CN114509021A - 异形平板玻璃边部成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种异形平板玻璃边部成像方法，包括：在传输平台检测区域周围设置九个检测点，所述九个检测点包括设置在传输平台检测区域的入料前端的一个轮廓检测摄像头和设置在传输平台检测区域的四周的八个边部检测摄像头，且传输平台检测区域的传动侧、操作侧、入料方向前端和后端均分别设置有上下两个边部检测摄像头，且位于传动侧和操作侧的四个镜头为符合沙姆定律的镜头。本发明对生产线的节拍没有任何苛刻的要求，也没有复杂的机械运动结构，只需布置九个检测点，玻璃一次经过即可完成玻璃边部全周向成像，满足了生产线流水速度要求，降低了***复杂度，同时提高了***稳定性，然而成本更低。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃边缘检测领域，特别涉及一种异形平板玻璃边部成像方法。
背景技术
异形平板玻璃因其形状不规则和多样性，在对边部成像时，受限于镜头的景深和尺寸的差异，无法做到边部全周向一次清晰成像，尤其是在生产流水线上，目前大多采用脉动式短暂停顿传输线，然后用机械手臂带动扫描器进行多次扫描成像方法，或者采用激光测距和动态变焦的方法进行成像，最后在此基础上进行边部缺陷检测的研究。
现有技术中的异形平板玻璃边部成像总体分为机械臂带动传感器动态扫描技术和基于激光测距的动态变焦技术。机械臂带动传感器动态扫描技术是根据先验已知的玻璃形状信息进行路径规划，从而带动传感器进行扫描成像。而基于激光测距的动态变焦技术则是利用实时的激光测距结果，然后将测距结果转换为调焦参数，输入到变焦镜头进行调焦的一种技术。
其具有以下缺陷：在平板玻璃生产流水线上，目前大多数的生产线节拍为45m/min-60m/min，最大玻璃尺寸可以到1200mm*850*mm，机械臂带动传感器动态扫描技术难以满足生产线的节拍，而且对于不同形状和尺寸的玻璃需要设计很多种可选的路径，***复杂度高、稳定性差，同时满足不了生产线的节拍要求，此技术更多用于离线检测；而基于激光测距的动态变焦技术往往因为激光测距点跟相机拍射点不同轴造成拍摄延迟或过早的问题，甚至在曲率比较大的边部时会造成成像模糊，有一定的技术瑕疵和较大的质量风险。
发明内容
本发明提供了一种异形平板玻璃边部成像方法，以解决至少一个上述技术问题。
为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种异形平板玻璃边部成像方法，包括：
在传输平台检测区域周围设置九个检测点，所述九个检测点包括设置在传输平台检测区域的入料前端的一个轮廓检测摄像头和设置在传输平台检测区域的四周的八个边部检测摄像头，且传输平台检测区域的传动侧、操作侧、入料方向前端和后端均分别设置有上下两个所述边部检测摄像头，且位于传动侧和操作侧的四个的镜头为符合沙姆定律的镜头；
使平板玻璃在生产流水线的带动下依次经过所述各检测点；
首先，通过轮廓检测摄像头获取整片玻璃的俯视图像，依据机器视觉轮廓处理和分割算法得到整片玻璃的边部区域，即轮廓特征，并将轮廓上的每个像素点映射到传输平台检测区域的空间坐标系中；
然后，根据轮廓上每一点到每个边部传感器的空间距离和镜头的调焦模型y＝f(x)，算出每个轮廓点到每个检测点的调焦参数值，形成一张调焦参数查询表，从而完成整块玻璃的调焦参数建模；
最后，待玻璃经过每一个边部检测点时，依照S＝vt+1/2at^2和编码器信号计算出玻璃边部每个轮廓点经过每个检测点的扫描区间时间点，取出相应的调焦参数，通过串口或者网口输入镜头模组进行变焦，从而完成清晰成像，其中，S是距离，v是初速度，t是时间。
优选地，位于传动侧和操作侧的上下两个边部检测摄像头分别用于检测传输平台传动侧和操作侧的边部上下部分，且传动侧的上下两个检测点配置一个共用的光源，操作侧的上下两个检测点配置一个共用的光源。
优选地，位于入料方向前端和后端的上下两个边部检测摄像头分别用于检测传输平台入料方向前端和后端的玻璃边部上下部分，前端和后端的每个检测点均分别配置一个独享的光源。
优选地，所述方法还包括：对传输平台检测区域建立空间坐标系，依次标定好每个传感器在空间坐标系中的位置。
由于采用了上述技术方案，本发明对生产线的节拍没有任何苛刻的要求，也没有复杂的机械运动结构，只需布置九个检测点，前端布置的轮廓检测点提供玻璃尺寸信息，输入给后面的边部检测点进行动态建模，然后将实时模型参数输入特制光学变焦镜头进行自动调焦，玻璃一次经过即可完成玻璃边部全周向成像，满足了生产线流水速度要求，降低了***复杂度，同时提高了***稳定性，然而成本更低。
附图说明
图1a为传输平台检测区域检测点侧视图。
图1b为传输平台检测区域检测点俯视图。
图2a为平板玻璃行进方向边部检测点的前端正视图。
图2b为平板玻璃行进方向边部检测点的后端正视图。
图2c为平板玻璃行进方向边部检测点的侧视图。
图3a为平板玻璃侧边(相对于行进方向)边部检测点的侧视图。
图3b为平板玻璃侧边(相对于行进方向)边部检测点的正视图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
本发明涉及一种异形平板玻璃边部成像方法，其用于异形普通平板玻璃、浮法平板玻璃等边部全覆盖清晰成像，可广泛适用于各种尺寸的异形平板玻璃边部成像，可兼容C型、R型边部倒角或直角边。
本发明采用运动控制建模和全闭环自动快速变焦技术，辅以高精密编码信号和特制光学镜头对生产线上流过的平板玻璃全周向进行一次成像，无需停顿和多次扫描，适用于生产流水线上异形平板玻璃边部缺陷质量检测需求。
本发明针对现有异形平板玻璃边部成像满足不了生产流水线的节拍和成像质量问题，提出了一种利用运动控制建模和全闭环自动快速变焦技术，并利用特制的沙姆镜头和相机得到清晰的平板玻璃边部全周向成像方案。
本发明主要由黑白相机、沙姆镜头、光源、高分辨率编码器构成，其中沙姆镜头是在普通镜头基础上按照沙姆定律光学原理设计而成，配合相机完成对玻璃边部的扫描，从而达到远近都能清晰成像的目的。
本发明中，一共设置了九个检测点，这九个检测点按照不同的位置进行布置。其中，一个是轮廓检测点，布置于传输平台检测区域的入料前端(入料方向即为行进方向)；其他八个为边部检测点，布置于传输平台检测区域的四周，且每个方向布置上下两个检测点。
在一个实施例中，本发明中的传输平台检测区域中矩形，包括传动侧、操作侧、入料方向前端和后端这四个方向，其中，传动侧、操作侧的边部检测点采用的是按照沙姆定律光学原理设计而成的镜头，入料方向前端和后端的边部检测点采用的是常规的普通镜头(包括不限于电动马达变焦、液态变焦等)。
如图1a-图1b所示，在传输平台检测区域行进方向的入料前端布置1个轮廓检测传感器(入料方向为平台传输方向，也为平台长度方向)，边部检测区域四周布置8个边部检测传感器，且边部检测每个方向布置两个传感器，一上一下。
如图2a-图2c所示，在玻璃行进方向前端布置检测点3和检测点4，后端布置检测点1和检测点2，用于检查平板玻璃行进方向边部的上下部分，每个检测点配置相应的光源进行成像。
如图3a-图3b所示，在传输平台的侧边布置检测点5、6、7、8，用于检测传输平台传动侧和操作侧的边部上下部分，单侧上下两个检测点配置一个光源，且镜头为符合沙姆定律的特制镜头。也就是说，传动侧和操作侧的每侧上下两个检测点共用一个光源，入料前端和后端每端上下两个检测点各配置一个光源。
所有的检测点中，光源跟平板玻璃的夹角，以及相机的光轴跟玻璃的夹角可根据实际情况调整。
具体地说：
首先，对传输平台检测区域建立空间坐标系(假定行进方向为Y方向，X方向为侧边方向，原点坐标为检测区域的左上角)，依次标定好每个传感器在空间坐标系中的位置，坐标精度为亚豪米(x和y方向)。
其次，在生产流水线的带动下，平板玻璃依次经过各检测点。在此过程中，最前端的轮廓检测点首先获取整片玻璃的俯视图像，依据机器视觉轮廓处理和分割算法得到整片玻璃的边部区域，即轮廓特征，并将轮廓上的每个像素点映射到传输平台检测区域空间坐标系中。
然后，根据轮廓上每一点到每个边部传感器的空间距离(投影到xy平面)和镜头供应商提供的调焦模型y＝f(x)(x是空间距离，y是调焦参数)，算出每个轮廓点到每个检测点的调焦参数值，形成一张调焦参数查询表，从而完成整块玻璃的调焦参数建模。
最后，待玻璃经过每一个边部检测点时，依照S＝vt+1/2at^2(S是距离，v是初速度，t是时间)和高分辨率编码器信号计算出玻璃边部每个轮廓点经过每个检点的扫描区间时间点，取出相应的调焦参数，通过串口或者网口输入镜头模组进行变焦，从而完成清晰成像。
由于采用了上述技术方案，本发明可利用运动控制建模和全闭环快速变焦技术，以及首创性应用特制沙姆镜头到异形平板玻璃边部成像中，解决了满足工业生产流水线异形平板玻璃边部缺陷实时检测的需求，填补了国内外在异形平板玻璃实时流水线边部缺陷检测领域的空白。
例如，在一个以汽车车窗平板玻璃为例的实施例中，因为汽车车窗的尺寸不规则和多样性，传统成像技术在生产流水线上无法一次性清晰获取玻璃边部的所有特征，按照本发明的方法，将检测传感器布置于传输平台的四周，然后将车窗玻璃放置传输平台上，在产线的传输下，待玻璃完全经过检测点后，玻璃的所有边部成像即可完成。
由于采用了上述技术方案，本发明对生产线的节拍没有任何苛刻的要求，也没有复杂的机械运动结构，只需布置九个检测点，前端布置的轮廓检测点提供玻璃尺寸信息，输入给后面的边部检测点进行动态建模，然后将实时模型参数输入特制光学变焦镜头进行自动调焦，玻璃一次经过即可完成玻璃边部全周向成像，满足了生产线流水速度要求，降低了***复杂度，同时提高了***稳定性，然而成本更低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种异形平板玻璃边部成像方法，其特征在于，包括：
在传输平台检测区域周围设置九个检测点，所述九个检测点包括设置在传输平台检测区域的入料前端的一个轮廓检测摄像头和设置在传输平台检测区域四周的八个边部检测摄像头，且传输平台检测区域的传动侧、操作侧、入料方向前端和后端均分别设置有上下两个所述边部检测摄像头，且位于传动侧和操作侧的四个边部检测摄像头的镜头为符合沙姆定律的镜头；
使平板玻璃在生产流水线的带动下依次经过所述各检测点；
首先，通过轮廓检测摄像头获取整片玻璃的俯视图像，依据机器视觉轮廓处理和分割算法得到整片玻璃的边部区域，即轮廓特征，并将轮廓上的每个像素点映射到传输平台检测区域的空间坐标系中；
然后，根据轮廓上每一点到每个边部传感器的空间距离和镜头的调焦模型y＝f(x)，算出每个轮廓点到每个检测点的调焦参数值，形成一张调焦参数查询表，从而完成整块玻璃的调焦参数建模；
最后，待玻璃经过每一个边部检测点时，依照S＝vt+1/2at^2和编码器信号计算出玻璃边部每个轮廓点经过每个检测点的扫描区间时间点，取出相应的调焦参数，通过串口或者网口输入镜头模组进行变焦，从而完成清晰成像，其中，S是距离，v是初速度，t是时间。
2.根据权利要求1所述的异形平板玻璃边部成像方法，其特征在于，位于传动侧和操作侧的上下两个边部检测摄像头分别用于检测传输平台传动侧和操作侧的边部上下部分，且传动侧的上下两个检测点配置一个共用的光源，操作侧的上下两个检测点配置一个共用的光源。
3.根据权利要求1所述的异形平板玻璃边部成像方法，其特征在于，位于入料方向前端和后端的上下两个边部检测摄像头分别用于检测传输平台入料方向前端和后端的玻璃边部上下部分，前端和后端的每个检测点均分别配置一个独享的光源。
4.根据权利要求1所述的异形平板玻璃边部成像方法，其特征在于，所述方法还包括：对传输平台检测区域建立空间坐标系，依次标定好每个传感器在空间坐标系中的位置。
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