CN207439968U - 一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，其特征在于，检测装置包括设置于待测透明玻璃盖板上的成像相机，成像相机通过光学镜头对准待测透明玻璃盖板表面；光学镜头光轴与待测透明玻璃盖板平面垂直，待测透明玻璃盖板成像区域的四个直角与成像相机CCD的距离偏差低于光学镜头景深的1/5；所述待测透明玻璃盖板整体在光学镜头焦距位置波动距离小于景深的1/4，保证采集的所有图像具有良好、一致的清晰度。此检测装置可在50ms内对单个视场范围内透明玻璃盖板缺陷及位置的检测，不仅减少人力投入，且提高了检测效率；能输出缺陷检测的图像。
Description
技术领域
本实用新型属于透明玻璃盖板缺陷的视觉检测技术领域，涉及一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，具体涉及利用视觉检测识别透明玻璃盖板缺陷并利用光学镜头景深差判断透明玻璃盖板缺陷位于透明玻璃盖板上层或下层的装置。
背景技术
目前，透明玻璃盖板已经越来越广泛地应用在众多电子产品上，如手机、Pad等，每年仅手机上的需求量就有几千万个。但目前透明玻璃盖板的缺陷检测方法还处于人工肉眼识别的阶段，效率、良品率、误判量难以满足业界的需求。尤其是透明玻璃盖板上下表层的异物、刮伤，利用人眼判断时，不仅耗费大量人力，容易出现误判，而且较难区分缺陷位于透明玻璃盖板上表层还是下表层。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置。该装置采用两个光学成像相机、一个光学镜头和一个折反式棱镜完成透明玻璃盖板上下表面缺陷的采集，然后利用计算机软件算法实现透明玻璃盖板缺陷的提取和缺陷处于上下表层的位置判定。
作为一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，检测装置包括设置于待测透明玻璃盖板上的成像相机，成像相机通过光学镜头对准待测透明玻璃盖板表面；光学镜头光轴与待测透明玻璃盖板平面垂直，待测透明玻璃盖板成像区域的四个直角与成像相机CCD的距离偏差低于光学镜头景深的1/5；所述待测透明玻璃盖板整体在光学镜头焦距位置波动距离小于景深的1/4。
优选的，所述置于待测透明玻璃盖板上的成像相机设在待测透明玻璃盖板的上表面上方，成像相机为两台，两台成像相机镜头出射光束交汇于折反棱镜，折反棱镜下方设光学镜头，光学镜头与待测透明玻璃盖板上表面相对应设置。
优选的，经分别调节两个相机成像光路的后截距后，两个成像相机的成像物距差别为待测透明玻璃盖板的厚度。
优选的，所述置于待测透明玻璃盖板上的成像相机分别设在待测透明玻璃盖板的上、下方，各成像相机分别与待测透明玻璃盖板上、下表面相对应设置。
优选的，所述检测装置固定在某一位置，待测透明玻璃盖板安装在一个运动模块上；或待测透明玻璃盖板安装在某一固定位置，检测装置安装在一个运动模块上，以对大幅待测透明玻璃盖板上下表面缺陷成像。
本实用新型的有益效果是：
1.利用此检测装置可以在50ms内实现单个视场范围内透明玻璃盖板缺陷及所处位置的检测，不仅减少人力的投入，而且提高了检测效率；
2.能输出缺陷检测的图像，以供后期检验。
附图说明
图1是检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷装置一种实施例结构示意图；
图2是检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷装置另一种实施例结构示意图。
图中：1是成像相机I，2是成像相机II，3是折反棱镜，4是光学镜头，5是待测透明玻璃盖板，5-1是透明玻璃盖板上表面，5-2是透明玻璃盖板下表面，6是光学镜头I，7是光学镜头II。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但并不作为对本实用新型做任何限制的依据。
如图1所示，为该检测并区分待测透明玻璃盖板上下表面缺陷装置的一种实施方式，其核心部件包括两个分别用于待测透明玻璃盖板上下表面缺陷成像的成像相机I1和成像相机II2，一个折反棱镜3，一个光学镜头4。成像相机I1和成像相机II2分别安装在折反式棱镜3的透射端和反射端(即折反式棱镜的正上方和左侧)。光学镜头4安装在折反式棱镜3的正下方，待测透明玻璃盖板5位于光学镜头4的正下方，通过以上检测装置对待测透明玻璃盖板5的上表面5-1、下表面5-2的缺陷及位置进行检测。其中，光学镜头4的景深范围远小于待测透明玻璃盖板5的厚度；光学镜头4光轴与待测透明玻璃盖板5平面严格垂直，待测透明玻璃盖板5成像区域的四个直角与成像相机I1的CCD的距离偏差低于光学镜头4景深的1/5，保证采集同一幅图像的各个位置具有良好、一致的清晰度；所述待测透明玻璃盖板5整体在光学镜头4焦距位置波动距离小于景深的1/4，保证采集的所有图像具有良好、一致的清晰度。
成像相机用于采集待测透明玻璃盖板缺陷的图像，折反棱镜用于使两路检测光路都进入光学镜头，从而完成对待测透明玻璃盖板缺陷成像。
检测时，检测装置可以固定在某一位置，待测透明玻璃盖板安装在一个运动模块上，或待测透明玻璃盖板安装在某一固定位置，检测装置安装在一个运动模块上，以对大幅待测透明玻璃盖板上下表面缺陷成像。
该方案检测步骤如下：
1)相机安装：安装好检测装置，光学镜头对准垂直待测透明玻璃盖板，并使得待测透明玻璃盖板成像区域的四个直角与成像相机CCD的距离偏差低于光学镜头景深的1/5；
2)相机启动：将两台成像相机分别连接至计算机，启动工控机和两个成像相机，并使得待测透明玻璃盖板整体在光学镜头焦距位置波动距离小于景深的1/4；
3)后截距调整：分别调节两个相机成像光路的后截距，使两个相机成像物距差等于待测玻璃板厚度，保证两个相机分别对待测透明玻璃盖板上下表层分别清晰成像；
4)阈值标定：
(a)两个成像相机同时对带有各种缺陷的待测透明玻璃盖板进行上下表面的图像采集；
(b)对每一幅图像，计算图像任意位置(x，y)的标定灰度梯度向量
(c)根据待测透明玻璃盖板上缺陷的类型，标定出对应缺陷的标定灰度梯度幅值K的阈值T[T min，T max]的范围：
5)扫描成像：两个成像相机同时对待测透明玻璃盖板进行上下表面进行扫描成像；
6)图像二值化：
(a)对每一幅图像，计算图像任意位置(x，y)的实测灰度梯度向量
(b)计算任意图像位置(x，y)处图像实测灰度梯度幅值K：
(c)根据已获得的缺陷灰度梯度阈值范围，若K(x,y)∈T，则图像灰度置为255，像素显示为白色，若则图像灰度置为0，像素显示为黑色：
7)缺陷识别：若图像某位置灰度为白色，则待测透明玻璃盖板在该位置存在缺陷；
8)缺陷上下层定位：相机I1对待测透明玻璃盖板上表层清晰成像，若相机I1采集图像存在缺陷，则说明该缺陷位于待测透明玻璃盖板的上表层；相机II2对待测透明玻璃盖板下表层清晰成像，若相机II2采集图像存在缺陷，则说明该缺陷位于待测透明玻璃盖板的下表层。
不失一般性，本实用新型另一种实施方式如图2所示，检测装置可不用折反式棱镜实现检测，采取两个光学镜头，成像相机I配备光学镜头I6在透明玻璃盖板5上表面5-1正上方布置，对待测透明玻璃盖板5上表面5-1成像，成像相机II配备光学镜头II7在待测透明玻璃盖板5的下表面5-2的正下方布置，对待测透明玻璃盖板5下表面5-2成像。首先调节成像相机I1，成像相机II2的后截距，使成像相机I1对透明玻璃盖板上表面5-1成像，成像相机II2对透明玻璃盖板下表面5-2成像，并分别采集透明玻璃盖板上表面5-1、下表面5-2的图像，利用计算机软件算法计算出图像中缺陷边界灰度的变化阈值，若成像相机I1(成像相机II2)采集图像的某缺陷阈值达到一定程度，则确定此缺陷是在透明玻璃盖板上表面5-1(下表面5-2)位置的缺陷。
该实施方式的实现步骤：
1)相机安装：将两组成像装置(成像相机+光学镜头)分别安装在待测透明玻璃盖板的上、下方，光学镜头对准垂直待测透明玻璃盖板，并使得待测透明玻璃盖板成像区域的四个直角与成像相机CCD的距离偏差低于光学镜头景深的1/5；
2)相机启动：将两台成像相机分别连接至计算机，启动工控机和两个成像相机，并使得待测透明玻璃盖板整体在光学镜头焦距位置波动距离小于景深的1/4；
3)调节相机物距：使其中一个成像相机通过光学镜头对待测透明玻璃盖板上表面清晰成像，另一个成像相机通过光学镜头对待测透明玻璃盖板下表面清晰成像；
4)阈值标定：
(a)两个成像相机同时对带有各种缺陷的待测透明玻璃盖板进行上下表面的图像采集；
(b)对每一幅图像，计算图像任意位置(x，y)的标定灰度梯度向量
(c)根据待测透明玻璃盖板上缺陷的类型，标定出对应缺陷的标定灰度梯度幅值K的阈值T[T min，T max]的范围：
5)扫描成像：两个成像相机同时对待测透明玻璃盖板进行上下表面进行扫描成像；
6)图像二值化：
(a)对每一幅图像，计算图像任意位置(x，y)的实测灰度梯度向量
其中，F为图像的灰度值，(x，y)为图像的坐标位置，gsx为x方向的实测灰度梯度量，gsy为y方向的实测灰度梯度量：
(b)计算任意图像位置(x，y)处图像实测灰度梯度幅值K：
(c)根据已获得的缺陷灰度梯度阈值范围，若K(x,y)∈T，则图像灰度置为255，像素显示为白色，若则图像灰度置为0，像素显示为黑色：
7)缺陷识别：若图像某位置灰度为白色，则待测透明玻璃盖板在该位置存在缺陷；
8)缺陷上下层定位：相机I1对待测透明玻璃盖板上表层清晰成像，若相机I1采集图像存在缺陷，则说明该缺陷位于待测透明玻璃盖板的上表层；相机II2对待测透明玻璃盖板下表层清晰成像，若相机II2采集图像存在缺陷，则说明该缺陷位于待测透明玻璃盖板的下表层。
本实用新型并不局限于上述实施例，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本实用新型的保护范围内。
Claims (5)
1.一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，其特征在于，检测装置包括设置于待测透明玻璃盖板上的成像相机，成像相机通过光学镜头对准待测透明玻璃盖板表面；光学镜头光轴与待测透明玻璃盖板平面垂直，待测透明玻璃盖板成像区域的四个直角与成像相机CCD的距离偏差低于光学镜头景深的1/5；所述待测透明玻璃盖板整体在光学镜头焦距位置波动距离小于景深的1/4。
2.根据权利要求1所述的一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，其特征在于，所述置于待测透明玻璃盖板上的成像相机设在待测透明玻璃盖板的上表面上方，成像相机为两台，两台成像相机镜头出射光束交汇于折反棱镜，折反棱镜下方设光学镜头，光学镜头与待测透明玻璃盖板上表面相对应设置。
3.根据权利要求1所述的一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，其特征在于，经分别调节两个成像相机成像光路的后截距后，两个成像相机的成像物距差别为待测透明玻璃盖板的厚度。
4.根据权利要求1所述的一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，其特征在于，所述置于待测透明玻璃盖板上的成像相机分别设在待测透明玻璃盖板的上、下方，各成像相机分别与待测透明玻璃盖板上、下表面相对应设置。
5.根据权利要求1所述的一种检测并区分透明玻璃盖板上下表面缺陷的装置，其特征在于，所述检测装置固定在某一位置，待测透明玻璃盖板安装在一个运动模块上；或待测透明玻璃盖板安装在某一固定位置，检测装置安装在一个运动模块上，以对大幅待测透明玻璃盖板上下表面缺陷成像。
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| CN109883653A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-06-14 | 苏州端景光电仪器有限公司 | 一种自聚焦透镜光学后截距的静态测试装置及方法 |
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