测工位31经过时，如图5，明场光源、暗场光源21和透射光源23和在光源控制器的控制下依次亮起，对应的第一相机12在明场光源、暗场光源21和透射光源23亮起时分别对应地进行采集图像，实现成像。采用暗场成像能够检测手机玻璃盖板的划伤、崩边、异色、白点、脏污等缺陷，采用明场成像能够检测手机玻璃盖板的亮点异色凹凸点压伤等缺陷，采用透射成像能够检测手机玻璃盖板的压痕、凹凸点、漏光、丝印缺角等缺陷。通过控制相机沿待测物输送方向的成像尺寸和模块的输送速度，即可对待测物的各部分以线扫方式进行透射成像和暗场成像，拼合后即可获得整个待测物的完整成像。根据检测需求，第一检测单元10也可以仅进行明场检测、暗场检测、透射检测中的任一种或任两种，能够实现对待测物边缘处的三维立体表面和内部(如异色、白点等)进行检测即可。进行三维立体表面的检测时，也可以采用直线形光源或者平面光源进行照明。

为了实现更全面的检测，光学检测系统还包括用于对待测物的正面、背面以及内部进行检测的第二检测单元20。

请参考图6，在一种实施例中，第二检测单元20包括暗场光源21、透射光源23和第二相机22，暗场光源21和透射光源23分别设置于待测物承载面的不同侧，第二相机22与暗场光源21设置于待测物承载面的同一侧。第二检测单元20采用上述架构，既能够实现暗场检测，又能够实现透射检测，暗场检测利于对待测物的正面、背面进行检测，而透射检测利于对待测物的内部进行检测。

作为一种优选的实施方式，第二相机22正对于待测物承载面，暗场光源21设有两处，两暗场光源21相对于第二相机22的光学主轴对称布置，暗场光源21的出光方向与第二相机22的光学主轴具有夹角，夹角不大于25度。作为一种优选的实施方式，两处暗场光源21与第二相机22的光学主轴的夹角为10°，结构紧凑。在其他实施例中，暗场光源21的数量也可以增减。与第一光源11中的暗场光源21类似，第二光源中的暗场光源21也具有长度方向且长度方向也与传输单元30的传输方向垂直。两处暗场光源21与待测物上待测位置之间的距离一致。在其他实施例中，第二相机22也可以倾斜布置，其轴线与待测物承载面形成锐角。另外，在其他实施例中，第二检测单元20中暗场光源21的数量也可以增加或减少，能够满足对应的检测需求即可。并且，在其他实施例中，根据检测需求，第二检测单元20也可以仅进行明场检测、暗场检测、透射检测中的任一种或任两种。

在一种实施例中，透射光源23包括发光部件和匀光部件，匀光部件用于均匀发光部件射出的光线；第二检测工位32设置有分光片24，分光片24用于设置到匀光部件与待测物承载面之间；分光片24倾斜布置，分光片24用于透射透射光源23的部分光线以形成暗场照明，并用于反射暗场光源21射来的光线，从而能够减少或避免暗场光源21射来的光线照射到匀光部件上，进而减少或避免匀光部件朝向第二相机22反光。在一种实施例中，匀光部件可以采用匀光板，匀光板也称扩散板，能够实现光线的扩展和均匀化。采用分光片24既能够透射一部分透射光源23发出的光线，满足透射成像需求，又能够反射暗场光源21射来的光线，避免暗场光源21射来的光线照射到匀光板上以后再反射到第二相机22中，既能够实现透射检测，又能够避免设置透射光源23后导致暗场检测受到干扰，使得透射检测和暗场检测能够集成在一处，并且能够适应暗场光源21与第二相机22的较小夹角，避免小夹角下匀光板产生严重反光。

在一种实施方式中，分光片24的反光率大于50％，作为一种优选的实施方式，分光片24的反光率为90％至95％，分光片24的透光率为5％至10％。分光片24采用上述发光、透光特性能够更有效地避免暗场检测受到影响。

待测物在传输单元30的带动下从第二检测工位32经过时，如图7，暗场光源21和透射光源23和在光源控制器的控制下依次亮起，对应的第二相机22在暗场光源21和透射光源23亮起时分别对应地进行一次或多次图像采集，实现成像。通过控制相机沿待测物输送方向的成像尺寸和模块的输送速度，即可对待测物的各部分以线扫方式进行透射成像和暗场成像，拼合后即可获得整个待测物的完整成像。

光学检测设备进行检测时：先采用第一检测单元10检测，再采用第二检测单元20检测。在其他实施例中，也可以先采用第二检测单元20检测，再采用第一检测单元10检测。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.光学检测系统，其特征在于，包括：

传输单元(30)，所述传输单元(30)依次设有第一检测工位(31)和第二检测工位(32)；

第一检测单元(10)，所述第一检测单元(10)位于所述第一检测工位(31)，所述第一检测单元(10)用于对待测物边缘处的三维立体表面和内部进行检测；

以及第二检测单元(20)，所述第二检测单元(20)位于所述第二检测工位(32)，所述第二检测单元(20)用于对待测物的正面、背面以及内部进行检测。

2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一检测单元(10)和所述第二检测单元(20)均包括以下检测单元中的至少一种：用于对所述待测物以明场检测方式进行检测的明场检测单元、用于对所述待测物以暗场检测方式进行检测的暗场检测单元、用于对所述待测物以透射检测方式进行检测的透射检测单元。

3.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一检测单元(10)包括明场检测单元、暗场检测单元和透射检测单元，所述第二检测单元(20)包括暗场检测单元和透射检测单元。

4.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一检测单元(10)包括两组光源和两组第一相机(12)，两组光源和两组第一相机(12)分别在与待测物承载面垂直的方向上相对于所述待测物承载面对称布置；

两组光源均包括明场光源，所述第一相机(12)包括与对应的所述明场光源位于所述待测物的同一侧的同侧相机，以及与对应的所述明场光源位于所述待测物的不同侧的异侧相机，所述明场光源用于配合所述同侧相机实现所述待测物的明场成像，并用于配合所述异侧相机实现所述待测物的透射成像。

5.如权利要求4所述的光学检测系统，其特征在于，所述两组光源均包括暗场光源(21)，所述第一相机(12)包括与对应的所述暗场光源(21)位于所述待测物的同一侧的暗场成像相机，所述暗场光源(21)用于配合所述暗场成像相机实现所述待测物的暗场成像，所述暗场光源(21)包括至少两处暗场发光体。

6.如权利要求4或5所述的光学检测系统，其特征在于，所述第一检测单元(10)包括仿形光源(13)，所述仿形光源(13)具有用于与待测物边缘处的三维立体表面形状一致的发光体排列形状，用于配合所述同侧相机实现所述待测物边缘的明场成像。

7.如权利要求6所述的光学检测系统，其特征在于，所述仿形光源(13)设有四处，四处所述仿形光源(13)分别用于照射矩形的所述待测物的四条边缘处的三维立体表面。

8.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述第二检测单元(20)包括暗场光源(21)、透射光源(23)和第二相机(22)，所述暗场光源(21)和透射光源(23)分别设置于待测物承载面的不同侧，所述第二相机(22)与所述暗场光源(21)设置于所述待测物承载面的同一侧。

9.如权利要求8所述的光学检测系统，其特征在于，所述第二相机(22)正对于所述待测物承载面，所述暗场光源(21)设有两处，两所述暗场光源(21)相对于所述第二相机(22)的光学主轴对称布置，所述暗场光源(21)的出光方向与所述第二相机(22)的光学主轴具有夹角，所述夹角不大于25度。

10.如权利要求8或9所述的光学检测系统，其特征在于，所述透射光源(23)包括发光部件和匀光部件，所述匀光部件用于均匀所述发光部件射出的光线；

所述第二检测工位(32)设置有分光片(24)，所述分光片(24)用于设置到所述匀光部件与所述待测物承载面之间；所述分光片(24)倾斜布置，所述分光片(24)用于透射所述透射光源(23)的部分光线以形成暗场照明，并用于反射所述暗场光源(21)射来的光线，从而能够减少或避免所述暗场光源(21)射来的光线照射到所述匀光部件上，进而减少或避免所述匀光部件朝向所述第二相机(22)反光。