MX2011003405A - Dispositivo para analizar la superficie de un sustrato. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de análisis (1) para analizar la superficie transparente o especular de un sustrato (2), el dispositivo comprende una trama (10) localizada opuesta a la superficie del sustrato que se va a medir, una cámara de video (3) para capturar al menos una imagen de la trama deformada por el sustrato medido, un sistema de iluminación (4) de la trama, y medios de análisis de procesamiento de la imagen y digitales (5) conectados con la cámara de video (3). De acuerdo con la invención, la cámara de video (3) es una cámara de matriz de elementos, la trama (10) se proporciona sobre un soporte (11) que tiene una forma oblonga y que es bidireccional en que comprende un primer patrón (10a) que se extiende a lo largo de una primera dirección y a lo largo de la extensión menor del soporte, el primer patrón es periódico transversal a la extensión menor, y el segundo patrón (10b) se extiende en una segunda dirección perpendicular al primer patrón y a lo largo de la extensión mayor del soporte.

Description

DISPOSITIVO PARA ANALIZAR LA SUPERFICIE DE UN SUSTRATO La invención se refiere a un dispositivo para analizar la superficie especular o transparente de un sustrato, haciendo posible en particular la detección de defectos ópticos ya sea sobre la superficie de este sustrato o dentro del volumen del mismo.

En general, en la industria se busca lograr un control aún mayor de la calidad de los productos fabricados. En particular, actualmente hay una necesidad de evaluar de forma permanente el nivel de la calidad óptica de los paneles vidriados.

En particular, puede ser deseable seleccionar las líneas de producción de las que sale el vidrio plano con objeto de usarlo para una aplicación particular, por ejemplo un espejo diseñado para aplicaciones científicas, un panel vidriado laminado diseñado para la industria de la construcción, un panel vidriado automotriz, tal como un parabrisas diseñado en particular para estar muy inclinado, o un vidrio plano delgado para una pantalla de proyección.

En general, los parabrisas de los vehículos de motor modernos se monitorizan con respecto de su calidad óptica. Este criterio se dirige de forma específica al problema de la seguridad de manejo del vehículo de motor. Por lo tanto, la forma de los parabrisas, su ángulo de inclinación y los materiales de su fabricación - que son vidrios muy delgados o incluso polímeros transparentes - requieren una inspección muy cuidadosa de la calidad óptica, que con frecuencia debe ser una inspección del 100%.

Los paneles vidriados laminados para automotores requieren dos hojas de vidrio de grosor pequeño en comparación con un panel vidriado monolítico endurecido o templado. La producción de esas hojas de vidrio delgadas es engañosa y puede conducir a defectos ópticos sobre la superficie o dentro del volumen. Estos defectos pueden volverse muy problemáticos después del ensamblado para formar un panel vidriado laminado, porque causan efectos ópticos de distorsión que se acentúan debido' a que una segunda hoja de vidrio se une al mismo. La presencia de tales defectos ópticos con frecuencia tiene por resultado paneles vidriados que se desperdician porque son inaceptables. Debido a que los paneles vidriados ya han sido laminados, es difícil reciclarlos y su costo de producción se vuelve demasiado alto.

Por lo tanto, también es deseable detectar esos defectos lo más rápidamente posible sobre la línea de fabricación, y en particular antes de ensamblar un panel vidriado laminado.

Los defectos ópticos con frecuencia son bidimensionales, estos pueden ser defectos en la planicidad del sustrato, por ejemplo, o defectos dentro del volumen del sustrato, debidos por ejemplo a la composición1 del vidrio; estos defectos causan que la luz que pasa a través del sustrato se desvie.

También se encuentran defectos a lo largo de una dirección única, tales como ondas de flotación que corresponden a la firma del proceso de formación en la i linea de flotación, estos defectos son mayores o de tajmaño mayor/menor, dependiendo de la calidad del proceso de i formación. ¡ Las técnicas que normalmente se usan ¡para i detectar y evaluar los defectos consisten en observar el panel vidriado laminado en su transmisión o su reflexión I usando técnicas estándares, tales como mediante i la observación visual después del ensamblado del panel vidriado laminado, y lejos de la linea de fabricación, omo se explicó antes, esta inspección es lenta y en particular incrementa el costo de producción. , I La Patente norteamericana US 509 967 describe un método para detectar los defectos ópticos, basado en el análisis de las distorsiones de un patrón de referencia bidimensional observado en la transmisión. En el caso de existir defectos, la imagen del patrón de referencia se distorsiona, y se mide la distorsión de numerosos puntos de la imagen de modo que se deduce a partir de los mismos, I mediante calibración, la energía óptica a lo largo de dos direcciones cuyos valores son representativos de 1 la presencia o de la ausencia y de la magnitud de los defectos. Este documento insiste en la necesidad de^ la coincidencia estudiada del patrón de referencia j con relación a la cámara responsable de la adquisición dé la imagen en la transmisión. Cada línea del patrón j de referencia debe corresponder a un número integral de líneas de pixeles de la cámara. j Sin embargo, el método de esta Patente norteamericana requiere que se conozcan o que se adapten las características del patrón de referencia (sus dimensiones, sus formas y su posición) de modo que j se asegure que el patrón del patrón de referencia esté alineado de manera adecuada con los pixeles de la cámajra. Esta alineación es restrictiva y raramente es posible en| un ambiente industrial (regularidad pobre del patrón j de referencia, expansión del patrón de referencia con Ías variaciones de temperatura a lo largo del día, las vibraciones del piso, etc.)- La Patente US 6 208 412 proporciona otro método de medición en el cual un patrón de referencia de una sola dimensión se observa en la transmisión. El dispositivo de medición del documento mencionado usa un proyector para generar un patrón de referencia que forma, sobre una pantalla grande, siempre sustancialmente mayor que el tamaño del panel vidriado que se va a medir (típicamente de 2 x 3 m) , un patrón periódico unidimensional que es fijo o que puede variar en el tiempo, y también una cámara que proyecta el patrón de referencia al través del panel vidriado que se va a analizar.

El dispositivo descrito en este último documento, aunque puede ser satisfactorio en el laboratorio o en el borde de una línea de producción para el control de calidad mediante la toma de muestras, no puede sin embargo ser usado para la inspección sobre la línea, que debe ser exhaustiva y debe realizarse sin que los paneles de vidrio se puedan detener momentáneamente.

La incorporación de un proyector y una pantalla grande en una línea industrial también es difícilmente posible o deseable, por falta de espacio. Además, la imagen producida por un proyector en general no es muy brillante. Por lo tanto es esencial proteger la pantalla de la luz ambiental engañosa, cubriéndola de manera extensa e incluso pintando el piso de negro.

Además, para medir los defectos en dos direcciones del especio, dado que el patrón de referencia es unidimensional, el dispositivo de medición requiere la adquisición de una primera imagen con el patrón de referencia orientado en una dirección dada y luego una segunda imagen con el patrón de referencia orientado en una dirección perpendicular, para lo cual se necesita detener el panel vidriado durante la adquisición, algo que no es concebible en una linea industrial tal como para los vehículos de motor, cuyo sistema de transportación del panel vidriado impide una detención temporal.

Finalmente, el método de medición descrito es un método de salto de fase muy conocido que consiste, con el panel de vidrio detenido, en proyectar de forma sucesiva varios patrones de referencia, típicamente cuatro, que están desviados en el espacio, y en adquirir una imagen . para cada posición del patrón de referencia, y estas operaciones se repiten por segunda vez para la otra dirección de medición. Por lo tanto, esta serie de adquisiciones consume mucho tiempo y además extiende el tiempo durante el cual el panel vidriado está detenido.

En consecuencia, el dispositivo descrito en la Patente US 6 208 412 y su procedimiento de medición conllevan tiempos de procesamiento de la medición que son demasiado largos, considerando los tiempos muy cortos que se imponen en las lineas industriales para tomar la decisión de retener o de rechazar un panel vidriado.

Entonces, el solicitante se dio a la misión de diseñar un dispositivo para analizar la calidad óptica de un sustrato especular o transparente, que no tenga los inconvenientes de las técnicas antes mencionadas y que haga posible la detección y la cuantificación de los defectos de este sustrato en la transmisión o en la reflexión, de manera fácil, precisa y repetitiva, al tiempo que también cumpla con todas las restricciones de implementación en una linea industrial para la inspección exhaustiva de los paneles vidriados, y en particular mediante la reducción del costo de la inspección de conformidad del panel vidriado en una linea de producción. Este dispositivo innovador debe además hacer posible el uso de métodos de medición que tengan como resultado la optimización del tiempo del análisis.

De acuerdo con la invención, el dispositivo para analizar una superficie transparente o especular de un sustrato comprende un patrón de referencia que enfrenta a la superficie del sustrato que se va a medir, y colocado sobre un soporte con dos dimensiones de extensiones corta y larga, una cámara para capturar al menos una imagen del patrón de referencia distorsionado por el sustrato medido, un sistema de iluminación del patrón de referencia y un medio de procesamiento de imagen/ análisis digital que está conectado a la cámara y que se caracteriza en que el soporte tiene forma oblonga y el patrón de referencia es bidireccional, consistente de un primer patrón que se extiende a lo largo de una primera dirección y a lo largo de la extensión más corta del soporte, este patrón es periódico transversal a la extensión corta, y un segundo patrón que se extiende a lo largo de una segunda dirección, perpendicular al primer patrón y a lo largo de la extensión mayor del soporte, y en que la cámara es una cámara de matriz .

Se recordará que una cámara de matriz está compuesta de un sensor que forma una matriz de pixeles.

La forma oblonga del soporte del patrón de referencia, acompañada con el uso de una cámara de matriz, permite de manera altamente ventajosa reducir el área ocupada por el patrón de referencia y por lo tanto limita el espacio necesario para el dispositivo, en una linea de producción. Además, el uso de un patrón de referencia que tiene dos patrones que se extienden en dos direcciones diferentes, permite la medición directa de los defectos que pueden estar orientados en el sustrato a lo largo de dos direcciones en el espacio.

La magnitud de los patrones del patrón de referencia y la posición del patrón de referencia, del vidrio y de la cámara, por supuesto deben adaptarse a cada tipo de medición, que puede bien ser la inspección de paneles con medidas de 2 m por 2 m (o más) , o de espejos solares, ya que la inspección de las muestras de vidrio no excede el tamaño de 5 cm por 5 cm.

De acuerdo con una modalidad, el primer patrón y el segundo patrón son distintos, están en la vecindad inmediata, y no se intersecan entre si.

De acuerdo con otra modalidad, el primer patrón está compuesto de una sucesión alternada de lineas de luz y oscuridad.

De acuerdo con otra modalidad, el segundo patrón está formado de una sucesión de lineas oblongas de luz y oscuridad, cuya dimensión mayor se extiende a lo largo de la extensión grande del soporte.

De acuerdo con otra modalidad, el segundo patrón está formado de una única linea oblonga, cuya dimensión mayor se extiende a lo largo de la extensión grande del soporte, esta linea tiene un color contrastante con relación al entorno del patrón de referencia.

El segundo patrón, que puede ser del orden de un milímetro en el caso de una línea única o de varios milímetros en el caso de una sucesión de algunas líneas, implica en consecuencia una minimización del patrón de referencia.

El ancho de los elementos (por ejemplo, las lineas) que forman cada patrón de hecho se adapta de acuerdo con las condiciones de la medición y la magnitud de los defectos. Preferiblemente, el primer patrón y/o el segundo patrón comprende (n) al menos una linea que tiene, a lo largo de su extensión corta, un ancho del orden de 1 ni a 1 cm. Para las mediciones de la reflexión sobre espejos solares, las lineas del patrón son por ejemplo del orden de 1 cm de ancho, mientras que para las mediciones de la transmisión en los paneles vidriados, las lineas son del orden de un milímetro de ancho.

Además, si el soporte para el patrón de referencia consiste de una luz trasera al panel para el sistema de iluminación, el panel de soporte para el patrón de referencia no puede entonces exceder de 15 cm de ancho, reduciendo así considerablemente las dimensiones para la instalación del dispositivo de la invención, en comparación con los existentes.

Como panel con luz trasera, el panel es, en su cara vuelta hacia el sustrato que se va a medir, translúcido y difuso. Por ejemplo, es una hoja de plástico blanco .

Ventajosamente, y en particular en el caso de la luz trasera, el sistema de iluminación se forma de numerosos diodos emisores de luz.

Para tomar una medición en la transmisión, el sustrato se posiciona entre el patrón de referencia y la cámara, mientras el sustrato es colocado enfrentando al patrón de referencia y a la cámara para una medición en la reflexión, estando la cámara en el mismo plano que el patrón de referencia.

Las pequeñas dimensiones del patrón de referencia en comparación con el sustrato que se va a medir en su totalidad, significan que el patrón de referencia o el sustrato se pueden mover durante la medición.

Entonces, en comparación con la técnica anterior para las mediciones sobre productos grandes tales como los paneles vidriados, el patrón de referencia no necesita ser tan extenso en ambas direcciones como los paneles vidriados, o incluso mayor. De acuerdo con la invención, es suficiente con proporcionar un patrón de referencia oblongo, cuya extensión larga corresponde cuando mucho a la altura del objeto por medir y cuya extensión corta es extremadamente pequeña en comparación con la otra dimensión del objeto, combinada con una cámara de matriz.

Para cumplir con la necesidad ' de analizar los defectos de forma simultánea en dos direcciones (vertical y horizontal) , el dispositivo usa un patrón de referencia de doble patrón con luz trasera, uno consistente de una única linea vertical o de muy pocas lineas verticales, y el otro consistente de una serie de lineas horizontales muy cortas (típicamente de 5 cm) separadas de manera uniforme, y una cámara de matriz, de la cual sólo las columnas de pixeles están asociadas con cada uno de los dos patrones de referencia que serán muestreados después de la adquisición de la imagen.

Esta técnica aplica tanto a las mediciones de la transmisión como á las mediciones de la reflexión.

La invención también se refiere a un método para analizar una superficie transparente o especular de un sustrato utilizando el dispositivo de la invención, el sustrato o el patrón de referencia se mueven uno con relación del otro a lo largo de una dirección única de desplazamiento, caracterizado en que consiste en: - capturar, usando la cámara de matriz, numerosas imágenes del patrón de referencia iluminado en la transmisión o en la reflexión; - extraer espacialmente de manera periódica, por una parte, una columna de pixeles asociada con el primer patrón periódico y, por otra parte, varias columnas de pixeles asociadas con el segundo patrón; - apilar en la memoria las columnas de pixeles para cada uno de los patrones de manera que se reconstruya la imagen del sustrato completo; - analizar la imagen reconstruida mediante el procesamiento digital, de modo que a partir de la misma se deduzca la posición de los defectos, y cuantificarios .

El principio del método propuesto ya no consiste en adquirir, a través de un sustrato en reposo, una imagen única de un patrón de referencia de líneas múltiples proyectado sobre una gran pantalla, sino en adquirir una serie de diversas imágenes de un patrón de referencia muy estrecho que se ve al través de, o en la reflexión desde, un sustrato en traslación, y en agrupar estas imágenes parciales de manera que se reconstruye la imagen completa del patrón de referencia visto al través de, o reflejado desde, el sustrato.

Luego el procesamiento digital de la imagen se realiza de manera conocida. Esto involucra por ejemplo la extracción de las fases locales de la imagen y el deducir a partir de la fase las variaciones que permiten no solamente deducir la posición de los defectos, sino también cuantificarios gracias a los coeficientes de calibración o de distorsión, con lo cual puede proporcionarse una magnitud de la distorsión de una energía óptica representativa de los defectos.

Debería notarse que el proceso de extracción de la fase digital puede realizarse de diversas maneras, usando el método de la transformada de Fourier o el método de búsqueda de contorno, o en vez de ello, de una forma novedosa, el método de transformada de ondículas.

Al parecer el método de acuerdo con la invención da resultados satisfactorios en las lineas industriales, sin modificación de estas últimas, para un menor costo, y permite una inspección mucho más rápida que en la técnica anterior.

El dispositivo de la invención y el método de implementación pueden ser aplicados a sustratos transparentes, tales como los paneles vidriados monolíticos o laminados, planos o curvos, de cualquier tamaño, para diversos usos (arquitectónico, automotriz, aeronáutico, ferroviario) o tales como espejos o pantallas de proyección. En particular, el dispositivo y el método se pueden aplicar, en la transmisión, para los parabrisas de vehículos de motor, las ventanas laterales y las ventanas traseras calentadas, a paneles vidriados planos diseñados para aplicaciones en la arquitectura o a paneles vidriados especiales diseñados para aplicaciones electrónicas (pantallas de plasma o LCDs, etc.) y a cualquier otro sustrato transparente. El dispositivo se puede usar en la reflexión, para calificar la calidad óptica del vidrio plano, por ejemplo en tiempo real cuando el vidrio sale del baño de flotación, o la de vidrios curvados, cuando estos salen por ejemplo del horno de templado, o de espejos solares, etc.

Ahora la invención se describirá con la ayuda de los ejemplos solamente ilustrativos que de ninguna manera limitan la competencia de la invención, y sobre la base de las Figuras adjuntas, en las cuales: la Figura 1 muestra una vista en sección esquemática de un dispositivo de análisis de acuerdo con la invención para una medición de la transmisión; la Figura 2 muestra una vista en sección esquemática de un dispositivo de análisis de acuerdo con la invención para una medición en la reflexión; - la Figura 3 ilustra un ejemplo de un patrón de referencia de acuerdo con la invención; - la Figura 4 ilustra una imagen del patrón de referencia registrado por la cámara.

Las¦ Figuras no se han dibujado a escala, con objeto de facilitar su examen.

El dispositivo (1) ilustrado en las Figuras 1 y 2 permite analizar, en la transmisión y en la reflexión, respectivamente, los defectos de un sustrato transparente (2) , tal como un panel vidriado. El dispositivo comprende un patrón de referencia (10), medios de captura (3) de la imagen, tal como una cámara de matriz, un sistema de iluminación (4) del patrón de referencia, y medios adecuados de procesamiento/computación (5) .

El patrón de referencia (10) se forma sobre una cara de un panel de soporte (11) enfrentado al sustrato que se va a medir. Se describirá más adelante de forma más completa.

En la transmisión (Figura 1), el sustrato transparente (2) se coloca entre el patrón de referencia (10) y la cámara (3), con la lente del objetivo de la cámara dirigida hacia el sustrato.

En la reflexión (Figura 2), el sustrato (2) que tiene una superficie especular se coloca frente al patrón de referencia (10) y la cámara (3), con la lente del objetivo de la cámara en el mismo plano que el patrón de referencia, y apuntada hacia la superficie del sustrato. Si debe imponerse un ángulo de observación de manera que esté colocado bajo las condiciones en las cuales el producto a medir será finalmente usado, por ejemplo un panel vidriado inclinado que se use como parabrisas de un vehículo, el ángulo de la cámara con relación al plano de desplazamiento del sustrato corresponde al ángulo impuesto del patrón de referencia con relación a este plano de desplazamiento del panel vidriado.

El sistema de iluminación (4) puede ser un sistema de luz trasera cuando el panel de soporte (11) es translúcido, tal como una hoja de plástico blanco.

Preferiblemente, el sistema de iluminación (4) consiste entonces de numerosos diodos emisores de luz que están posicionados hacia la parte trasera del panel de soporte translúcido.

Como una variante, cuando el panel de soporte (11) es opaco, el sistema de iluminación (4) está formado por una luz colocada al frente del patrón de referencia, por ejemplo un spot (no se ilustra) orientado de manera que ilumine la cara frontal del panel de soporte que porta al patrón de referencia.

La cámara (3 es una cámara de matriz: genera marcos de imagen que, mediante procesamiento digital, se concatenan para formar una imagen general del sustrato. Dado que el patrón de referencia es pequeño en comparación con el sustrato, como se verá más adelante, el sustrato (2) o el patrón de referencia (10) es capaz de ser desplazado en traslación con respecto del otro, de modo que se asegure el número requerido de adquisiciones de imagen a lo largo de todo el sustrato. La frecuencia con la cual la cámara es disparada para cada adquisición de imagen, está esclavizada a la velocidad de desplazamiento.

La cámara es posicionada a una distancia d adecuada, de manera que muestre toda la extensión del sustrato, que es transversal a la dirección de desplazamiento del sustrato o del patrón de referencia.

Así, si el desplazamiento es en un plano horizontal, la cámara es colocada de manera que fotografíe toda la extensión vertical del sustrato.

La cámara (3) podría formar un ángulo con la vertical, adaptada para las condiciones bajo las cuales el sustrato será finalmente usado, por ejemplo si después el sustrato es usado como un parabrisas para un vehículo, y por lo tanto inclinado hacia el plano vertical de visión del conductor/el observador.

El patrón de referencia (10), como se ilustra en la Figura 3, se coloca sobre un soporte (11) de forma oblonga. Es bidireccional y consiste de un primer patrón (10a) y un segundo patrón (10b) colocados entre sí en vecindad inmediata, pero sin traslape.

El patrón de referencia de acuerdo con la invención es pequeño en comparación con el sustrato que se va a medir. Por ejemplo, para medir un panel vidriado con dimensiones de 1.5 m por 1.5 m, el patrón de referencia se extiende sobre 15 cm x 1.8 m para un ángulo de inclinación de cero del panel vidriado. Para la medición a un ángulo de inclinación de 45° del panel vidriado (en la posición de manejo para un parabrisas), la altura será de 1.3 m.

El primer patrón (10a) del patrón de referencia se extiende a lo largo de una primera dirección y a lo largo de la extensión más corta del soporte, siendo transversal periódico a la extensión corta, es decir, periódico a lo largo de la extensión grande del soporte. El segundo patrón (10b) se extiende a lo largo de una segunda dirección, perpendicular al primer patrón y a lo largo de la extensión mayor del patrón de referencia.

El hecho de que el patrón de referencia tenga dos patrones separados en la vecindad inmediata uno del otro, pero que no se traslapan, y perpendiculares entre si, hace posible que la posición de los defectos se diagnostique y se cuantifique con precisión en detalle al minuto. Esta separación de los patrones hace posible en particular tener un patrón de ancho muy estrecho, tal como una linea vertical oscura de 2 mm de ancho.

El primer patrón (10a) está compuesto de una sucesión alternada de lineas luminosas y oscuras.

El segundo patrón (10b) está formado preferiblemente de un número limitado de lineas contrastadas, que se alternan pero que juntas permanecen de un ancho pequeño. Entonces, el segundo patrón está formado por ejemplo de alrededor de diez lineas oscuras que alternan con alrededor de diez lineas de luz. Las lineas oscuras y las lineas de luz tienen por ejemplo un ancho de entre 1 mm y 2 mm a lo largo de toda la altura del patrón de referencia.

Como una variante, el segundo patrón puede comprender una linea oblonga única, por ejemplo de 1 mm de ancho, por toda la altura del patrón de referencia, esta linea es contrastante con relación al entorno del patrón de referencia.

El medio de procesamiento/computación (5) está conectado a la cámara, de manera que realiza el procesamiento y los cálculos matemáticos que siguen a las adquisiciones de las sucesivas imágenes.

La Figura 4 ilustra una imagen grabada por la cámara, donde la imagen del patrón de referencia está distorsionado por la presencia de defectos en dos direcciones. La implementación del dispositivo, del sustrato o del patrón de referencia que se mueven uno con relación del otro a lo largo de una dirección de desplazamiento única, consiste en: - capturar, usando la cámara de matriz (3) que tiene numerosos pixeles (30), numerosas imágenes del patrón de referencia iluminado en la transmisión o en la reflexión; - extraer especialmente, de manera periódica, por una parte, una columna (31) de pixeles asociada con el primer patrón periódico y, por otra parte, varias columnas (32) de pixeles asociadas con el segundo patrón; - apilar, en la memoria, las columnas de pixeles de cada uno de los patrones, de manera que se reconstruya la imagen del sustrato completo; analizar la imagen reconstruida mediante procesamiento digital, de manera que se deduzca a partir de la misma la posición de los defectos y se determine su magnitud.

La adquisición de una serie de n imágenes de la linea que forma por ejemplo el segundo patrón vertical, durante el desplazamiento del sustrato enfrente del patrón de referencia, hace posible la reconstrucción, por la simple concatenación de las imágenes, de una imagen única equivalente a la que se obtendría observando sólo una vez la imagen de un patrón de referencia consistente de n líneas colocado por detrás del sustrato. El Solicitante ha demostrado que este tipo de patrón de referencia es particularmente ventajoso debido a su tamaño limitado.

Un patrón de referencia es una señal espacialmente periódica. El análisis matemático consiste en caracterizar de una manera conocida a esta señal mediante su módulo de fase local 2p, a un píxel de la cámara, y así se define un mapa unidimensional de las fases (correspondiente a todos los píxeles) de cada una de las imágenes que se ven en la transmisión o en la reflexión, llamado mapa de fase.

Esta extracción del módulo 2n del mapa de fase puede obtenerse usando varios métodos.

Un método muy conocido es el método de transformada de Fourier, ampliamente descrito en la literatura. Este puede entonces dividirse en: - la adquisición de una imagen del patrón de referencia distorsionado por el espécimen; - el cálculo de la transformada de Fourier de la imagen, columna de pixeles por columna de pixeles (transformada unidimensional) ; - búsqueda automática del pico característico de la frecuencia fundamental fo del patrón de referencia; - filtrado por paso de banda usando un filtro de paso de banda Gaussiano, u otro filtro así, de esta frecuencia fundamental f0. El efecto de este filtrado es eliminar el entorno continuo de la imagen del patrón de referencia y la resonancia armónica de la señal del patrón de referencia; - desplazar el espectro fo filtrado de manera que dé el pico característico del patrón de referencia de la imagen a la frecuencia 0. Este desplazamiento causa que las líneas de la malla del patrón de referencia desaparezcan, dejando sólo las distorsiones del patrón de referencia; - calcular la transformada inversa de Fourier de la imagen, columna de pixeles por columna de pixeles. La imagen obtenida revela sólo las distorsiones. Esta imagen es una imagen compleja que comprende una parte real R y una parte imaginaria I; - calcular la fase local en un pixel, módulo 2p, de la imagen. Esta fase se obtiene calculando, pixel por pixel, el valor del arco tangente (I/R) .

Además, el Solicitante ha demostrado el uso ventajoso de otro método para calcular las fases locales, a saber, el método de cálculo de una "transformada de ondicula". Este tipo de cálculo, que se usa de manera conocida para el procesamiento de la señal en otras aplicaciones, demuestra ser particularmente ventajoso en la aplicación de la invención. Esto es porque, a diferencia del método de transformada de Fourier, que no es un método para el análisis local de las frecuencias contenidas en la imagen del patrón de referencia, el método de transformada de ondicula hace posible que se analicen de forma simultánea la posición y la frecuencia de las señales. Esto tiene como resultado menos perturbaciones en los bordes de las imágenes (en los bordes del sustrato) y una mejor detección de los defectos pequeños que con frecuencia son "aplastados" durante la fase de filtrado que se realiza con el uso del método de transformada de Fourier.

La técnica de transformada de la ondicula consiste de varios pasos: adquisición de una imagen del patrón de referencia distorsionado por el sustrato; cálculo de los coeficientes W(a,b) de la ondicula a partir de la imagen y para varios valores del parámetro a de la escala y del parámetro b de la traslación, columna de pixeles por columna de pixeles (transformada unidimensional) . Estos valores se eligen con buen juicio de acuerdo con el paso del patrón de referencia y de la resolución deseada. Lo que se obtiene es un escalograma de la ondicula; - para cada valor de b, buscar la escala ao que maximiza el módulo |W(a,b) |; - calcular el argumento de W(a0,b) que da en un pixel el módulo de fase 2p deseado; - integrar o desdoblar el módulo 2p, del mapa de fase con objeto de obtener el mapa de fase absoluto.

Una vez que se ha realizado el paso de cálculo del módulo 2TÍ de la imagen para cada pixel por uno u otro método, se deduce de lo anterior con facilidad el mapa de las derivadas de fase, también llamado mapa de gradiente. El cálculo del gradiente de fase de la imagen se obtiene mediante la diferencia simple de la fase de pixel a pixel, y los saltos de la fase 2n se eliminan fácilmente.

Después de que el mapa de fase de la imagen completa reconstruida ha sido deducido a partir de la serie de imágenes capturadas por la cámara, entonces es posible enlazar la derivada de la fase en cada punto de la imagen con la energía óptica Pi de los defectos del panel vidriado que causan estas variaciones de fase, mediante la calibración previa del sistema utilizando lentes cilindricas (en la transmisión) o espejos cilindricos estándar (en la reflexión) , o en vez de ello usando un modelo de cálculo óptico que permita calcular la energía óptica Pi a partir de la derivada de esta fase. Mediante la determinación de la energía óptica y comparándola con un valor de umbral, es posible cuantificar el defecto.

Como una variante, en vez de lo anterior la derivada de la fase será capaz de ser comparada con un ancho de calibración local que proporcionará un ancho de la distorsión, que también es representativo de la magnitud del defecto.

Mediante la cuantificación del defecto, es entonces posible establecer la calidad óptica de un panel vidriado bajo las condiciones actuales de uso directamente sobre la línea de fabricación.

En consecuencia, el método de acuerdo con la invención para el análisis del sustrato consiste en: capturar, usando una cámara de matriz, una serie de imágenes en la transmisión o en la reflexión de un patrón de referencia de patrón doble estrecho sobre ese sustrato, sin la necesidad, como en la técnica anterior, de acoplar de manera estudiada el patrón de referencia con relación a la cámara o con el uso de un proyector y una pantalla grande; - extraer de esta imagen matriz algunas columnas de pixeles (por ejemplo, una para el patrón de referencia ¦ horizontal y cinco para el patrón de referencia vertical) que estén asociadas con el patrón de referencia de doble patrón; - apilar, en dos memorias separadas (una dedicada al patrón de referencia horizontal y la otra al patrón de referencia vertical) de una unidad de procesamiento, para procesar estas columnas de pixeles de manera que se reconstruya, después de que panel vidriado se ha movido por completo frente al patrón de referencia (o viceversa) , una imagen completa de cada uno de los patrones de referencia que se han visto al través del panel vidriado; extraer las fases locales mediante procesamiento digital, calcular la derivada de estas fases, y deducir, por cálculo matemático, la presencia de un defecto (preferiblemente usando un cálculo de energía óptica y su comparación con un valor de umbral) .

Finalmente, el dispositivo de medición propuesto permita la inspección exhaustiva de los paneles vidriados presentes en una línea industrial, sin muestrearlos, sin tampoco detener o ralentizar los paneles vidriados, sin modificar su posición en el sistema de transportación y sin usar un sistema para la proyección de dos patrones de referencia. El dispositivo usa un área pequeña en comparación con las dimensiones del patrón de referencia, área que es mucho menor que las existentes; típicamente, el panel de soporte para el patrón de referencia de la invención tiene 1.8 metros de alto por 15 cm de ancho. Además, la invención hace posible limitar el número de adquisiciones para un análisis bidireccional de los defectos .

Claims (12)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo para analizar una superficie transparente o especular de un sustrato que comprende un patrón de referencia que enfrenta a la superficie del sustrato que se va a medir y que está colocado sobre un soporte de extensiones corta y larga, una cámara para capturar al menos una imagen del patrón de referencia distorsionado por el sustrato medido, un sistema de iluminación del patrón de referencia y medios de análisis de procesamiento/digitales que están conectados a la cámara, caracterizado en que el soporte tiene una forma oblonga y el patrón de referencia es bidireccional, consistente de un primer patrón que se extiende a lo largo de una primera dirección y a lo largo de la extensión más corta del soporte, este patrón es transversal periódico a la extensión corta, y de un segundo patrón que se extiende a lo largo de una segunda dirección, perpendicular al primer patrón y a lo largo de la extensión mayor del soporte, y en que la cámara es una cámara de matriz.

2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado en que el primer patrón y el segundo patrón son distintos, están en la vecindad inmediata, y no se intersecan entre si.

3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado en que el segundo patrón está formado de una sucesión de lineas oblongas luminosas y oscuras, cuya dimensión mayor se extiende a lo largo de la extensión grande del soporte.

4. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado en que el segundo patrón está formado de una única linea oblonga, cuya dimensión mayor se extiende a lo largo de la extensión grande del soporte, esta linea tiene un color contrastante con relación al entorno del patrón de referencia.

5. El dispositivo de conformidad con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el primer patrón y/o el segundo patrón comprende (n) al menos una linea que tiene, a lo largo de su extensión corta, un ancho del orden de 1 mm a 1 cm.

6. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el primer patrón está compuesto de una sucesión alternada de lineas luminosas y oscuras.

7. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el soporte para el patrón de referencia consiste de un panel iluminado por detrás mediante el sistema de iluminación.

8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado en que el soporte es, en su cara vuelta hacia el panel vidriado que se va a medir, translúcido y difuso, tal como una hoja de plástico blanco.

9. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el sistema de iluminación está formado de numerosos diodos emisores de luz.

10. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el sustrato se posiciona entre el patrón de referencia y la cámara para una medición en la transmisión, mientras que el sustrato se coloca frente al patrón de referencia y la cámara para una medición en la reflexión, donde la cámara está en el mismo plano que el patrón de referencia.

11. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado en que el patrón de referencia o el sustrato es capaz de moverse durante la medición.

12. Un método para el análisis de una superficie transparente o especular de un sustrato, usando un dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y tal que el sustrato o el patrón dé referencia se mueven uno con relación al otro a lo largo de una dirección única de desplazamiento, caracterizado en que consiste en: - capturar, usando la cámara de matriz, numerosas imágenes del patrón de referencia iluminado en la transmisión o en la reflexión; - extraer espacialmente de manera periódica, por medio de la cámara, por una parte una columna de pixeles asociada con el primer patrón periódico, y por otra parte varias columnas de pixeles asociadas con el segundo patrón: apilar, en la memoria, las columnas de pixeles para cada uno de los patrones, de manera que se reconstruya la imagen de todo el sustrato; analizar la imagen reconstruida mediante procesamiento digital a modo de deducir a partir del mismo la posición de los defectos, y cuantificarios . RE SUMEN La invención se refiere a un dispositivo de análisis (1) para analizar la superficie transparente o especular de un sustrato (2), el dispositivo comprende una trama (10) localizada opuesta a la superficie del sustrato que se va a medir, una cámara de video (3) para capturar al menos una imagen de la trama deformada por el sustrato medido, un sistema de iluminación (4) de la trama, y medios de análisis de procesamiento de la imagen y digitales (5) conectados con la cámara de video (3) . De acuerdo con la invención, la cámara de video (3) es una cámara de matriz de elementos, la trama (10) se proporciona sobre un soporte (11) que tiene una forma oblonga y que es bidireccional en que comprende un primer patrón (10a) que se extiende a lo largo de una primera dirección y a lo largo de la extensión menor del soporte, el primer patrón es periódico transversal a la extensión menor, y el segundo patrón (10b) se extiende en una segunda dirección perpendicular al primer patrón y a lo largo de la extensión mayor del soporte.