TW201837449A - 線上測量玻璃板光學特性的系統及相關聯方法 - Google Patents

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Abstract

線上安裝在一玻璃板處理系統中的一玻璃板光學檢測系統包括用於藉由獲取及推導一第一集合之影像資料來測量該玻璃板之一第一選定區域中的小光學或阻礙瑕疵之一設備，及用於藉由獲取及推導一第二集合之影像資料來測量該玻璃板之一第二選定區域中的透射光學失真之一設備。該系統亦可包括一玻璃板部件識別器及一可規劃控制件，該可規劃控制件包括用於分析該獲取之資料且將該玻璃板識別為一組已知部件形狀中之一者，並且在此後基於該部件形狀分析來緊固及定位該玻璃板的邏輯。

Description

線上測量玻璃板光學特性的系統及相關聯方法
發明領域 本發明係關於用於測量在線安裝在玻璃板處理系統中之玻璃板中的透射光學失真及小瑕疵兩者的方法及設備。
發明背景 玻璃板、特定言之用作汽車擋風玻璃、後擋風玻璃及側擋風玻璃的形成為各種彎曲形狀之玻璃板的製造商對測量及評估可由人類觀察者(諸如可安裝有玻璃作為擋風玻璃、後擋風玻璃或側擋風玻璃之車輛中之操作者或乘客)感覺到的所形成板中之光學失真的量有興趣。製造商亦希望識別在所形成玻璃板上或中可見之小標誌或其他瑕疵。
已知各種類型之玻璃板光學檢查系統。一個已知光學檢查系統係揭示於美國申請公開案第2012/0098959 A1號中，該申請案亦轉讓給本文中所揭示的本發明之受讓人。所揭示之光學檢查系統可以實驗室(即，離線)或在線組態實施，其中檢查系統經安裝以在玻璃板在諸如美國申請公開案第2016/0257598 A1號中所揭示之處理系統中輸送時檢查玻璃板，該申請案亦轉讓給本文中所揭示的本發明之受讓人。此所揭示的系統包括一玻璃板獲取及定位機構，其用以移除玻璃板，且保持玻璃板且將玻璃板準確地定位在預選擇位置(諸如玻璃板在車輛中之安裝角度)中，以更準確地測量可由車輛乘員感覺到的透射失真。
然而，在此等及其他已知系統中，來自單一攝影機的在單一預選擇位置處獲取之資料被用於透射光學失真及小瑕疵分析兩者。雖然此方法將影像資料獲取之量及頻率減至最小，但最佳影像獲取參數(例如，影像解析度、玻璃板相對於背景螢幕的位置、背景螢幕圖案)對於此等兩種分析可能不同。
在玻璃板自光學檢查系統及用於基於玻璃板之形狀來定位及/或處理板的控制件上游輸送時將玻璃板識別為多個已知部件形狀中之一者亦可能有用。
發明概要 用於測量一玻璃板之光學特性的所揭示之系統及相關聯方法係線上(或在線)地在用於製造玻璃板之一系統中使用，用於製造玻璃板之該系統包括一或多個處理站及用於在處理期間將該玻璃板自站輸送至站的一或多個輸送機。該光學檢查系統可包括用於測量該玻璃板之一第一選定區域中的小光學或阻礙瑕疵之一設備，及用於測量該玻璃板之一第二選定區域中的透射光學失真之一設備。
用於測量小光學或阻礙瑕疵之該設備包括：一第一背景螢幕，其包括以一第一預界定圖案配置之對比元件；一第一攝影機，其用於在該玻璃板在該輸送機上移動至介於該攝影機與該第一背景螢幕之間的一預選擇位置時獲取一第一集合之影像資料，該第一集合之影像資料包含與該玻璃板之該第一選定區域相關聯的該第一背景螢幕之至少一個影像；以及一電腦，其包括經規劃以執行用於進行以下操作之邏輯的至少一個處理器：接收該第一集合之影像資料、自該第一集合之影像資料推導一強度圖及自該強度圖識別且定位該等小瑕疵。
用於測量該玻璃板之一第二選定區域中的透射光學失真之該設備包括：一第二背景螢幕，其包括以一第二預界定圖案配置之對比元件；一第二攝影機，其用於在該玻璃板以一預選擇定向定位在該第二攝影機與該第二背景螢幕之間時獲取一第二集合之影像資料，該第二集合之影像資料包含該第二背景螢幕之一影像；以及一電腦，其包括經規劃以執行用於進行以下操作之邏輯的至少一個處理器：接收與該玻璃板相關聯的該第二集合之影像資料及判定與第二影像上之感興趣點相關聯的光學失真之選定標記，該判定藉由自該第二集合之影像資料推導一相位圖及自該相位圖推導光學失真之該等選定標記進行。
在用於測量小光學或阻礙瑕疵之該設備的一個所揭示實施例中，該第一攝影機係一線掃描攝影機，該第一背景螢幕在橫切於輸送方向的方向上延伸跨越該選定區域之全尺寸，且該第一集合之影像資料包含在該玻璃板輸送跨越該第一攝影機與該第一背景螢幕之間的路徑時來自該玻璃板之多個線掃描影像的資料。
在一個所揭示實施例中，用於測量小光學或阻礙瑕疵之該設備包括一上游輸送機及一下游輸送機，該等輸送機中之每一者以一大體水平定向輸送每一玻璃板。該上游輸送機及該下游輸送機使其鄰近末端隔開一選定大小間隙而端對端地定位，以使得，當一玻璃板自該上游輸送機輸送至該下游輸送機時，該玻璃板之一部分在該間隙上方無支撐。在此所揭示實施例中，該第一背景螢幕經安裝，以使得當該玻璃板在鄰近的上游輸送機與下游輸送機之間輸送時，經由該玻璃板之該無支撐部分，該第一攝影機可獲取該第一背景螢幕的多個影像。
在一個所揭示實施例中，用於測量透射光學失真之該設備包括用於進行以下操作的一玻璃板獲取及定位機構：當該玻璃板在該等輸送機中之一者上輸送時，接收該玻璃板；即刻自該輸送機移除該玻璃板；使該玻璃板以一預選擇定向定位在該第二攝影機與該第二背景螢幕之間的路徑中，使得當該玻璃板以該預選擇定向定位時，該第二攝影機可自經由該玻璃板透射的該第二背景螢幕上之圖案的一影像獲取該第二集合之影像資料；接著使該玻璃板返回至一輸送機以供進一步處理。該玻璃板獲取及定位機構可進一步包括一可規劃控制件，該可規劃控制件包括在經規劃以執行用於控制該獲取及定位機構以執行本文中所描述之功能的邏輯之一或多個處理器。
所揭示系統亦可包括一玻璃板部件識別器，該玻璃板部件識別器包括安裝在玻璃板支撐框架上游之一所要位置處的用於獲取與該玻璃板之形狀相關聯的資料的一感測器。該可規劃控制件亦可包括用於分析該所獲取資料且將該玻璃板識別為一組已知部件形狀中之一者的邏輯，及用於針對該組已知部件形狀中之每一者而部分地基於該經識別的部件形狀來控制該玻璃板獲取及定位機構之可移動組件中之一或多者的邏輯。該部件識別器之該可規劃控制件亦可包括用於分析該所獲取資料以評估部件之形狀的邏輯，及用於在形狀邊界內界定一選定區域的邏輯，在該選定區域內，用於測量小光學或阻礙瑕疵之該設備進行針對彼部件之分析。在一個實施例中，該感測器係該第一攝影機，且與該玻璃板之形狀相關聯的該資料係自該第一集合之影像資料推導，該第一攝影機及該第一集合之影像資料亦在用於測量小光學或阻礙瑕疵之該設備中使用。
在一個所揭示實施例中，用於測量一玻璃板之光學特性的所揭示系統及方法係線上地安裝在用於製造玻璃板之一系統中，用於製造玻璃板之該系統包括：一加熱站，其用於將該玻璃板加熱至足以使玻璃軟化用於形成一所要形狀之一溫度；一彎曲站，其中該軟化之板形成為該所要形狀；一冷卻站，其中該形成之玻璃板係以一受控方式冷卻。
該所揭示線上光學檢查系統亦包括至少一個電腦，該至少一個電腦包括先前所描述的部件形狀識別及板獲取及定位機構控制邏輯，以及用於接收所擷取影像資料集合且執行上述光學處理操作以分析該玻璃板之該等光學特性且顯示或另外報告與該分析相關聯的選定資訊的邏輯。
較佳實施例之詳細說明 按需要，本文中揭示了本發明之詳細實施例；然而，應理解，所揭示之實施例僅例示說明可以各種及替代形式體現的本發明。圖未必按比例；一些特徵可經誇大或最小化以展示特定組件之細節。因此，本文中所揭示之特定結構及功能細節不應被解釋為限制性，而僅作為用於教示熟習此項技術者以各種方式使用本發明之代表性基礎。
參看圖1，整體指示為10的線上玻璃板光學特性檢測系統包括用於識別及測量小瑕疵之一設備12，及用於測量透射光學失真之一設備14。系統10可安裝在用於製造玻璃板之系統中，用於製造玻璃板之該系統包括一或多個處理站及用於在處理期間將該玻璃板自站輸送至站的一或多個輸送機16、18。
用於識別及測量小瑕疵之設備12可包括：一第一背景螢幕20，其包括以一預界定圖案22 (諸如圖4中所示)配置之對比元件；一第一攝影機24，其用於在玻璃板G 在該輸送機上移動至介於該攝影機與該第一背景螢幕之間的一預選擇位置時獲取一第一集合之影像資料，該第一集合之影像資料包含與玻璃板G 之一第一選定區域相關聯的第一背景螢幕20之至少一個影像。該第一選定區域可為玻璃板之表面上的任何預先界定區域，在該區域內需要小瑕疵識別。在所揭示實施例中，小瑕疵設備12可允許該第一選定區域為玻璃板之整個表面。
小瑕疵設備12亦可包括至少一個電腦及/或可規劃控制件(整體指示為26)，其包括至少一個處理器程式以執行用於進行以下操作的邏輯：控制該第一攝影機以針對每一玻璃板獲取所要數目及頻率的影像；自該等影像接收該第一集合之影像資料；及分析該第一集合之影像資料以識別位於該第一選定區域內的小瑕疵。
仍參看圖1，用於測量透射光學失真之該設備14可包括：一第二背景螢幕28，其包括以一預界定圖案30 ((諸如圖5中所示)配置之對比元件；一第二攝影機32，其用於在一玻璃板以一預選擇位置(諸如圖6中所示)定位在第二攝影機32與螢幕28之間時獲取第二背景螢幕28之一影像；以及一或多個電腦及/或可規劃控制件26，其包括用於控制第二攝影機32及處理所獲取資料以分析該玻璃板之光學失真特性的邏輯。
應瞭解，小瑕疵設備12及光學失真設備14可視需要各自替代地實施為獨立系統，而非圖1及圖6中所示之整合式小瑕疵/透射光學失真線上系統。亦應瞭解，小瑕疵及透射光學失真測量能力中之每一者可藉由將單獨的攝影機及背景螢幕用於所揭示整合系統10中之小瑕疵設備12及光學失真設備14中之每一者而最佳化，此係因為例如影像解析度、攝影機角度及背景圖案可針對小瑕疵及光學失真系統/功能中之每一者單獨地最佳化。
線上光學檢查系統10又可併入至用於製造玻璃板之一系統中，用於製造玻璃板之該系統包括一或多個處理站及用於在處理期間將玻璃板自站輸送至站的一或多個輸送機，諸如圖8及圖9中所示意性地展示的製造系統200及300。
現參看圖1至圖4，將更詳細地描述小瑕疵設備12。在所揭示實施例中，第一攝影機24可為一數位線掃描攝影機。在一個實施例中，例如，第一攝影機24係作為Basler Model Number 2000032201自North Coast Technical Services購得之12288像素X 1像素CCD線掃描攝影機。在所揭示實施例中，該第一攝影機裝配有28mm F-Mount、F/2-F22、調焦範圍.24M至無限、角視場對角線/水平/垂直74°/65°/45° 的蔡司透鏡。
第一背景螢幕20係在半透明面板後利用習知照明(諸如LED或螢光燈)之光盒，對比圖案係印刷、噴塗或使用習知方法另外塗覆在該半透明面板上。在圖4中所描繪之實施例中，第一圖案22由一系列交替的黑色及白色條形物(或條帶)組成。在所描繪之實施例中，每一條形物寬.75 mm，且整個對比圖案22延伸約80吋(即，具有在玻璃板部件在輸送機16、18上輸送時延伸跨越整個玻璃板部件的足夠寬度)，且在輸送方向上之尺寸為約2吋。在此所描繪之實施例中，第一攝影機22可以足夠頻率啟動以獲取每個影像近似2100條線之資料，由此允許在玻璃輸送跨越背景螢幕20時建構玻璃的相對高解析度(例如，25 M像素)合成影像。在此實施例中已發現，可識別小至約8 mm之瑕疵。
小瑕疵設備12亦可包括在攝影機24之路徑中插入在第一背景螢幕20上方的光屏蔽罩34。光屏蔽罩34包括允許攝影機獲取背景圖案22之影像的狹縫孔徑36。光屏蔽罩34在玻璃板輸送穿過影像獲取區時另外遮蔽玻璃板的面向攝影機24之表面，以防止攝影機24檢測可能另外反射自玻璃之表面的環境光。
特別地參看圖3，小瑕疵設備12之所揭示實施例使用上游輸送機16及下游輸送機18。在所揭示實施例中，上游輸送機16及下游輸送機18中之每一者係帶式輸送機。上游輸送機16之出料末端可定位成鄰近於輸送機18之進料末端，以使得間隙38界定於鄰近輸送機16、18之間。背景螢幕20可安裝在玻璃板之輸送平面下方，以使得第一圖案22由攝影機24可觀察(即，攝影機24之光路p延伸穿過玻璃板至背景螢幕20)，而在攝影機24與背景螢幕20之間的路徑中無任何結構阻礙。因此，藉由使用在輸送機之間具有合適間隙的鄰近輸送機，可獲得玻璃板之整個寬度的無阻礙影像。亦應瞭解，各種其他類型之輸送機(諸如滾筒輸送機)可在此實施例中使用，無需關注玻璃板影像資料中之結構模糊。
第一攝影機24經安裝以在玻璃板在攝影機24與背景螢幕20之間移動時收集經由玻璃板G透射的背景螢幕20上之第一圖案22之影像。攝影機24係經由習知資料線連接至電腦60，該電腦可經適當規劃以根據如本文中所描述且如美國專利申請公開案第2012/0098959 A1號中所進一步描述的本發明之方法，自該攝影機獲取數位影像資料、處理該影像資料以自多個線掃描影像形成感興趣之選定區域的一第一集合之影像資料、獲得該資料之所要解析度且分析該資料以識別玻璃板上/中的小標誌/瑕疵。電腦60亦可經規劃以呈現圖形(例如，色彩寫碼影像)及統計兩種形式的小瑕疵資訊。視需要，可針對玻璃板之選定區域導出及報告可能感興趣的各種其他統計資料。
應瞭解，視玻璃部件之大小及形狀複雜度及輸送機速度以及需要由設備12檢測的瑕疵之大小及類型而定，可使用具各種影像獲取速度及光學及電子解析度的其他攝影機。視所要操作及效能參數而定，圖案22可在大小及設計上進行類似地修改。舉例而言，在另一實施例中，將一系列交替的黑色及白色條形物(其中之每一者為近似1 mm寬)用於圖案22，以使得所揭示攝影機達成對至少近似.75 mm之瑕疵的令人滿意之檢測。此等小瑕疵包括玻璃上/中的小標誌或遮蓋，諸如輥標記、織物標記、浮動瑕疵、印記、層合物內之污跡及小的乙烯基失真，藉由習知透射光學失真測量系統，其中之多者通常不會被檢測到，或「檢測到」而不被辨識為玻璃上/中的小標誌/遮蓋。
現參看圖1、圖5及圖6，將更詳細地描述透射光學失真設備14。第二攝影機32經安裝以收集經由安裝於定位器40上之玻璃板透射的第二背景螢幕28之影像。在所揭示實施例中，第二攝影機32可為可購得的CCD攝影機。在一個實施例中，例如，第二攝影機32係可自Prosilica, Inc.(Burnaby, British Columbia, Canada)獲得之16 MPa、每秒3圖框之GE 4900型CCD攝影機，其裝配有50 mm F/s Makro-Planar T人工聚焦蔡司透鏡，部件號17710845。
第二背景螢幕28可為在半透明面板後利用習知照明(諸如LED或螢光燈)之光盒，對比圖案係印刷、噴塗或使用習知方法另外塗覆在該半透明面板上。背景螢幕28上之圖案30可提供定位於光背景上的彼此具有一已知預定距離之暗方塊的圖案，從而形成矩形網格，以使得網格之影像經由定位於攝影機與螢幕之間的玻璃板G投影至攝影機32上。在圖5中所描繪之實施例中，第二圖案30由均勻的正方形圓點陣列組成。圖案30足夠大，以使得當玻璃板由裝置40定位時，該圖案為整個玻璃板部件提供背景。
應瞭解，視待由設備14分析的玻璃部件之大小及形狀複雜度而定，可使用具各種影像獲取速度及光學及電子解析度的其他攝影機。視所要操作及效能參數而定，第二圖案30可進行類似地修改。
仍參看圖1及圖6，透射光學失真設備14可包括一玻璃板獲取及定位裝置40，該玻璃板獲取及定位裝置包括接近輸送機18安裝在第二背景螢幕28與第二攝影機32之間的外部框架42。玻璃板獲取及定位系統40進一步包括可操作地連接至外部支撐框架42之可移動玻璃板支撐框架44，此玻璃板支撐框架44可自整體水平的第一定向移動至向上傾斜的第二定向，由此玻璃板支撐框架44 (及保持在框架44內之玻璃板)自輸送機18之平面升高，以將玻璃板在預選擇位置(諸如圖6中所示)定位在攝影機32與螢幕38之間，使得透射光學失真設備14可收集彼特定玻璃板的所要資料。
可移動玻璃板支撐框架44此後可返回至其整體水平之位置(如圖1所示)且將玻璃板自框架44釋放回至輸送機18上以輸送玻璃板，以供玻璃板處理系統進一步處理。玻璃板獲取及定位裝置40進一步包括一可規劃控制件(諸如電腦26)，該可規劃控制件包括在經規劃以執行用於控制裝置40以執行本文中所描述之獲取及定位功能的邏輯之一或多個處理器。
在一個實施例中，獲取及定位裝置40可為美國專利申請公開案第2016/0257598 A1號中所描述之類型，該公開案之揭示內容之全文特此併入本文中。然而，獲取及定位裝置40之其他實施例可在系統10中使用，以將用於進行每一玻璃板之透射光學失真的每一玻璃板以所要觀察角度適當地定位。
第二攝影機32經安裝以收集經由保持在玻璃板獲取及定位裝置40上之玻璃板G透射的第二背景螢幕28上之圖案30之影像。攝影機32係經由習知資料線連接至電腦60，該電腦可經適當規劃以根據如本文中所描述且如美國專利申請公開案第2012/0098959 A1號中所進一步描述的本發明之方法，自該攝影機獲取數位影像資料、處理該第二集合之影像資料以獲得該資料之所要解析度且分析該資料以推導玻璃板中之透射光學失真的各種標記。電腦60亦可經規劃以呈現圖形(例如，色彩寫碼影像)及統計兩種形式的衍生影像失真資訊。視需要，可針對玻璃板之預先界定區域導出及報告各種其他統計資料，包括透鏡能力之最大值、最小值、範圍、均值及標準差，或可能感興趣之失真的其他指數。
玻璃板光學特性檢查系統10亦可包括一玻璃板部件識別器，該玻璃板部件識別器包括接近輸送機16在透射光學失真設備14上游安裝的一形狀感測器，諸如第一攝影機24。該感測器可關於啟動受控制以獲取與在輸送機上行進之玻璃板之形狀相關聯的資料。該感測器可以可操作地連接至一或多個處理器，諸如電腦60 (如圖1中所示)，其中該電腦包括用於分析由該感測器獲取之子陣列且將玻璃板識別為儲存於電腦60中之記憶體中的一組已知部件形狀中之一者的邏輯。
在系統10之所說明實施例中，該部件識別器亦包括一背景螢幕，該背景螢幕安裝在輸送機下方以提供一合適的對比背景，使得該感測器可獲取適合於允許該系統邏輯在玻璃部件在該感測器與該背景螢幕之間輸送時有效地辨別玻璃部件之形狀的資料。在所說明之實施例中，部件識別器22將第一攝影機24用作感測器且將第一背景螢幕20用作其背景螢幕。在此所揭示實施例中，由該第一攝影機獲取的該第一集合之影像資料可用於本文中所描述的由設備12執行之小瑕疵檢測及部件識別兩者。
應瞭解，在所揭示實施例中，部件類型之識別允許獲取及定位裝置40分別地保持及定位玻璃板，使得經識別部件中之每一者經定位以使得玻璃板之中心線與攝影機32之主軸線重合以供光學失真設備14進行影像獲取。亦應瞭解，裝置40系統可經規劃以基於部件類型及/或使用者偏好而將玻璃板定位至任何所要角度。
亦應瞭解，該部件識別器可用以檢測玻璃板之邊界且設定彼玻璃板之第一選定區域(即，待分析之感興趣區域)以供小瑕疵設備12使用。
在一個實施例中，檢查系統10可為美國專利申請公開案第2012/0098959 A1號中所描述之類型，該公開案之揭示內容之全文特此併入本文中。
系統10可由使用者規劃以用圖形及數字來顯示由設備14檢測到的光學失真之各種標記，包括與諸如ECE R43之工業標準最相關的彼等標記，或認為在工業上與對所形成及製造之玻璃板的光學透射品質之分析相關的其他標記。系統10亦可經規劃以顯示由設備12識別之小瑕疵的位置。
圖7說明可由系統10用於每一玻璃板的原理影像失真及小瑕疵分析程序130。詳言之，透射光學失真設備14可對針對每一玻璃板獲取的第二集合之影像資料使用步驟133至152 (在圖7中以群組A、B及D共同地識別)中之每一者。
根據所揭示方法130，首先在偶數編號步驟132至146 (共同地指定為集合C)校準該系統。藉由在無玻璃測試件安裝在攝影機與背景之間的情況下，使用CCD攝影機獲取背景之影像，校準在132開始。在134，推導所獲取之校準影像資料的傅立葉變換。根據螢幕上之柵格圖案在水平及垂直兩個方向上之基本頻率來調變所得資料。使頻寬變窄以消除不必要的信號資料，諸如第二諧波。在136，解調經變換之資料，以移除載波頻率。在138，接著推導經解調資料之反傅立葉變換，此時所得資料得到與每一像素相關聯的具有一相位分量及一量值分量之一二維複數。在140，接著藉由以下操作來推導該反傅立葉變換之一相位圖：針對該影像中的每一像素計算該二維複數之虛數部分除以該二維複數之實數部分的反正切。
該相位圖之斜率表示該影像中之每一像素處的瞬時頻率。在142推導此等值。在144，將每一像素處之瞬時頻率倒置以獲得區域間距。接著在146儲存此區域間距圖以作為校準檔案。此校準檔案接著由光學失真設備14在分析針對隨後使用該系統測試之每一玻璃板所獲取的影像之相位部分時使用。
由光學失真設備14針對每一玻璃板執行之分析在圖7中之奇數編號步驟133至145及148至150 (共同地指定為集合A及B)說明。一旦片件經定位以用於分析，以133至145指示的初始步驟與上述之步驟132至144相同，例外為：在133，在受試玻璃部件(「測試部件」)定位攝影機32與背景螢幕28之間的情況下，使用CCD攝影機獲取第二背景螢幕28之影像。接著如下文進一步描述地處理經解析影像資料以推導每一玻璃板之光學失真標記。如指定為圖7之集合B之步驟所示，推導玻璃測試部件之光學失真標記。一旦在145判定測試部件影像中之區域間距，在148，該系統藉由在每一各別像素處將測試部件影像的區域間距除以校準影像的區域間距來判定每一像素處之放大率。接著在150使用此等逐像素值，以針對測試部件之影像中之每一像素推導透鏡能力(焦距)值。透鏡能力通常用毫屈光度表示，玻璃產業中常常用於此測量之量。該系統以逐步方式進行以針對影像中之圓點中之每一者判定放大率及透鏡能力值。接著亦可將透鏡能力解析成其垂直分量及水平分量。
再次參看圖7，在後處理步驟152，對自攝影機獲取之數位影像資料進行解析或濾波，以消除雜訊、將影像之解析度減小至接近人類觀察者可如何感覺到影像的解析度，及/或視需要以其他方式減小影像資料之量以消除不必要的處理時間。諸如資料平均化之各種已知濾波技術可用以解析資料。在一個實施例中，開發出兩種標準濾波器以提供資料，該資料憑經驗展示為與目前可自ISRA Surface Vision GmbH獲得的另一光學失真測量系統上所使用之「4-5-6」及「4-5-12」濾波器相關，以便允許產業使用者推導其產品的可比較失真標記，與使用哪個測量系統無關。使頻寬變窄以消除不必要的信號資料，諸如第二諧波。
可藉由小瑕疵檢測設備12針對每一玻璃板執行之分析係以關於針對每一玻璃板獲取的第一集合之影像資料的奇數編號步驟133至139及步驟154至160 (在圖7中在集合A及D中共同地識別)說明。在154進一步推導在139所推導的複數之量值(強度)分量之反傅立葉變換(如上文關於步驟138所描述)，以得到對應於影像之強度圖的資料。此步驟係藉由針對影像中之每一像素判定該二維複數之虛數部分的平方及該二維複數之實數部分的平方之總和的平方根來實現。此強度(或量值)圖類似於被點光源照亮之玻璃板的灰度影像，包括對應於小二進位大物件(binary large object，BLOB)之強度不連續性，對應於玻璃板上之光學或阻礙瑕疵。在156，使用習知邊緣檢測演算法來分析此強度圖，以定位BLOB之邊緣。可用於此用途之一個類型的邊緣檢測演算法係Canny演算法。
在所揭示實施例中，瑕疵檢測設備12利用可自Matrox Electronic Systems, Ltd.獲得的影像處理技術及軟體來執行部件識別器及BLOB檢測功能。當然，其他可購得技術及/或軟體可用於此等用途。
一旦檢測到BLOB之邊緣，接著在58數位化滿足預定義之大小臨限值的所有BLOB。需要識別的典型「小瑕疵」對應於直徑在約10個像素至約300個像素(即1--5)範圍內的BLOB。預定義之瑕疵大小可由系統使用者規定。舉例而言，一個瑕疵大小範圍已設定至10個至200個像素。在160定位滿足預定義準則之小瑕疵中之每一者。接著可在由該系統顯示的垂直及水平失真影像上顯示此等小的可見表面瑕疵中之每一者的位置。可使用所揭示設備12中之此分析檢測到小至約.8 mm之表面瑕疵/點。
因此，藉由分別地隔離及分析自板之單一數位影像獲取之資料的反傅立葉變換之相位分量及量值分量，可針對特定玻璃板推導及識別光學失真特性及其他小光學/阻礙瑕疵兩者。
圖8說明典型的玻璃板加熱、彎曲及回火系統200，該系統包括本發明之在線光學檢查系統10。在此設施中，玻璃板(指示為G)進入加熱區202，玻璃在加熱區中經軟化至適合於將玻璃形成為所要形狀之溫度。經加熱玻璃板接著被輸送至彎曲站204，經軟化板在該彎曲站中形成為所要形狀，且此後進一步輸送至冷卻站206，玻璃板在該冷卻站中以受控方式冷卻，以達成適當的物理特性。在此實施例中，玻璃板接著從冷卻站中輸送至輸送機上，板係自輸送機輸送且經定位以由根據本發明之光學檢查系統10的小瑕疵檢測設備12及透射光學失真設備14進行影像獲取及分析。
圖9類似地示意性地說明典型汽車擋風玻璃製造系統300中的本發明之在線光學檢查系統10，該製造系統可包括在光學檢查系統10上游的加熱站302、彎曲站304、冷卻站306及層壓站308。
圖10說明典型玻璃板加熱、彎曲及回火系統200，該系統包括所揭示之小瑕疵檢測設備12。在此設施中，玻璃板(指示為G)進入加熱區202，玻璃在加熱區中經軟化至適合於將玻璃形成為所要形狀之溫度。經加熱玻璃板接著被輸送至彎曲站204，經軟化板在該彎曲站中形成為所要形狀，且此後進一步輸送至冷卻站206，玻璃板在該冷卻站中以受控方式冷卻，以達成適當的物理特性。在此實施例中，玻璃板接著從冷卻站中輸送至輸送機上，板係自輸送機輸送且經定位以由根據本發明之設備12進行影像獲取及分析。
圖11類似地示意性地說明典型汽車擋風玻璃製造系統300中的所揭示之小瑕疵檢測設備12，該製造系統可包括在設備12上游的加熱站302、彎曲站304、冷卻站306及層壓站308。
應瞭解，玻璃之運輸及輸送可藉由使用已知技術，諸如滾筒、空氣浮動或帶式輸送機、定位器及機器人臂來達成，以便用所描述方式來處置玻璃。亦應瞭解，多個輸送機，該多個輸送機中之每一者可獨立地受控制以使玻璃板以多個速度移動經過不同處理站，以有效地管控玻璃板在系統200、300中之流動及處理。
亦可提供由所揭示之在線光學檢查系統10輸出的選定資料作為至相關聯玻璃板加熱、彎曲及回火系統200 (或汽車擋風玻璃製造系統300)之控制邏輯的輸入，以允許玻璃板系統之站中之一或多者的控制件依據自先前經處理玻璃板推導之光學資料來修改其操作參數。
應瞭解，本發明之光學檢查系統10及/或小瑕疵檢測設備12可視需要替代地在線地安裝於上述及其他玻璃板製造系統中的各種其他點處，以使該系統之生產速率達到最大，只要小瑕疵識別及/或光學失真測量係在玻璃板已形成至其最後形狀之後進行。
熟習此項技術者亦應瞭解，儘管攝影機24、32及背景螢幕20、28在所說明實施例中配置成使得攝影機24、32中之每一者與其對應背景螢幕20、28之間的路徑大體平行於玻璃的輸送方向，但可使用沿著合適地連接至玻璃板處理系統之輸送機的系統10之各種替代性配置，而不會脫落本發明之精神。
雖然上文描述了例示性實施例，但並不意欲此等實施例描述本發明之所有可能形式。實際上，本說明書中所使用之字詞為描述而非限制之字詞，且應理解，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下可進行各種改變。另外，各種實施實施例之特徵可經組合以形成本發明之另外實施例。
10‧‧‧線上玻璃板光學特性檢查系統
12‧‧‧用於識別及測量小瑕疵的設備
14‧‧‧用於測量透射光學失真的設備
16、18‧‧‧輸送機
20‧‧‧第一背景螢幕
22、30‧‧‧預界定圖案
24‧‧‧第一攝影機
26‧‧‧電腦及/或可規劃控制件
28‧‧‧第二背景螢幕
32‧‧‧第二攝影機
34‧‧‧光屏蔽罩
36‧‧‧狹縫孔隙
38‧‧‧間隙
40‧‧‧定位器/玻璃板獲取及定位裝置
42‧‧‧外部框架
44‧‧‧可移動玻璃板支撐框架
130‧‧‧影像失真及小瑕疵分析程序
132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、148、150、152、154、156、158、160‧‧‧步驟
200、300‧‧‧製造系統
202、302‧‧‧加熱區
204、304‧‧‧彎曲站
206、306‧‧‧冷卻站
308‧‧‧層壓站
G‧‧‧玻璃板
p‧‧‧光路
圖1係所揭示玻璃板光學檢測系統之一個實施例的透視圖；
圖2係可用於圖1之系統中的用於測量小光學或阻礙瑕疵之設備之一個實施例的透視圖；
圖3係可用於圖2之設備中的上游及下游輸送機之鄰近末端及第一背景螢幕的部分側視圖；
圖4係可在用於測量小光學或阻礙瑕疵之設備中使用之第一背景螢幕圖案的一個實施例；
圖5係可在用於測量透射光學失真之設備中使用之第一背景螢幕圖案的一個實施例；
圖6係所揭示玻璃板光學檢測系統之一個實施例的側視圖；
圖7係作為小瑕疵及透射光學失真分析之部分執行的所揭示程序操作中之一者的流程圖；
圖8係安裝在典型汽車玻璃形成及回火線中之所揭示線上光學檢測系統之一個實施例的示意圖；
圖9係安裝在典型汽車擋風玻璃形成線中之所揭示線上光學檢測系統之另一實施例的示意圖；
圖10係線上安裝在典型汽車玻璃形成及回火線中的用於測量小瑕疵之所揭示設備之一個實施例的示意圖；以及
圖11係線上安裝在典型汽車擋風玻璃形成線中的用於測量小瑕疵之所揭示設備之一個實施例的示意圖。

Claims (17)

  1. 一種用於測量一玻璃板之光學特性的線上系統，該線上系統安裝在用於製造玻璃板之一系統中，用於製造玻璃板之該系統包括一或多個處理站及用於在處理期間將該玻璃板自站輸送至站的一或多個輸送機，該線上系統包含： 用於測量該玻璃板之一第一選定區域中的小光學或阻礙瑕疵之一設備，該設備包括， 一第一背景螢幕，其包括以一預界定圖案配置之對比元件， 一第一攝影機，其用於在該玻璃板在該輸送機上移動至介於該攝影機與該第一背景螢幕之間的一預選擇位置時獲取一第一集合之影像資料，該第一集合之影像資料包含與該玻璃板之該第一選定區域相關聯的該第一背景螢幕之至少一個影像，以及 一電腦，其包括經規劃以執行用於進行以下操作之邏輯的至少一個處理器：接收該第一集合之影像資料、自該第一集合之影像資料推導一強度圖及自該強度圖識別且定位該等小瑕疵；以及 用於測量該玻璃板之一第二選定區域中的透射光學失真之一設備，該設備包括， 一第二背景螢幕，其包括以一預界定圖案配置之對比元件， 一第二攝影機，其用於在該玻璃板以一預選擇定向定位在該第二攝影機與該第二背景螢幕之間時獲取一第二集合之影像資料，該第二集合之影像資料包含該第二背景螢幕之一影像，以及 一電腦，其包括經規劃以執行用於進行以下操作之邏輯的至少一個處理器：接收與該玻璃板相關聯的該第二集合之影像資料及判定與第二影像上之感興趣點相關聯的光學失真之選定標記，該判定藉由自該第二集合之影像資料推導一相位圖及自該相位圖推導光學失真之該等選定標記進行。
  2. 如請求項1之系統，其中該第一攝影機係一線掃描攝影機，該第一背景螢幕在橫切於輸送方向的方向上延伸跨越該選定區域之全尺寸，且該第一集合之影像資料包含在該玻璃板輸送跨越該第一攝影機與該第一背景螢幕之間的路徑時來自該玻璃板之多個線掃描影像的資料。
  3. 如請求項2之系統，其中用於測量小光學或阻礙瑕疵之該設備包括一上游輸送機及一下游輸送機，該等輸送機中之每一者以一大體水平定向輸送每一玻璃板，其中該上游輸送機及該下游輸送機使其鄰近末端隔開一選定大小間隙而端對端地定位，以使得，當一玻璃板自該上游輸送機輸送至該下游輸送機時，該玻璃板之一部分在該間隙上方無支撐，且其中該第一背景螢幕經安裝，以使得當該玻璃板之該無支撐部分在該等輸送機間輸送時，該第一攝影機可獲取該第一背景螢幕的多個影像。
  4. 如請求項1之系統，其中用於測量透射光學失真之該設備進一步包括用於進行以下操作的一玻璃板獲取及定位機構：當該玻璃板在該等輸送機中之一者上輸送時接收該玻璃板；即刻自該輸送機移除該玻璃板；使該玻璃板以該預選擇定向定位在該第二攝影機與該第二背景螢幕之間的路徑中，使得當該玻璃板以該預選擇定向定位時，該第二攝影機可自經由該玻璃板透射的該第二背景螢幕上之圖案的一影像獲取該第二集合之影像資料；接著使該玻璃板返回至一輸送機以供進一步處理。
  5. 如請求項4之系統，其進一步包括一玻璃板部件識別器，該玻璃板部件識別器包括用於自該線上系統獲取與在一上游輸送機上行進之一玻璃板的形狀相關聯之資料的一感測器，其中該可規劃控制件包括用於分析該獲取之資料且將該玻璃板識別為一組已知部件形狀中之一者的邏輯，且其中該獲取及定位機構係部分地基於該經識別的部件形狀來控制。
  6. 如請求項5之系統，其中該感測器係該第一攝影機，且該獲取之資料係該第一集合之影像資料。
  7. 如請求項1之系統，其進一步包括一玻璃板部件識別器，該玻璃板部件識別器包括用於自該線上系統獲取與在一上游輸送機上行進之一玻璃板的形狀相關聯之資料的一感測器，其中該可規劃控制件包括用於分析該獲取之資料且將該玻璃板識別為一組已知部件形狀中之一者的邏輯，且其中該玻璃板之該第一選定區域係部分地基於該經識別的部件形狀來界定。
  8. 如請求項7之系統，其中該感測器係該第一攝影機，且該獲取之資料係該第一集合之影像資料。
  9. 如請求項1之系統，其進一步包括一玻璃板部件識別器，該玻璃板部件識別器包括用於自該線上系統獲取與在一上游輸送機上行進之一玻璃板的形狀相關聯之資料的一感測器，其中該可規劃控制件包括用於分析該獲取之資料且將該玻璃板識別為一組已知部件形狀中之一者的邏輯，且其中該玻璃板之該第二選定區域係部分地基於該經識別的部件形狀來界定。
  10. 如請求項9之系統，其中該感測器係該第一攝影機，且該獲取之資料係該第一集合之影像資料。
  11. 如請求項1之系統，其中該玻璃板的該第一選定區域及該玻璃板的該第二選定區域係界定為同一區域。
  12. 如請求項1之設備，其中用於自該第一集合之影像資料推導一強度圖的該邏輯包括用於進行以下操作的邏輯：推導該影像資料之一傅立葉變換；解調該傅立葉變換；推導該經解調資料之一反傅立葉變換；得到與每一像素相關聯的具有一相位分量及一量值分量之一二維複數；及藉由以下操作來推導該反傅立葉變換之一強度至圖：針對該影像中的每一感興趣點判定該二維複數之虛數部分的平方及該二維複數之實數部分的平方之總和的平方根。
  13. 如請求項1之設備，其中該等小光學或阻礙瑕疵係藉由分析該強度圖而針對該影像中的每一感興趣點來識別及定位，以定位小BLOB之邊緣。
  14. 如請求項1之系統，其中用於自該第二集合之影像資料推導一相位圖的該邏輯包括用於進行以下操作的邏輯：推導該擷取之影像資料之一傅立葉變換；解調該傅立葉變換；推導該經解調資料之一反傅立葉變換；得到與每一感興趣點相關聯的具有一相位分量及一量值分量之一二維複數；及藉由以下操作來推導該反傅立葉變換之一相位圖：針對該影像中的每一感興趣點判定該二維複數之該虛數部分除以該二維複數之該實數部分的反正切。
  15. 一種用於在用於製造玻璃板之一系統中測量一玻璃板之光學特性的線上設備，用於製造玻璃板之該系統包括：一加熱站，其用於將該玻璃板加熱至足以使玻璃軟化用於形成一所要形狀之一溫度；一彎曲站，其中該軟化之板形成為該所要形狀；一冷卻站，其中該形成之玻璃板係以一受控方式冷卻；及一或多個輸送機，該一或多個輸送機用於在處理期間將該玻璃板自站輸送至站，該設備包括： 一小光學或阻礙瑕疵檢測器，其包括， 一第一背景螢幕，其包括以一預界定圖案配置之對比元件， 一第一攝影機，其用於在該玻璃板在該輸送機上移動至介於該攝影機與該第一背景螢幕之間的一預選擇位置時獲取一第一集合之影像資料，該第一集合之影像資料包含與該玻璃板之該第一選定區域相關聯的該第一背景螢幕之至少一個影像，以及 一電腦，其包括經規劃以執行用於進行以下操作之邏輯的至少一個處理器：接收該第一集合之影像資料及自該強度圖識別且定位該等小瑕疵；以及 一透射光學失真檢測器，其包括， 一第二背景螢幕，其包括以一預界定圖案配置之對比元件， 一第二攝影機，其用於在該玻璃板以一預選擇定向定位在該第二攝影機與該第二背景螢幕之間時獲取一第二集合之影像資料，該第二集合之影像資料包含該第二背景螢幕之一影像，以及 一電腦，其包括經規劃以執行用於進行以下操作之邏輯的至少一個處理器：接收與該玻璃板相關聯的該第二集合之影像資料及自該第二集合之影像資料判定與第二影像上之感興趣點相關聯的光學失真之選定標記。
  16. 如請求項15之系統，其進一步包括， 一玻璃板部件識別器，該玻璃板部件識別器包括用於自該第二背景螢幕獲取與在一上游輸送機上行進之一玻璃板的形狀相關聯之資料的一感測器，及一電腦，該電腦包括經規劃以執行用於進行以下操作的至少一個處理器：分析該獲取之資料及將該玻璃板識別為一組已知部件形狀中之一者；以及 一玻璃板獲取及定位機構，其包括一可規劃控制件，該可規劃控制件包括用於進行以下操作的邏輯：基於由該部件識別器獲取之該形狀資料來控制該機構，以當該玻璃板在該等輸送機中之一者上輸送時接收該玻璃板；即刻自該輸送機移除該玻璃板；及使該玻璃板定位在該第二攝影機與該第二背景螢幕之間的路徑中，使得該第二攝影機可擷取經由該玻璃板透射的圖案之一影像。
  17. 一種用於在一玻璃板在用於製造玻璃板之一系統中輸送時測量該玻璃板之光學特性的方法，用於製造玻璃板之該系統包括一或多個處理站及一或多個輸送機，該一或多個輸送機用於在處理期間將該玻璃板自站輸送至站，該方法包括至少以下步驟： 藉由以下操作來測量該玻璃板之一第一選定區域中的小光學或阻礙瑕疵， 提供一第一背景螢幕，其包括以一預界定圖案配置之對比元件， 在該玻璃板在該輸送機上移動至介於該攝影機與該第一背景螢幕之間的一預選擇位置時自一第一攝影機獲取一第一集合之影像資料，該第一集合之影像資料包含與該玻璃板之該第一選定區域相關聯的該第一背景螢幕之至少一個影像，以及 在包括至少一個處理器之一電腦上執行用於進行以下操作的邏輯：接收該第一集合之影像資料、自該第一集合之影像資料推導一強度圖及自該強度圖識別且定位該等小瑕疵；以及 藉由以下操作來測量該玻璃板之一第二選定區域中的透射光學失真， 提供一第二背景螢幕，其包括以一預界定圖案配置之對比元件， 在該玻璃板以一預選擇定向定位在該第二攝影機與該第二背景螢幕之間時自一第二攝影機獲取一第二集合之影像資料，該第二集合之影像資料包含該第二背景螢幕之一影像，以及 在包括至少一個處理器之一電腦上執行用於進行以下操作之邏輯：接收與該玻璃板相關聯的該第二集合之影像資料及判定與第二影像上之感興趣點相關聯的光學失真之選定標記，該判定藉由自該第二集合之影像資料推導一相位圖及自該相位圖推導光學失真之該等選定標記進行。
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