CN103245670B - 一种光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法，所述缺陷检测装置包括背光照明板、承载架、光学镜头、数字摄像机、数字图像处理器和显示模块；所述承载架、光学镜头和数字摄像机依次设置在所述背光照明板的输出光路上；所述数字图像处理器分别连接数字摄像机和显示模块；通过所述数字图形处理器对光学元件在不同位置所对应的数字图像信号进行异或运算，根据运算结果判断被测光学元件是否有缺陷，并在显示模块上显示数字图像处理器的处理结果，从而提高了检测速度，提高了检测结果的准确率，将光学元件的缺陷直观显示出来，为检测人员带来了大大的方便。

Description

一种光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法

技术领域

本发明涉光学元件检测领域，尤其涉及一种光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法。

背景技术

现有的光学元件在生产过程中会存在着各种缺陷，譬如脏污、条纹度及气泡度等。并且在组装后的光学元件，譬如、镜头等，其内部可能会残留毛发、灰尘及脏污等等。在光学元件和光学装置中，对这些缺陷都有相应的控制要求。现有的缺陷检，一般是在绿光的照明下，人工肉眼对光学元件进行识别，从而判断光学元件的缺陷，这种检测方法受人的主观因素影响较大，对人眼有损害，检测速度慢，且检测结果不准确，也不能直观显示检测结果。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法，旨在解决现有的检测光学元件缺陷的检测速度慢，无法直观显示缺陷的问题。

本发明的技术方案如下：

一种光学元件的缺陷检测装置，其中，包括：

背光照明板，用于提供一面光源；

承载架，用于放置被测光学元件、及调整被测光学元件的位置；

光学镜头，用于采集被测光学元件不同位置的光学图像；

数字摄像机，用于将所述光学图像转换为对应的数字图像信号；

数字图像处理器，用于对所述数字图像信号进行异或运算，根据异或运算结果判断被测光学元件是否有缺陷；

显示模块，用于显示数字图像处理器的处理结果；

所述承载架、光学镜头和数字摄像机依次设置在所述背光照明板的输出光路上；所述数字图像处理器分别连接数字摄像机和显示模块。

所述的光学元件的缺陷检测装置，其中，所述承载架包括：位置调整机构，用于旋转或平移被测光学元件。

所述的光学元件的缺陷检测装置，其中，所述数字图像处理器包括：

缺陷大小检测单元，用于根据异或运算结果测量被测光学元件缺陷的大小。

所述的光学元件的缺陷检测装置，其中，所述数字图像处理器还包括：

缺陷数量检测单元，用于根据异或运算结果测量被测光学元件的不同面积缺陷对应的数量。

一种采用上述的光学元件的缺陷检测装置的缺陷检测方法，其中，包括以下步骤：

A、背光照明板输出一面光源，该面光源发出的光线穿过放置在承载架中的被测光学元件；

B、光学镜头将该位置处的被测光学元件成像至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的第一数字图像信号后，发送给数字图像处理器；

C、调整被测光学元件的位置；

D、所述光学镜头将调整位置后的被测光学元件成像至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的第二数字图像信号后，发送给数字图像处理器；

E、数字图像处理器对第一数字图像信号和第二数字图像信号进行异或运算，并根据异或运算结果判断被测光学元件是否有缺陷；

F、在显示模块上显示数字图像处理器的处理结果。

所述的光学元件的缺陷检测装置的缺陷检测方法，其中，所述步骤E还包括：

E1、根据所述运算结果测量被测光学元件缺陷的大小和对应的数量。

所述的光学元件的缺陷检测装置的缺陷检测方法，其中，所述步骤F还包括：

F1、在显示模块上显示被测光学元件的缺陷的大小和对应的数量。

相较于现有技术，本发明提供的光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法，所述缺陷检测装置由于采用了包括：背光照明板、承载架、光学镜头、数字摄像机、数字图像处理器和显示模块；所述承载架、光学镜头和数字摄像机依次设置在所述背光照明板的输出光路上；所述数字图像处理器分别连接数字摄像机和显示模块；通过背光照明板输出一面光源，该面光源发出的光线穿过放置在承载架中的被测光学元件，光学镜头采集被测光学元件不同位置的光学图像，将其发送至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的数字图像信号后，发送给数字图像处理器，所述数字图形处理器对光学元件在不同位置所对应的数字图像信号进行异或运算，根据运算结果判断被测光学元件是否有缺陷，并在显示模块上显示数字图像处理器的处理结果，从而提高了检测速度，提高了检测结果的准确率，将光学元件的缺陷直观显示出来，为检测人员带来了大大的方便。

附图说明

图1为本发明提供的光学元件的缺陷检测装置的结构框图。

图2为本发明提供的光学元件的缺陷检测装置的数字图像处理器的结构框图。

图3为本发明提供的光学元件的缺陷检测装置的缺陷检测方法的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明提供的光学元件的缺陷检测装置的结构框图，如图1所示，所述光学元件的缺陷检测装置包括：背光照明板110、承载架120、光学镜头130、数字摄像机140、数字图像处理器150和显示模块160；所述承载架120、光学镜头130和数字摄像机140依次设置在所述背光照明板110的输出光路上；所述数字图像处理器150分别连接数字摄像机140和显示模块160。

具体来说，所述背光照明板110用于提供一面光源，可采用LED平板灯或其它灯具，也可以通过光源照射一导光板形成。所述背光照明板110能发出均匀的白色光，从而为缺陷检测装置提供照明用光源。

所述承载架120用于放置被测光学元件、及调整被测光学元件的位置，从而将被测光学元件固定在承载架120，并使得背光照明版110发出的光线穿过该被测光学元件。所述承载架120还可以调节被测光学元件的位置，优选地，所述承载架120包括：位置调整机构，用于旋转或平移被测光学元件。所述位置调整机构使被测光学元件处于不同的位置状态。

所述光学镜头130用于采集被测光学元件不同位置的光学图像，是一种高分辨率的光学镜头，可将被测光学元件成像至数字摄像机140。所述承载架120距离光学镜头130的距离位于光学镜头的物面上或景深范围内。

所述数字摄像机140用于将所述光学图像转换为对应的数字图像信号，为提高检测的精度，一般采用高分辨率的数字摄像机。所述数字摄像机140包括CMOS光电传感器，其中CMOS呈阵列分布，将感受到的光强信号转换为数字图像信号，也就是将被测光学元件的光学图像转换为对应的数字图像信号。

所述数字图像处理器150用于对所述数字图像信号进行异或运算，根据异或运算结果判断被测光学元件是否有缺陷，在实际应用时，可采用一计算机处理装置。所述显示模块160用于显示数字图像处理器150的处理结果，具体可为各种显示器。

本发明提供的光学元件的缺陷检测装置，其工作原理如下：背光照明板110输出一面光源，该面光源发出的光线穿过放置在承载架120中的被测光学元件，光学镜头130采集被测光学元件不同位置的光学图像，将其发送至数字摄像机140，经数字摄像机140转换为对应的数字图像信号后，发送给数字图像处理器150，所述数字图形处理器150对光学元件在不同位置所对应的数字图像信号进行异或运算，根据运算结果判断被测光学元件是否有缺陷，在显示模块160上显示数字图像处理器150的处理结果。

具体来说，背光照明板110提供光源，在通过承载架120中的被测光学元件之后，经光学镜头130采集被测光学元件当前状态下的第一光学图像，并经数字摄像机140转换为对应的第一数字图像信号发送至数字图像处理器150中。然后，保持背光照明板110、光学镜头130和数字摄像机140的相对位置不变，承载架120移动被测光学元件的位置，使其位置与刚才位置不同，然后继续同样的步骤，将对应的第二数字图像信号发送至数字图像处理器150。所述数字图像处理器150对第一数字图像信号和第二数字图像信号进行异或运算。

由上可知，若在被测元件上存在一个缺陷，譬如脏污或毛发等，在将被测光学元件移动到另一位置之后，则缺陷位置也会对应移动，从而造成采集该被测光学元件的光学图像上同样的位置的并不相同。所述异或运算，具体来说，就是说若第一数字图像信号与第二数字图像信号同样位置处的信号不同，则其数字运算结果为1，若信号相同，则其数字运算结果为0。这样，根据异或运算结果可判断被测光学元件是否有缺陷。然后，在显示模块160上显示。优选地，在数字图像处理器150中，进一步可将信号不同的地方的灰度定义为255，而信号相同的地方定义为0，这样，经疑惑运算之后，得到的数字图像信号中，信号不同的地方显示为白色，信号相同的地方显示为黑色。这样，在显示模块160上可以直观显示被测光学元件的缺陷之处。

本发明提供的光学元件的缺陷检测装置，与现有技术中人眼识别相比，不会有因人为操作产生的误差，避检测结果客观免人为因素影响检测结果，对人眼没有损伤，检测效率高；与采用激光检测的方法相比，检测速度快，并且还能对缺陷譬如脏污、头发等进行量化，所述缺陷检测装置将光学元件的缺陷直观显示出来，结构简单，成本低廉，对检测人员的操作技能要求不高。当采用激光作为光源时，激光的能量高，光强大，被测光学元件经照射后成的像中不容易发现其缺陷，也就是说在数字图像信号中缺陷处的信号与非缺陷处的信号一样，造成无法区分缺陷，特别是小缺陷的识别。用激光照射，由于光能量很强，很容易将图像ccd或cmos传感器的信号饱和，不能实际反应缺陷的大小。本发明采用均匀可见光，其成本低，能够将被测光学元件的缺陷成像至数字图像处理器中，并在数字图像信号中将缺陷和非缺陷识别出来，从而方便后续的处理。并且本发明采用面光源，还能够对大孔径镜头，譬如直径10mm~50mm进行检测，而采用点状激光光源只能对小孔径型镜头进行检测。

优选地，为提高检测效率，可只提取两幅被测光学元件的光学图像，也就是移动被测光学元件一次。当然，为了检测准确率，可以多次移动被测光学元件，然后进行异或运算，再取均值。

进一步地，显示模块160虽然能直观显示被测光学元件的缺陷之处，但检测人员并不清楚这些缺陷的具体数据，请参阅图2，所述数字图像处理器150包括：用于根据异或运算结果测量被测光学元件缺陷的大小的缺陷大小检测单元151，从而实现了对缺陷的大小进行测量和量化。所述缺陷大小检测单元151可计算缺陷的面积大小，并在显示模块160上显示，从而方便检测人员判断其品质。进而可计算其缺陷的百分比，从而使得检测人员对其品质有一种直观把握。

进一步地，所述数字图像处理器150还包括：缺陷数量检测单元152，所述缺陷数量检测单元152用于根据异或运算结果测量被测光学元件的不同面积缺陷对应的数量。也就是说，可计算出被测光学元件的缺陷面积及其对应的缺陷数量，并在显示模块160上显示出来，从而进一步量化缺陷的面积和数量的对应，大大方便检测人员。

进一步地，所述数字图像处理器150还包括：存储单元153和光学元件品质判断单元154；所诉存储单元153用于存储光学元件不同品质下所对应的缺陷大小和数量；所述光学元件品质判断单元154用于根据缺陷大小检测单元151和缺陷数量检测单元152检测的缺陷大小和数量与存储单元153中存储的不同品质对应的缺陷大小和数量进行比较，从而判断出被测光学光学元件的品质，然后在显示模块160上显示，从而更进一步地，方便了检测人员，提高了检测效率。进一步地，所述存储单元153还用于存储数字图像处理器150的处理结果。

基于上述的缺陷检测装置，本发明还提供一种采用上述缺陷检测装置的缺陷检测方法，如图3所示，其包括：

S1、背光照明板输出一面光源，该面光源发出的光线穿过放置在承载架中的被测光学元件；具体如上所述。

S2、光学镜头将该位置处的被测光学元件成像至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的第一数字图像信号后，发送给数字图像处理器；具体如上所述。

S3、调整被测光学元件的位置；具体如上所述。

S4、所述光学镜头将调整位置后的被测光学元件成像至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的第二数字图像信号后，发送给数字图像处理器；具体如上所述。

S5、数字图像处理器对第一数字图像信号和第二数字图像信号进行异或运算，并根据异或运算结果判断被测光学元件是否有缺陷；具体如上所述。

S6、在显示模块上显示数字图像处理器的处理结果；具体如上所述。

进一步地，所述步骤S5还包括：

S51、根据所述运算结果测量被测光学元件缺陷的大小和对应的数量，具体如上所述。

进一步地，所述步骤S6还包括：

S61、在显示模块上显示被测光学元件的缺陷的大小和对应的数量，具体如上所述。

综上所述，本发明提供的光学元件的缺陷检测装置及其缺陷检测方法，所述缺陷检测装置包括：背光照明板、承载架、光学镜头、数字摄像机、数字图像处理器和显示模块；所述承载架、光学镜头和数字摄像机依次设置在所述背光照明板的输出光路上；所述数字图像处理器分别连接数字摄像机和显示模块；通过背光照明板输出一面光源，该面光源发出的光线穿过放置在承载架中的被测光学元件，光学镜头采集被测光学元件不同位置的光学图像，将其发送至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的数字图像信号后，发送给数字图像处理器，所述数字图形处理器对光学元件在不同位置所对应的数字图像信号进行异或运算，根据运算结果判断被测光学元件是否有缺陷，并在显示模块上显示数字图像处理器的处理结果，从而提高了检测速度，提高了检测结果的准确率，将光学元件的缺陷直观显示出来，为检测人员带来了大大的方便。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1. 一种光学元件的缺陷检测装置，其特征在于，包括：

背光照明板，用于提供一面光源；

承载架，用于放置被测光学元件、及调整被测光学元件的位置；

光学镜头，用于采集被测光学元件不同位置的光学图像；

数字摄像机，用于将所述光学图像转换为对应的数字图像信号；

数字图像处理器，用于对所述数字图像信号进行异或运算，根据异或运算结果判断被测光学元件是否有缺陷；

显示模块，用于显示数字图像处理器的处理结果；

所述承载架、光学镜头和数字摄像机依次设置在所述背光照明板的输出光路上；所述数字图像处理器分别连接数字摄像机和显示模块；

所述承载架包括：位置调整机构，用于旋转或平移被测光学元件；

所述数字图像处理器包括：

缺陷大小检测单元，用于根据异或运算结果测量被测光学元件缺陷的大小；

所述数字图像处理器还包括：

缺陷数量检测单元，用于根据异或运算结果测量被测光学元件的不同面积缺陷对应的数量；

所述承载架用于固定被测光学元件，并使得背光照明版发出的光线穿过该被测光学元件；

所述显示模块用于显示被测光学元件的缺陷的大小和对应的数量；

背光照明板提供光源，在通过承载架中的被测光学元件之后，经光学镜头采集被测光学元件当前状态下的第一光学图像，并经数字摄像机转换为对应的第一数字图像信号发送至数字图像处理器中；

保持背光照明板、光学镜头和数字摄像机的相对位置不变，承载架移动被测光学元件的位置，使其位置与刚才位置不同，将对应的第二数字图像信号发送至数字图像处理器；

所述数字图像处理器对第一数字图像信号和第二数字图像信号进行异或运算；

将信号不同的地方的灰度定义为255，而信号相同的地方定义为0，经异或运算之后，得到的数字图像信号中，信号不同的地方显示为白色，信号相同的地方显示为黑色。

2.一种采用权利要求1所述的光学元件的缺陷检测装置的缺陷检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、背光照明板输出一面光源，该面光源发出的光线穿过放置在承载架中的被测光学元件；所述承载架、光学镜头和数字摄像机依次设置在所述背光照明板的输出光路上；

B、光学镜头将该位置处的被测光学元件成像至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的第一数字图像信号后，发送给数字图像处理器；

C、保持背光照明板、光学镜头和数字摄像机的相对位置不变；调整被测光学元件的位置；

D、所述光学镜头将调整位置后的被测光学元件成像至数字摄像机，经数字摄像机转换为对应的第二数字图像信号后，发送给数字图像处理器；

E、数字图像处理器对第一数字图像信号和第二数字图像信号进行异或运算，并根据异或运算结果判断被测光学元件是否有缺陷；

F、在显示模块上显示数字图像处理器的处理结果；

所述步骤E还包括：

E1、根据所述运算结果测量被测光学元件缺陷的大小和对应的数量；

所述步骤F还包括：

F1、在显示模块上显示被测光学元件的缺陷的大小和对应的数量；

将信号不同的地方的灰度定义为255，而信号相同的地方定义为0，经异或运算之后，得到的数字图像信号中，信号不同的地方显示为白色，信号相同的地方显示为黑色。