DE112014004645T5

DE112014004645T5 - System und Verfahren zur Inspektion feuchter Kontaktlinsen

Info

Publication number: DE112014004645T5
Application number: DE112014004645.0T
Authority: DE
Inventors: Soon Wei Wong; Sergey Smorgon; Wen Sen Zhou; Kundapura Parameshwara Srinivas
Original assignee: EMAGE VISION Pte Ltd
Current assignee: EMAGE VISION Pte Ltd
Priority date: 2013-10-08
Filing date: 2014-10-08
Publication date: 2016-08-18
Also published as: WO2015053712A8; WO2015053712A1; SG11201602776PA; US20200074620A1; TW201522933A; KR20160094372A; KR102166189B1; SG10201912059UA; US20170011507A1; JP2016540994A; MY187200A; US10489901B2; TWI698628B; JP6654139B2; SG10201802916QA; US10949963B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Inspektionssystem und insbesondere ein System und ein Verfahren zur Inspektion feuchten Kontaktlinsen, vorzugsweise in einer automatisierten Linsenfertigungsanlage. Das Inspektionssystem ermöglicht die Erfassung von Mehrfachbildern einer Kontaktlinse durch Verwendung von mehreren Kameras, wobei jede mit einer individuell angepassten optischen Einheit ausgestattet ist, welche Wellenlängenfilter verwenden kann und wobei die Kontaktlinse durch Mehrfachbelichtungsmodule beleuchtet wird, welche jeweils für eine unterschiedliche Wellenlänge oder eine unterschiedliche Polarisierung konfiguriert sind und ausgelöst werden, um die Beleuchtung zum selben Zeitpunkt oder zu Zeitpunkten im selben Zeitabschnitt zu blitzen. Geeignete Filter, die in dem optischen Modul für jede Kamera verwendet werden, gewährleisten geeignete Bilder bei unterschiedlichen Beleuchtungswellenlängen, insbesondere wenn alle Beleuchtungen zur selben Zeit geblitzt werden. Die aus dieser Konfiguration erhaltenen und untersuchten Bilder ermöglichen eine Verbesserung der Inspektionsmethoden mit einem erhöhten Grad an Verlässlichkeit und Qualität.

Description

Technischer Bereich:
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren für die Inspektion feuchter Kontaktlinsen, vorzugsweise in einer automatischen Fertigungsanlage. Die Inspektionseinheit stellt ein System mehrerer Kameras mit hochauflösenden bildgebenden Sensoren zur Verfügung, die eingerichtet sind, um das Aufnehmen von Bildern unter Verwendung mehrerer Inspektionskanäle zu ermöglichen, wobei jeder Kanal aus mindestens einer Kamera mit einem individuell angepassten optischen Modul und einem Beleuchtungsmodul für das Hervorheben der zu inspizierenden Kontaktlinse besteht. Das optische Modul kann für jeden Kanal des Weiteren Strahlenteiler und damit in Verbindung stehenden Linsenkomponenten umfassen, um die Lichtstrahlen aufzubereiten, um Dunkelfeld- oder Hellfeldbilder zu erzielen abhängig davon, welche Defekte inspiziert werden sollen. Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Inspektion der genannten Bilder, die durch den genannten Kanal, der für bestimmte Defekttypen eingerichtet ist, zur Verfügung, das die Inspektionsqualität deutlich erhöht.
Hintergrund der Erfindung:
Kontaktlinsen werden weitverbreitet verwendet und die große Nachfrage hat es erforderlich gemacht, sowohl Standard- als auch kosmetische Linsen in großer Anzahl in sehr hoher Qualität herzustellen. Es ist eine allgemein bekannte Tatsache, dass Linsen, die in einer automatischen Fertigungsanlage hergestellt werden, zuverlässiger sind als die, die durch ein manuelles Produktionssystem hergestellt werden, welches unter unvorhersehbaren Problemen leidet. Es ist auch allgemein anerkannt, dass Überwachungssysteme ein wesentlicher Teil einer automatisierten Fertigungsanlage zur Inspektion von Linsen sind und eine beständige und hohe Qualität des Inspektionsverfahrens aufrechterhalten, um Produkte mit Premiumqualität an die Kunden zu liefern. Die regelmäßige Verbesserung von Parameter und die Erzeugung von Konfigurationsdateien, die Inspektionscharakteristika für verschiedene Kontaktlinsenmodelle enthalten, ermöglicht eine flexible Anpassung des Inspektionssystems an verschiedene Sorten von Linsen. Kontaktlinsen sind für die Verwendung im menschlichen Auge nicht nur zur Korrektur des Sehens beabsichtigt, sondern auch, um die kosmetische Wirkung des Auges durch das Aufdrucken von Designs auf die Kontaktlinse zu verbessern. Daher muss eine große Sorgfalt aufgewendet werden, um sicherzustellen, dass sie defektfrei sind. Diese Kontaktlinsen werden in großen Mengen in einer automatisierten Fertigungsanlage hergestellt. Um sicherzustellen, dass jede der Linsen gemäß den strengen Qualitätskontrollstandards hergestellt wird, ist es wesentlich, dass die Linsen kurz vor der Verpackung unter Verwendung automatisierter Inspektionsverfahren inspiziert werden.
Vor der Verpackung werden die Kontaktlinsen in Linsenhalter gelegt, die durchsichtig sind. Jeder Halter hält eine Linse, die üblicherweise in eine flüssige Lösung eingetaucht ist. Die feuchte Linse im Halter wird inspiziert, während der Linsenträger sich in einer automatisierten Fertigungsanlage entlang des Förderbands bewegt. Um den Durchsatz der Fertigungsanlage zu erhöhen, ist es wesentlich, dass die Linsen so schnell wie möglich inspiziert werden.
Der verwendete Halter sollte vorzugsweise aus Klarglas ohne Beschichtung auf der Oberfläche der Unterseite hergestellt sein. Wenn die Oberfläche der Unterseite des Halters beschichtet ist, kann dies zu Abbildungen mit ungleichem Hintergrund führen.
Die üblicherweise zur Inspektion feuchter Kontaktlinsen verwendeten Techniken sind Hellfeldbildgebung, Dunkelfeldbildgebung und Bilder, die unter Beleuchtung im infraroten Lichtbereich aufgenommen worden sind. Es gibt verschiedene Arten der Beleuchtung, die Halogenlampen, Xenonlampen, Beleuchtung unter Verwendung von LEDs, etc. verwenden. Bei Verwendung verschiedener Beleuchtungen können verschiedene Arten von Defekten verstärkt werden, was dazu führt, dass die aufgenommenen Bilder es einfach erlauben, sehr kleine Arten von Defekten zu detektieren, wodurch eine falsche Aussortierung minimiert wird.
Das US-Patent 6,765,661 des Stands der Technik offenbart die Verwendung kombinierter Hellfeldabbildung und Dunkelfeldabbildung, um eine gute Qualität der Inspektion von Defekten zur Verfügung zu stellen. Es ist jedoch aus dem späteren Patenten desselben Erfinders ( US-Patente 7,663,742 und 7,855,782 des Stands der Technik) ersichtlich, dass die Verwendung von Hellfeldbildgebung in Kombination mit Dunkelfeldbildgebung allein nicht ausreichend ist, um umfassend alle Arten von Defekten in einer Kontaktlinse zu inspizieren.
Die US Patente 7,855,782 und 7,663,742 des Stands der Technik offenbaren die Verwendung der Kombination von Phasenkontrastbildgebung zusammen mit entweder Hellfeldbildgebung oder Dunkelfeldbildgebung, um alle Arten von Defekten wie die Genauigkeit der Größe, Oberflächendefekte, Tränen, periphere Risse, Einschlüsse wie Blasen und Fremdkörper sowie kleine Defekte an den Kanten der Kontaktlinsen zu inspizieren.
In den oben diskutierten Erfindungen des Stands der Technik wird eine monochromatische Lichtquelle zusammen mit Strahlenteilern und anderen optischen Elementen verwendet, um das Licht in Nebenstrahlen aufzuteilen, und einer der Nebenstrahlen wird für die Phasenkontrastbildgebung verwendet, während der andere entweder für Hellfeldbildgebung oder Dunkelfeldbildgebung verwendet wird. Durch das sequenzielle Umschalten der Lichtquelle auf entweder Hellfeldbildgebung oder Dunkelfeldbildgebung wird zusammen mit der Phasenkontrastbildgebung eine vollständige Inspektion der Kontaktlinse erreicht. Dies ist zeitaufwändig und für parasitäre Effekte zwischen der Beleuchtung und externem Licht anfällig. Des Weiteren macht es die Verwendung eines Halters mit einer flachen Oberfläche der Unterseite schwierig, wiederholbar die Kante des zu inspizierenden Objekts zu lokalisieren, da sie auf dem Halter umherwandern kann. Das Fehlen von Tiefenschärfe wirkt sich auch auf die Schärfe des Bilds in einigen Bereichen der Kontaktlinse aus, was die Fähigkeit der Kantendetektion und die anschließende Inspektion von Defekten beeinflusst.
Es gibt daher ein Bedürfnis, mehrere hochauflösende Bilder der Kontaktlinse unter Verwendung mehrerer Kameras für die Inspektion unter verschiedener Beleuchtung, Wellenlängen, unterschiedlicher Polarisation aufzunehmen und dazu in der Lage zu sein, die Beleuchtung und die Kameraverschlüsse nach Wahl des Verwenders zum selben Zeitpunkt oder verschiedenen Zeitpunkten auszulösen, ohne die Bildqualität zu opfern. Dies ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.
Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung:
Die vorliegende Erfindung löst das Problem durch das Bereitstellen einer Vorrichtung in der Form einer Systemarchitektur, die sich dafür eignet für das Hinzufügen oder Entfernen von Inspektionsstationen eingerichtet zu sein, ohne zu viel Platz in Anspruch zu nehmen, und wobei die Notwendigkeit, das Objekt von einer Inspektionsstation zur nächsten zu bewegen, vermieden wird, wodurch sich die Inspektionszeit deutlich verringert und der Durchsatz der Fertigungsanlage erhöht wird.
In einem Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung für die Aufnahme mehrerer Bilder einer Kontaktlinse unter Verwendung mehrerer monochromer Kameras zur Verfügung gestellt, wobei jede mit einem individuellen optischen Modul ausgestattet ist, welches Filter für verschiedene Wellenlängen verwendet oder nicht verwendet. Der zu inspizierende Gegenstand (die Kontaktlinse) wird durch mehrere Beleuchtungsmodule beleuchtet, wobei jedes für eine andere Wellenlänge oder eine andere Polarisation eingerichtet ist und ausgelöst werden kann, um die Beleuchtung zu verschiedenen Zeiten oder zum selben Zeitpunkt in der Zeitzone einzublitzen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme mehrerer Abbildungen einer Kontaktlinse unter Verwendung mehrerer monochromer Kameras zur Verfügung, wobei jede mit einem individuell angepassten optischen Modul ausgestattet ist, das verschiedene Wellenlängenfilter verwendet oder nicht verwendet. Das zu inspizierende Objekt (die Kontaktlinse) wird durch mehrere Beleuchtungsmodule beleuchtet, wobei jedes für eine andere Wellenlänge oder eine andere Polarisation eingerichtet ist und ausgelöst wird, um die Beleuchtung zu verschiedenen Zeiten oder zum selben Zeitpunkt in der Zeitzone einzublitzen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung erlaubt das System die simultane Aufnahme mehrerer Dunkelfeld-, Hellfeldbilder und Hochkontrastbilder des Objekts oder unterschiedlich beleuchtete Bilder des Objekts von Kameras mehrerer Inspektionsstationen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung erlaubt das System die separate Aufnahme mehrerer, Dunkelfeld-, Hellfeldbilder und Hochkontrastbilder des Objekts oder unterschiedlich beleuchtete Bilder des Objekts von Kameras von mehreren Inspektionsstationen durch das selektiven Blitzen des jeweils erforderlichen Beleuchtungsmoduls zu verschiedenen Zeitpunkten.
In noch einem weiteren Aspekt der Erfindung stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Aufnahme und Inspektion mehrerer Bilder des Objekts zur Verfügung, das in verschiedenen Formen von Objektträgern gehalten wird.
In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufnahme und Inspektion mehrerer Bilder des Objekts zur Verfügung, die bedruckte, gefärbte oder einfach transparente Kontaktlinsen sind.
Weitere Details und Vorteile der Erfindung können aus der folgenden Beschreibung und den Abbildungen abgeleitet werden.
Kurze Beschreibung der Abbildungen:
Es wird hilfreich sein, die vorliegende Erfindung weiter mit Hinweis auf die angefügten Abbildungen zu beschreiben, die mögliche Anordnungen der Erfindung illustrieren. Andere Anordnungen der Erfindung sind möglich und entsprechend soll die Spezifität der angefügten Abbildungen nicht so verstanden werden, als dass sie die Allgemeinheit der vorangehenden Beschreibung der Erfindung aufheben.
1 zeigt ein Inspektionssystem gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren Beleuchtungsmodulen und mehreren Kameras.
2 zeigt einen anderen Linsenhalter für die Trockenlinseninspektion üblicherweise nach dem Formprozess.
3 zeigt einen weiteren Halter mit einer flachen Oberfläche auf der Unterseite, der üblicherweise eine Flüssigkeit enthält (nicht gezeigt).
4 zeigt einen Graphen der spektralen Sensitivität typischer Beleuchtungsvorrichtungen der Wellenlänge 1, 2 & 3 (WL1, WL2 und WL3) der vorliegenden Erfindung.
5 zeigt eine Tabelle der typischen Defekte, die üblicherweise in den drei verschiedenen Beleuchtungskanälen durch drei verschiedene Wellenlängen der Beleuchtung inspiziert werden (beispielsweise emittieren die Beleuchtungsmodule Licht mit Wellenlängen von 650 nm, 550 nm & 450 nm).
6 zeigt das Inspektionsflussdiagramm für das System der vorliegenden Erfindung.
7 zeigt die Kante einer normalen Linse, die im Schritt 102 des Inspektionsflussdiagramms lokalisiert wird.
8 zeigt die entfaltete Abbildung eines Teils A der Abbildung der Linse aus Schritt 102.
9 zeigt die Abbildung eines kleinen Teils, das aus dem entfalteten Teil der 8 extrahiert wurde.
10 zeigt die Abbildung der 9 nach Binärisierung.
11 zeigt die Kante der umgedrehten Linse, die im Schritt 102 des Inspektionsflussdiagramms lokalisiert wurde.
12 zeigt die entfaltete Abbildung eines Teils B der Abbildung der Linse des Schritts 102.
13 zeigt die Abbildung eines kleinen Teils, der aus der entfalteten Abbildung in 12 extrahiert wurde.
14 zeigt die Abbildung der 13 nach Binärisierung.
15 zeigt eine Dunkelfeldabbildung einer normalen Linse.
16 zeigt eine vergrößerte Abbildung des Teils C der Dunkelfeldabbildung der 15.
17 zeigt eine Hellfeldabbildung einer normalen Linse.
18 zeigt eine vergrößerte Abbildung eines Teils E der Hellfeldabbildung der 17.
19 ist die Abbildung, die sich nach der Überlagerung der Abbildungen in 16 und 18 ergibt.
20 zeigt eine Dunkelfeldabbildung einer umgedrehten Linse.
21 zeigt eine vergrößerte Abbildung eines Teils D der Dunkelfeldabbildung der 20.
22 zeigt eine Hellfeldabbildung der umgedrehten Linse.
23 zeigt eine vergrößerte Abbildung eines Teils F der Hellfeldabbildung der 22.
24 ist die Abbildung, die sich nach der Überlagerung der Abbildungen in 21 und 23 ergibt.
25 zeigt die Hellfeldabbildung einer Linse mit Tränendefekten.
26 zeigt eine entfaltete Abbildung des Kantenbereichs der Linse aus 25.
27 zeigt eine Abbildung einer Linse mit einem Lückendefekt.
28 zeigt eine entfaltete Abbildung des Kantenbereichs der Linse aus 27.
29 zeigt eine vergrößerte Abbildung des Bereichs, in dem der Lückendefekt vorhanden ist.
30 zeigt eine Abbildung einer Linse mit einem doppelten Kantendefekt.
31 zeigt eine entfaltete Abbildung des Kantenbereichs der Linse aus 30.
32 zeigt eine vergrößerte Abbildung des Bereichs; in dem der Doppelkantendefekt vorhanden ist.
33 zeigt eine Abbildung einer Linse mit einem nicht zirkulären Defekt.
34 zeigt eine entfaltete Abbildung des Randbereichs der Linse aus 33.
35 und 36 zeigen jeweils eine Dunkel- und Hellfeldabbildung einer Linse mit Blasendefekten.
37 zeigt eine Tabelle, die Abbildung bei verschiedenen Grenzwerten für den Bereich X1 und den Bereich X2, die in der 35 und 36 gezeigt werden, wiedergibt.
38 zeigt eine Verteilungskurve von weißen zu schwarzen Pixelverhältnissen in der X-Achse und die Anzahl der Proben in der Y-Achse.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung:
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine bevorzugte Ausführungsform mit Bezug auf die erwähnten Abbildungen beschrieben.
Das System der vorliegenden Erfindung verwendet mehrere Kameras und optische Module, um hochauflösende Bilder des Objekts, das unter Verwendung mehrerer Beleuchtungsmodule beleuchtet wird, aufzunehmen. Die Beleuchtungsmodule weisen unterschiedliche Wellenlängen auf und können auch unterschiedliche Polarisation aufweisen. Durch die Verwendung unterschiedlicher Beleuchtungswellenlängen ist das System bei der Bildaufnahme gegenüber parasitären Effekten zwischen den Beleuchtungen resistent, insbesondere wenn sie geblitzt werden oder zum selben Zeitpunkt während der Bildaufnahme ausgelöst werden. Das System kann auch Farbfilter enthalten, um andere Lichtwellenlängen mit Ausnahme der Filterwellenlänge auszuschließen. Das System der Verhinderung der Interferenz zwischen den aufgenommenen Abbildungen erzeugt Abbildungen, die Fehler verstärkt zeigen. So werden Qualitätsabbildungen erhalten, die die Qualität der Inspektion sowohl im Hinblick auf die Genauigkeit als auch auf die Inspektionsgeschwindigkeit deutlich erhöhen.
Des Weiteren ist gefunden worden, dass in Systemen des Stands der Technik die Tiefenschärfe ein Merkmal ist, das häufig beeinträchtigt ist. Das Endergebnis von Abbildungen, die mit Systemen aufgenommen werden, die eine geringere Tiefenschärfe verwenden, wie sie im Stand der Technik gefunden werden, ist ein Fehlen der Klarheit kleiner Defekte, die in Bereichen der aufgenommenen Abbildung gefunden werden, die außerhalb des Bereichs der Tiefenschärfe fallen. Abhängig von den optischen Anpassungen, die für spezifische Produkttypen vorgenommen werden, erscheinen Abbildungen von Kontaktlinsen in bestimmten Regionen scharf und in anderen Regionen verschwommen. Die ungenaue Messung von Defekten führt dazu, dass fehlerhafte Linsen in den Markt gelangen. Des Weiteren ist es gefunden worden, dass eine größere Tiefenschärfe bei Mehrkamerasystemen eine große Herausforderung darstellt.
Das optische System der vorliegenden Erfindung ist entworfen worden, um eine Tiefenschärfe aufzuweisen, die fast genau der Biegung der Linse entspricht. Der gebogene Tiefenschärfenbereich hilft beim Aufnehmen scharfer Abbildungen des gesamten Profils der Linse. Die Auffindung des Objekts im Halter ist schneller, da die gesamte Linse gut fokussiert ist unabhängig davon, ob der Halter zum Halten der Linse eine gekrümmte Vertiefung oder eine flache Vertiefung aufweist. Die sich ergebende Abbildung macht, wenn sie von einem Nutzer visualisiert wird oder durch ein Computerprogramm analysiert wird, Tränen, Blasen, Schnitte und Defekte mit Kontrast leicht sichtbar und nachweisbar.
Wie in der 1 gezeigt, verwendet das System der vorliegenden Erfindung „N” Beleuchtungsmodule und „N” Kameras, einen besonders ausgestalteten Halter, Strahlenteiler für das Leiten des Lichts von dem Beleuchtungsmodul zu der Kontaktlinse und dann zu der entsprechenden Kamera durch besonders ausgestaltete optische Module für jede Kamera, die von der Art des Merkmals abhängen, das inspiziert werden soll.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Beleuchtungsmodule gleichzeitig geblitzt, um mehrere Abbildungen gleichzeitig zu erhalten. Geeignete Wellenlängenfilter werden verwendet, um jedwede parasitären Effekte zu eliminieren. Das System verwendet monochrome Kameras, um höher aufgelöste Bilder zu erreichen. Des Weiteren können die verschiedenen Beleuchtungsmodule zu verschiedenen Zeitintervallen geblitzt werden und die verschiedenen Kameras sind mit den Beleuchtungsblitzpulsen synchronisiert, um Abbildungen zu erfassen. In einigen Fällen gibt es ein Erfordernis dafür zeitliche Verzögerungen vor dem Erfassen des Bilds einzuführen, um den Intensitätsanforderungen der Abbildung zu entsprechen. Verzögerungen werden üblicherweise für die Kameraverschlussauslöser eingebaut, wenn die Zeit, die die Beleuchtung benötigt, um eine maximale Intensität zu erreichen, langsamer ist. Beispielsweise neigen Abbildungen abhängig vom Zeitpunkt, an dem der Verschluss ausgelöst wird dazu, dann zu verschwimmen oder schwach zu werden, wenn die Kameras zum selben Zeitpunkt wie die Beleuchtung ausgelöst werden. Um eine Abbildung gleichmäßiger Intensität zu ermöglichen, ist es bevorzugt, dass der Kameraverschluss mindestens um 50 ms verzögert wird, um es der Lichtintensität zu erlauben, ihren Sättigungspunkt zu erreichen, wonach der Kameraverschluss ausgelöst wird. Diese Technik führt zu gleichmäßigen Abbildungen, obwohl es das Ergebnis dieses Verfahrens ist, dass der Beleuchtungsblitzimpuls üblicherweise länger als der Kameraverschlussimpuls ist. Der Beleuchtungskontrollmechanismus wird nicht gezeigt, da er außerhalb des Schutzumfangs dieser Erfindung liegt.
Die Optik jeder der „N2”-Kanäle ist unterschiedlich ausgestaltet, um auf die unterschiedlichen Beleuchtungscharakteristika des Objekts zugeschnitten zu werden. Das Beleuchtungssystem ist unter Verwendung von Beleuchtungsmodulen unterschiedlicher Wellenlänge eingerichtet, um Dunkelfeld- oder Hellfeldabbildungen zu erzeugen. Die Auswahl der Beleuchtung kann für verschiedene Arten der Defekte unterschiedlich sein. In solchen Fällen kann die Anzahl der Kameras und der damit in Verbindung stehenden individuell angepassten Optiken und Beleuchtungen erhöht werden, um auf die spezifische Defekttypen angepasst zu werden, die bei bestimmten Lichtwellenlängen und Vergrößerungen besser verstärkt werden. Des Weiteren kann im Hinblick auf das Verfahren der Bilderfassung, das entweder unabhängig voneinander oder gleichzeitig erfolgt, dieses evaluiert werden, um eine optimale Abbildung des spezifischen Defekts zu erreichen.
In einer alternativen Ausführungsform können die monochromen Kameras durch Farbkameras ersetzt werden, um farbige Abbildungen bei niedrigerer Auflösung zu erhalten. Die erfassten farbigen Abbildungen eignen sich für die Extraktion in drei verschiedenen Farben, die unter Verwendung geeigneter Algorithmen weiter analysiert werden können, um Defekte in den extrahierten Abbildungen zu detektieren.
Es sollte erwähnt werden, dass die vorliegenden Erfindung auf ein Abbildungssystem gerichtet ist, das mehrere Abbildungsvorrichtungen und Beleuchtungen verwendet, um hochgenaue und scharf fokussierte Abbildungen des Objekts (der Kontaktlinse) zu ermöglichen. Nur dann ist die genannte Abbildung für den effizienten Nachweis kleinster Merkmale oder Defekte in der Kontaktlinse, die Tränen, Schnitte, Blasen, Einschlüsse, Risse, Verformungen, Größenfehler und Fremdmaterialkontamination umfassen aber nicht darauf beschränkt sind, geeignet.
Das System der vorliegenden Erfindung erlaubt die Aufnahme mehrerer Hellfeld-, Dunkelfeld- und Hochkontrastabbildungen. Die Kontaktlinse, die inspiziert werden soll, wird in einem Glashalter gehalten und in einer Flüssigkeit suspendiert. Der Halter wird vorzugsweise aus Klarglas ohne Beschichtung an der Oberfläche der Unterseite hergestellt, um jedwede Inkonsistenz bei der erfassten Abbildung zu verhindern. Nicht gleichmäßige Abbildungen werden erhalten, wenn ein Glashalter mit einer Beschichtung am Boden verwendet wird. Aus diesem Grund wird empfohlen, dass ein Klarglashalter ohne irgendwelche Beschichtungen an der Oberfläche der Unterseite verwendet wird. Unabhängig von der Ausgestaltung des Halters, in dem die Kontaktlinse in Flüssigkeit suspendiert ist, ist das optische System so ausgestaltet, dass es eine Tiefenschärfen aufweist, die der Biegung der Kontaktlinse nahezu entspricht. Wenn beispielsweise der Halter der Linse einen inneren Radius von 14 mm aufweist und die Linse einen Radius von 8 mm aufweist, ist das optische System so ausgestaltet, dass es eine gebogene Schärfentiefe des Radius von 11 mm aufweist, was sicherstellt, dass die gesamte Linse im Fokus liegt. Die gebogene Schärfentiefe erlaubt die Auffindung der Linse, selbst dann wenn sie leicht aus dem Zentrum der optischen Achse verschoben ist.
Der Halter, in dem die Kontaktlinse positioniert ist, enthält eine Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser oder eine Salzlösung oder eine ähnliche durchsichtige Lösung. Der Halter wird üblicherweise so ausgestaltet, dass die Kontaktlinse automatisch an seiner unterem Ende zentriert wird. Es können jedoch unterschiedliche Haltertypen verwendet werden, um die Linse zu halten, aber aufgrund des gebogenen Profils der in das optische Modul eingebauten Tiefenschärfe ist die gesamte Linse im Fokus. Der Halter kann als Einzelvorrichtung verwendet werden oder kann Teil eines größeren Mechanismus sein, der mehrere Halter umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung hält der Halter die Linse auf dem Kopf stehend wie in der 2 gezeigt. Linsen, die auf solchen Haltern positioniert sind, sind üblich in Formen, die verwendet werden, um die Linsen herzustellen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein Standardhalter verwendet, um die Linse unter dem Inspektionssystem zu positionieren. Der Halter hat eine flache Unterseitenoberfläche, wie in der 3 gezeigt, und die Linse ist innerhalb des Halters in einer Flüssigkeit (nicht gezeigt) suspendiert.
Detaillierte Beschreibung der Abbildungen:
Mit Bezug auf 1 besteht das Inspektionssystem aus mehreren Kameras 1, 2, 3 bis zu einer Anzahl von N, die zusammen mit optischen Modulen 5, 6, 7 bis zu einer Anzahl N2 befestigt sind. Die Kameras sind vorzugsweise monochrome Kameras, um hochauflösende Abbildungen aufzunehmen. Farbkameras können auch anstelle der 5, 6, 7 und N Sensoren verwendet werden, aber die Bildauflösung ist im Vergleich zu monochromen Kameras derselben Auflösung niedriger.
Der Fachmann wird erkennen, dass sowohl monochrome als auch Farbkameras in dem System verwendet werden können, um dem Zweck der Erfindung zu dienen. Die Anordnung der optischen Module 5, 6, 7 bis zu N2 variiert abhängig von der Art der Defekte, die aufgenommen werden sollen und der Art der Beleuchtung, die verwendet werden soll.
Die Beleuchtungsmodule 14, 15, 16 bis zu N5 sind für verschiedene Lichtwellenlängen WL1, WL2, WL3 etc. eingerichtet, um die unterschiedlichen in der Tabelle der gezeigten Defekte hervorzuheben. Weitere solche Beleuchtungsmodule können des Weiteren mit geeigneten optischen Modulen zusammengenommen werden, um den Nachweis neuer Arten von Defekten zu ermöglichen. Grundsätzlich kann das Inspektionssystem abhängig von den Anfordernissen durch das Hinzufügen neuer Inspektionskanäle wie erforderlich eingerichtet werden. Die Strahlenteiler 11, 12, 13 bis zu N4 lenken das Licht einer bestimmten Wellenlänge, das aus den Beleuchtungsmodulen 14, 15 oder 16 bis zu N5 austritt, zu den Kontaktlinsen 18, die in dem Halter 17 suspendiert sind, ab. Die Strahlenteiler 8, 9, 10 bis zu N3 leiten das durch die unter Inspektion stehende Linse 18 geleitete Licht zu den individuell angepassten optischen Module 5, 6, 7 bis zu N2 hin. Schließlich werden Bilder durch die Kameras 1, 2, 3 bis zu N aufgenommen, nachdem sie durch die optischen Module 5, 6, 7 bis zu N2 aufbereitet worden sind. Tatsächlich werden N Abbildungen mit verschiedenen Charakteristika für die Inspektion von verschiedenen Merkmalen in den Kontaktlinsen aufgenommen.
Der zuvor beschriebene Halter 17 besteht aus monochromatischen Linsen und weist keine Beschichtung auf seiner Oberfläche auf, um die Abbildungsverzerrung zu minimieren.
In der bevorzugten Ausführungsform weist der Halter 17, der die Kontaktlinse 18 in einer Flüssigkeit eingetaucht enthält (nicht gezeigt), eine gekrümmte Bodenoberfläche auf, um dem Profil der inspizierten Kontaktlinse zu entsprechen.
In einer weiteren Ausführungsform wie in der gezeigt kann der Halter vom umgedrehten Typ 19 sein, der für die Inspektion der Linse im trockenen Zustand unmittelbar nach dem Formungsprozess geeignet ist.
In einer weiteren Ausführungsform wie in der 3 gezeigt kann der Halter 20 eine Oberfläche an der Unterseite aufweisen, die vom flachen Typ ist, welche auch für die Inspektion feuchter Linsen geeignet ist.
Die 4 zeigt die spektrale Sensitivität der drei Beleuchtungsmodule, die Licht mit drei verschiedenen Wellenlängen zur Verfügung stellen. WL1 hat einen Bereich von 400 nm bis 500 nm. Typischerweise ist WL1 für 430 nm eingerichtet. WL hat einen Bereich von 500 nm bis 600 nm. Typischerweise ist WL2 für 550 nm eingerichtet. WL3 hat einen Bereich von 600 nm bis 700 nm. Typischerweise ist WL3 für 650 nm eingerichtet.
Das aus dem Beleuchtungsmodul 14 austretende Licht weist eine Wellenlänge WL1 auf, welche einen Bereich von 400 nm bis 500 nm aufweist. Typischerweise ist WL1 für 450 nm eingerichtet. Dieses Licht umfasst gestreute und reflektierte Lichtstrahlen, welche eine Dunkelfeldabbildung erzeugen. Dunkelfeldabbildungen lassen Defekte mit sehr niedrigem Kontrast hervortreten und in bestimmten Fällen werden auch Defekte ohne Kontrast verstärkt. Licht aus dem Beleuchtungsmodul 14 wird durch den Strahlenteiler 11 auf die optische Linse 18 abgelenkt, die innerhalb des Halters 17 in Flüssigkeit eingetaucht ist. Der Strahlenteiler 8 lenkt das Licht, das aus der optischen Linse austritt, auf den optischen Filter 5 des Bildgebungssystems um, welches die Kamera 1 umfasst. Die Spalte 4 der Tabelle in der fasst die Defekte zusammen, die durch den ersten Inspektionskanal, welcher Licht der Wellenlänge WL1 verwendet, abgedeckt werden.
Das Licht, das aus dem Beleuchtungsmodul 15 austritt, weist eine Wellenlänge WL2 auf, welche einen Bereich von 500 nm bis 600 nm umfasst. Üblicherweise ist WL2 für 550 nm eingerichtet und es hebt Defekte hervor, um Abbildungen mit hohem Kontrast zu erzeugen. Die Kamera 2 ist mit kleiner Blende eingerichtet, um als Ergebnis der Beleuchtung Abbildungen zu erfassen, die durch den Lichtkopf 15 mit der Wellenlänge WL2 zur Verfügung gestellt werden. Bei kleineren Blenden ist die Beleuchtung der optischen Linse in einem sehr engen Winkeln und dies hilft bei den meisten Defekten dabei, Bilder mit gutem Kontrast aufzunehmen. Licht aus dem Beleuchtungsmodul 15 wird durch den Strahlteiler 12 auf die Kontaktlinse gelenkt, die innerhalb des Halters 17 in Flüssigkeit eingetaucht ist. Der Strahlenteiler 9 lenkt das Licht, das aus der Kontaktlinse austritt, zum optischen Filter 6 des bildgebenden Systems um, das die Kamera 2 umfasst. Spalte 3 der Tabelle in 5 fasst die Defekte zusammen, die durch den zweiten Inspektionskanal, der die Wellenlänge WL2 verwendet, abgedeckt werden.
Das Beleuchtungsmodul 16 kann für die Wellenlänge WL3 eingerichtet sein, welche einen Bereich von 600 nm bis 700 nm aufweist. Typischerweise ist WL3 für 650 nm eingerichtet. Das Licht dieser Wellenlänge hebt Defekte hervor, um Hellfeldabbildungen zu erzeugen, während das optische System die Strahlen durch die Kontaktlinse führen, wodurch entweder parallele, auseinanderlaufende oder zusammenlaufende Strahlen erzeugt werden. Das Licht aus dem Beleuchtungsmodul 16 wird durch den Strahlenteiler 13 auf die Kontaktlinse 18 gelenkt, die im Halter 17 in Flüssigkeit eingetaucht sein kann. Der Strahlenteiler 10 lenkt das Licht, das aus der Kontaktlinse austritt, auf das optische Modul 7 des bildgebenden Systems und auf die Kamera 3 um. Das Licht der Wellenlänge WL3 hat einen weiten Lichtstrahl und stellt eine Abbildung mit gleichförmiger Helligkeit über das Sichtfeld her. Hellfeldbildgebung, die dieses Licht verwendet, erzeugt gleichförmige Abbildungen über ein großes Sichtfeld. Defekte über die gesamte Linse werden einfach gemessen, da die Beleuchtungsintensität gleichmäßig ist. Es sollte erwähnt werden, dass die Abbildung, die durch das Licht der Wellenlänge WL3 produziert wird, nicht im Hinblick auf die Position der Kontaktlinse in der Flüssigkeit empfindlich ist und unabhängig von ihrer Verschiebung eine gute Abbildung der Kontaktlinse aufgenommen werden kann. Die Spalte 2 der Tabelle in fasst die Defekte zusammen, die durch den dritten Inspektionskanal, der Licht der Wellenlänge WL3 verwendet, detektiert werden können.
Ein Fachmann wird erkennen, dass die Bewertung unter Verwendung verschiedener Lichtwellenlängen durchgeführt werden kann und dass eine Tabelle ähnlich der in der gezeigten erhalten werden kann. Beruhend auf der Studie können geeignete Beleuchtungsmodule, geeignete optische Module, Wellenlängenfilter und geeignete Kameras ausgewählt werden, um den Inspektionskanal auszugestalten. Die Architektur des Systems erlaubt das einfache Hinzufügen oder Entfernen von Inspektionskanälen.
Beispiele bevorzugter Beleuchtungsmodule sind Licht- emittierende Dioden oder Kurzbogen-Xenon-Blitzlicht-Lampen. Andere Beleuchtungsmodule, wie beispielsweise Halogenlampen können verwendet werden, wobei geeignete Filter erforderlich sein können, um eine optimale Bildqualität zu erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Inspektionskanal vorgesehen sein, um Bilder mit Beleuchtungsmodulen zu erfassen, die im Infrarotspektrum arbeiten.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann noch ein weiterer Inspektionskanal konfiguriert werden, um Merkmale wie zum Beispiel die Druckqualität zu untersuchen.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden alle Beleuchtungsmodule zum gleichen Zeitpunkt geblitzt und alle Kameras erfassen gleichzeitig verschiedene Bilder gemäß der jeweiligen Lichteinstellung.
In einer alternativen Ausführungsform der Erfindung werden die Beleuchtungsmodule zu unterschiedlichen Zeitpunkten geblitzt und die zugehörigen Kameras erfassen Bilder gemäß der Lichteinstellung.
In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die verwendeten Beleuchtungsmodule in Abhängigkeit von der Art der zu untersuchenden Defekte selektiv abgeschaltet werden.
Die Beleuchtungssteuerung (nicht gezeigt) ist CPU-kontrolliert, um die Intensität und Impulsdauer des Blitzes zu verändern. Das CPU kontrolliert auch den Zeitpunkt der Auslöser-Impuls-Synchronisierung bezüglich der Kamerablende, um eine Konstante Bildqualität zu erhalten. Aus Klarheitsgründen wird der Blitzmechanismus und die Technik der Bilderfassung nicht diskutiert, da die Verschiebung der Bilder auf einen Computerspeicher eine ausgereifte Technologie ist. Bilder werden dann zur weiteren Bildbearbeitung an unterschiedliche Speicherorte verschoben oder kopiert.
Wir verweisen nun auf 6. Sie zeigt das Flussdiagramm für das Inspektionsverfahren. Softwarealgorithmen beginnen die Verarbeitung (in Schritt 1) der gespeicherten Bilder, beginnend mit Ablauf-Schritt 100. In diesem Schritt wird zunächst die Linsenhalterung detektiert, gefolgt von der Linsenkante in Schritt 101. Wenn die Software die Linse innerhalb der Halterung detektiert, bewegt sich der Inspektionsablauf zu Schritt 102. Wenn die Kante der Linse nicht aufgefunden werden kann, bewegt sich der Ablauf zu Schritt 103, um eine Fehlernachricht anzuzeigen und beendet sich in Schritt 120. In Schritt 102 wird die Linse durch Kantenfindungsalgorithmen aufgespürt, wonach eine Entscheidung bzgl. der Anwesenheit oder Abwesenheit einer Linse gefällt wird. In Schritt 102 wird nun die Linsenkante lokalisiert und die Position wird aufgezeichnet. In 7 wird die Linsenkante durch eine äußere gestrichelte Kreislinie angezeigt.
Ein erstes Verfahren beruht auf der Linsenstruktur und ihren Eigenschaften. Bei diesem Verfahren wird in Schritt 104 eine wie in 7 von der Linsenkante gezeigte konzentrische Fläche der Linse ausgewählt und für die weitere Verarbeitung entfaltet. Ein zweiter konzentrischer Kreis wird in Bezug auf den äußeren Kreis in einem programmierbaren Abstand zu dem äußeren Kreis in Bezug auf das Zentrum der Linse gezeichnet. Die Fläche innerhalb der zwei konzentrischen Kreise wird dann wie in 8 gezeigt entfaltet. Es wird angemerkt, dass das entfaltete Bild nicht maßstabsgetreu ist. Viele Defekte an Kanten werden durch Verwendung des entfalteten Teils des Bildes detektiert.
Im nächsten Schritt 105 findet die Inspektion einer umgedrehten Linse statt. Eine kleine Fläche A wird wie vom Anwender programmiert ausgewählt. Beispielsweise wird Fläche A extrahiert (9) und kann durch Verwendung einer Binärisierungstechnik verarbeitet werden. Das in der 10 gezeigte sich ergebende Bild zeigt ein Bild mit weißen vertikalen Linien.
Ein weiteres in 11 gezeigtes Bild wird auf gleiche Weise wie in 7 verarbeitet, indem eine andere Fläche wie zum Beispiel B ausgewählt und binärisiert wird. Das resultierende binärisierte Bild in 14 zeigt horizontale Linien.
Die Linsenstruktur ist derart, dass eine normale Linse aufgrund ihrer schlechten Signal-Rausch-Verhältnis-Eigenschaften vertikale Linien in ihrem binärisierten Bild hat und eine umgedrehte Linse horizontale Linien in ihrem binärisierten Bild hat. Auf Basis der Orientierung der Linien in dem binärisierten Bild wird in Schritt 105 eine Entscheidung gefällt. Wenn die Linse als umgedreht ermittelt wird, bewegt sich der Ablauf zu Schritt 109. Wenn die Linse als normal oder nicht umgedreht aufgefunden wird, bewegt sich der Ablauf zu Schritt 106, wo der nächste Satz an Defekten detektiert wird.
Ein zweites Verfahren zur Detektion einer umgedrehten Linse wird hier beschrieben. 15 zeigt ein Dunkelfeldbild einer normalen Linse. 16 zeigt ein vergrößertes Bild des Teils C der Linse in 15. Die Kante der Linse zeigt eine weiße, gebogene, dicke Linie. 17 zeigt ein Hellfeldbild derselben Linse. 18 zeigt ein vergrößertes Bild des Teils E des Hellfeldbildes in 17. Offensichtlich ist die dunkle Kante des Hellfeldbildes dicker als die weiße Kante des Dunkelfeldbildes in 16. Wenn das Bild in 18 mit dem Bild in 16 überlagert wird, zeigt das sich daraus ergebende Bild in 19 eine dünne weiße Kante gefolgt von einer dunklen Kante.
20 ist ein Dunkelfeldbild einer umgedrehten Linse und 21 ist ein vergrößertes Bild des Teiles D der Linse in 20. Die Kante zeigt eine weiße Kante, die dem Bild einer normalen Linsen in 16 ziemlich ähnelt. Des Weiteren ist 22 ein Hellfeldbild einer umgedrehten Linse und 23 ist ein vergrößertes Bild eines Teils F der Linse in 22. Die dunkle Kante des Hellfeldbildes in 23 ist dünner im Vergleich zu der dunklen Kante in dem Hellfeldbild einer normalen Linse wie in 18. Wenn das Bild in 23 und das Bild in 21 überlagert werden, zeigt das sich daraus ergebende Bild in 24 eine weiße Kante, gefolgt von einer blassen dunklen Linie. Das Phänomen, dass im Fall einer umgedrehten Linse die dunkle Kante nicht über die weiße Kante hinausgeht, ist ein Schlüsselmerkmal, das untersucht wird, um den Unterschied zwischen einer normalen Linse und einer umgedrehten Linse zu bestimmen. Nach Untersuchung von vielen verschiedenen Proben der Linse wurde herausgefunden, dass durch Verwendung der Breite der weißen Kante und der Weite der dunklen Kante ein prozentualer Schwellenwert erhalten werden kann. Dieser Parameter kann verwendet werden, um eine normale und eine umgedrehte Linse genau zu detektieren.
Wenn die Linse als normal detektiert wird, bewegt sich die Inspektion zu Schritt 106 fort, wo alle Defekte bezüglich der Linsenkante untersucht werden.
25 zeigt ein Bild einer Kontaktlinse, die einen ein Einriss-Defekt hat. In diesem Bild ist das Verfahren zur Lokalisierung der Linse, der Linsenkante und zur Entfaltung ähnlich zu den Schritten, die in 102 und 104 des in 6 gezeigten Flussdiagramms erklärt wurden. Nach Entfaltung des Bildes kontrolliert die Software die Höhe des Einrisses L1 und L2 (26) in Bezug auf die Kante der Linse. Basierend auf vom Anwender definierten Defektkriterien entscheidet das Programm, ob der Linsen-Einriss ein Defekt ist, oder nicht.
27 zeigt ein weiteres Bild einer Kontaktlinse mit einem Lückendefekt. In diesem Bild wird dasselbe Verfahren zur Extraktion der Kante und Entfaltung der konzentrischen Fläche ausgeführt. Ein entfaltetes Bild wird in 28 gezeigt. Eine vergrößerte Fläche eines Lückendefekts wird in 29 gezeigt und die Position des Defekts in dem entfalteten Bild wird in 28 angezeigt. Auch hier entscheidet wieder das Programm anhand von vom Anwender definierten Defektkriterien, ob die Linse defekt ist, oder nicht.
30 zeigt ein Bild von einer doppelkantigen Kontaktlinse. Das vergrößerte Bild 32 und das entfaltete Bild in 31 zeigen eine weiße Linie zwischen zwei schwarzen Linien, die eine doppelkantige Linse anzeigen. Dieses Phänomen einer weißen Linien zwischen den schwarzen Linien wird als Doppelkantendefekt bezeichnet. Durch Vergleich der Dimensionen dieses Defektes verglichen mit den vom Anwender festgelegten Defektkriterien wird entschieden, ob die Linse defekt ist, oder nicht.
33 und 34 zeigen ein Bild einer nicht kreisförmigen Linse. Das Verfahren zur Lokalisierung der Kante und Entfaltung der Linsenfläche wird entsprechend Schritt 102 und 104 durchgeführt. Der Abstand von der Linienkante zu der nicht kreisförmigen Fläche wird gemessen und dann mit den vom Anwender definierten Ablehnungskriterien verglichen, um zu entscheiden ob die Linse zu verwerfen ist, oder nicht.
Auch wenn einige Verarbeitungsverfahren erklärt werden, wird ein Fachmann feststellen, dass die Software konfiguriert werden kann, um weitere Arten von Einschlüssen an der Kante zu messen. Wenn die Untersuchung von Kantendefekten abgeschlossen ist, bewegt sich der Ablauf zu Schritt 107, wo das Programm untersucht, ob in Schritt 106 Defekte aufgefunden wurden. Wenn ja, springt der Ablauf zu 109 und weiter zu Schritt 120.
Wenn in Schritt 107 kein Defekt aufgefunden wurde, bewegt sich der Ablauf zu Schritt 108. Hier beginnt das Verfahren zur Auffindung von Defekten innerhalb der Linse. Das unten beschriebene Inspektionsverfahren bezieht sich auf Blasen, die innerhalb der Linse gefunden werden und Luftblasen, die typischerweise auf der Oberfläche der Linse gefunden werden. Um das Übermaß an Verwerfungen aufgrund von Luftblasen zu reduzieren, wird nachfolgend eine neue Methode erläutert. Ein Fachmann wird erkennen, dass dieselbe Anordnung von Algorithmen mit geringfügigen Änderungen der Verfahrensschritte verwendet werden kann, um die meisten Defekte innerhalb der Linse zu detektieren, ohne Änderungen am zugrundeliegenden Algorithmus vornehmen zu müssen.
35 und 36 zeigen eine ein Dunkelfeldbild einer Linse und 36 zeigt ein Hellfeldbild derselben Linse wie in 35. Nach der Analyse wurden zwei Punkte X1 und X2 ausgewählt. Die zwei Flächen X1 und X2 wurde bei verschiedenen Grenzwerten binarisiert und insgesamt vier Bilder wurden in der in 37 gezeigten Tabelle aufgezeichnet. Bild 2 von X1 zeigt eine größere weiße Fläche als die weiße Fläche von X2 in Bild 2. Bild 1 von X1 zeigt jedoch eine kleinere dunklere Fläche im Vergleich zu Bild 1 von X2. Dasselbe trifft auf die Bilder 3 und 4 zu. Nach einigen Experimenten fand man heraus, dass sich eine Blase innerhalb der Linse befindet, wenn das Anteilsverhältnis von weißer Fläche zu schwarzer Fläche größer als 35% ist. Für ein Anteilsverhältnis von weißer Fläche zu schwarzer Fläche von weniger als 25% ist an dieser Stelle jedoch eine Luftblase vorhanden. Für jeden Anteilswert zwischen 25% und 35% kann eine weitere Verarbeitung notwendig sein, die eine Überlagerungsmethode oder Weiteres beinhalten kann. Die Überlagerungsmethode beinhaltet das Verfahren zur Überlagerung von zwei Bildern, in diesem Fall der Bilder in Spalte 1 und 2. Im Fall eines Defektes X1, bei dem sich eine Blase innerhalb der Linse befindet, zeigt das resultierende Bild, dass die weiße Fläche fast mit der schwarzen Fläche verschmilzt. Jedoch im Fall X2, bei dem die Blase tatsächlich eine Luftblase ist, das resultierende Überlagerungsbild ist in Spalte 5 für X2 gezeigt, ist die weiße Fläche von einem schwarzen Ring umgeben. Die Überlagerungsmethode ist eine verbesserte Methode, um sehr feine Blasen innerhalb der Linse zu detektieren, die sich in der Linse befinden können.
Es findet eine weitere Verarbeitung statt, um andere Defekte in Schritt 108 festzustellen, die nicht im Detail diskutiert wird. In Schritt 110 untersucht das Programm, ob in Schritt 108 irgendwelche Defekte gefunden wurden. Wenn ja, bewegt sich der Ablauf zu Schritt 109 und weiter zu Schritt 120, um das Programm zu beenden. Wenn in Schritt 110 keine Defekte gefunden wurden, bewegt sich der Programmablauf zu Schritt 111, wo die untersuchte Kontaktlinse ausgeworfen wird, bevor das Programm beendet wird.
Die vorliegende Erfindung wird vorzugsweise in einer automatisierten Fertigungsanlage verwendet, wo der Prüfkörper (Kontaktlinse) entlang eines vorbestimmten Weges transportiert wird und für die Inspektion unter einer Inspektionsstation positioniert wird. Vorzugsweise bewegt sich die Kontaktlinse durch das Inspektionssystem. Die Kontaktlinse kann jedoch auch in einer stationären Position untersucht werden, wenn dies der Inspektionsprozess erfordert.
In der voranstehenden Beschreibung wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass der Fachmann zahlreiche Modifikationen und Änderungen vornehmen kann, ohne von dem breiteren Erfindungsgedanken und Schutzbereich abzuweichen. Zum Beispiel: Eine solche Ausführungsform kann aus der Verwendung einer Einzelfarb- oder monochromen Kamera in Verbindung mit mehrfachen Beleuchtungsmodulen bestehen, die so konfiguriert sind, dass sie mehrfache Bilder desselben Objekts zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassen. Die Beschreibung und Zeichnungen sind dementsprechend nur illustrativ und nicht in einschränkender Weise zu verstehen.
Das oben beschriebene Verfahren ist zur Inspektion aller Arten von Kontaktlinsen geeignet, vorzugsweise von weichen konventionellen Hydrogel-Kontaktlinsen umfassend Poly-HEMA Homo- oder Copolymer, ein PVA Homo- oder Copolymer oder ein quervernetztes Polyethylenglykol- oder Polysolixan-Hydrogel.

Claims

Beobachtungssystem zur Inspektion von Kontaktlinsen, die in einer automatischen Fertigungsanlage transportiert werden, welche Folgendes umfasst: eine Mehrzahl von Beleuchtungsmodulen zur Beleuchtung der Kontaktlinse, welche Licht emittieren, umfassend verschiedene Lichttechniken; eine Mehrzahl von Strahlenteilern zur Lenkung der Mehrzahl von Beleuchtung, um die Kontaktlinse hervorzuheben; eine Mehrzahl von Strahlenteilern zum Empfang einer Mehrzahl von aufbereiteten Bildern der Kontaktlinse; eine Mehrzahl von Filtern zum Filtern der Bilder durch eine geeignetes Verfahren; eine Mehrzahl von optischen Modulen zum Erhalt einer Mehrzahl von Bildern der Kontaktlinse, wobei jedes von der Mehrzahl der optischen Elemente das Bild aufbereitet, um den Kontrast von verschiedenen Defekten der Kontaktlinse zu verstärken; eine Mehrzahl von optischen Detektoren zum Empfang von gefilterten und aufbereiteten Bildern; eine Linsenhalterung zum Transport der Kontaktlinse; eine Bildanalysevorrichtung zur Verarbeitung und Analyse der Mehrzahl der Bilder auf Defekte in der Kontaktlinse.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 1, wobei das von den Beleuchtungsmodulen emittierte Licht im i) sichtbaren Spektrum, ii) Infrarotspektrum oder dem ultravioletten Spektrum sein kann.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 1, wobei jeder der Strahlenteiler ein dichroitischer Teiler sein kann.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 1, wobei jedes optische Modul von der Mehrzahl von optischen Modulen aus einer Kombination von Linsen besteht.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 4, wobei jede Linse in dem optischen Modul eine vorbestimmte Vergrößerung hat, die sich voneinander unterscheiden.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 4, wobei jedes optische Modul mit einem Wellenlängenfilter ausgestattet ist, um geeignete Wellenlängen der Beleuchtung zu filtern.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der optische Detektor eine CCD monochrome Kamera ist.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 7, wobei jede Kamera mit einer Blende ausgestattet ist.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 8, wobei eine größere Blende für die Hellfeldbildgebung bereitgestellt wird.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 8, wobei eine kleinere Blende zur Erhöhung der Tiefenschärfe bereitgestellt wird.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 1, wobei die Linse in einer Halterung angeordnet ist.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 11, wobei die Linse in Salzlösung oder einer ähnlichen Flüssigkeit suspendiert wird.
Beobachtungssystem gemäß Anspruch 2, wobei jedes Beleuchtungsmodul so konfiguriert ist, dass es i) einen engen Strahl, ii) einen divergierenden Strahl oder eine Weitwinkelbeleuchtung bereitstellt.
Verfahren zur Inspektion einer Kontaktlinse, wobei Mehrfachbilder durch eine Mehrzahl von optischen Detektoren oder Bildgebungsvorrichtungen erhalten werden und nachfolgend in der Bildanalysevorrichtung durch Bildverarbeitungsalgorithmen verarbeitet und analysiert werden, um Defekte in der Kontaktlinse zu detektieren.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei die Kontaktlinse von einer Mehrzahl von Beleuchtungsmodulen beleuchtet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das von den Beleuchtungsmodulen emittierte Licht im i) sichtbaren Spektrum, ii) Infrarotspektrum oder im ultravioletten Spektrum sein kann.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das von den Beleuchtungsmodulen emittierte Licht von einem einzelnen Auslösesignal an jedes Beleuchtungsmodul kontrolliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei das einzelne Auslösesignal für einen im Wesentlichen kurzen Zeitraum stattfindet.
Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei in weiteren Schritten eine Kante aus den erfassten Bildern extrahiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei in weiteren Schritten ein konzentrischer Kreis in einem vorprogrammierten Abstand von der Kante der Linse gezeichnet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei in weiteren Schritten der Bereich innerhalb der zwei konzentrischen Kreise entfaltet wird, um ein zweidimensionales Bild zu ergeben.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte zur Analyse einer umgedrehten Linse umfasst: a) Definieren einer Fläche in dem Bild durch eine kleine Box b) Binarisieren der Fläche in der Box durch Definition eines Lichtintensitätsgrenzwerts, um die dunklen und weißen Pixel zu trennen, c) Identifizieren der weißen Pixelgruppen in der Fläche, d) Auswerten der geometrischen Eigenschaft von mindestens einer weißen Pixelgruppe.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die besagte geometrische Eigenschaft die Höhe von mindestens einer weißen Pixelgruppe umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die besagte geometrische Eigenschaft die Breite von mindestens einer weißen Pixelgruppe umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die besagte geometrische Eigenschaft das Bildseitenverhältnis von mindestens einer weißen Pixelgruppe umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 22, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem die Anzahl der weißen Pixelgruppen in der horizontalen Orientierung gezählt wird und einen weiteren Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn sie ein vorbestimmtes Zählergebnis überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 19, das weiterhin die folgenden Schritte zur Analyse einer umgedrehten Linse umfasst: a) Definieren einer Fläche um die Kante in dem Bild durch eine kleine Box (Box E in 17) und (Box F in 22) in den Hellfeldbildern einer umgedrehten bzw. einer normalen Linse. b) Definieren einer Fläche um die Kante in dem Bild durch eine kleine Box (Box C in 15) und (Box D in 20) in den Dunkelfeldbildern einer umgedrehten bzw. einer normalen Linse. c) Auflegen des in Box C enthaltenen Bilds auf das in Box E enthaltene Bild, wobei ein Überlagerungsbild wie in 19 entsteht. d) Auflegen des in Box D enthaltenen Bilds auf das in Box F enthaltene Bild, wobei ein Überlagerungsbild wie in 24 entsteht. e) Identifizieren der prozentualen Ausdehnung des schwarzen Pixelbereichs von der weißen Kante des Überlagerungsbilds. f) Bestimmen der geometrischen Eigenschaft aus dem Ausdehnungsverhältnis von schwarzen zu weißen Pixeln in den Überlagerungsbildern, die in 19 und 24 gezeigt sind.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem das Ausdehnungsverhältnis von schwarzen zu weißen Pixeln mit einem programmierbaren, vom Anwender festgelegten Wert verglichen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn der Ausdehnungsverhältniswert ein vorbestimmtes Verhältnis übersteigt, wie es in den Überlagerungsbildern einer umgedrehten Linse in 19 gezeigt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem das Ausdehnungsverhältnis von schwarzen zu weißen Pixeln mit einem programmierbaren, vom Anwender festgelegten Wert verglichen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse weitergegeben wird, wenn das Ausdehnungsverhältnis in einen vorbestimmten Wert fällt, wie in dem Überlagerungsbild einer normalen Linse in 24 dargestellt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte zur Analyse eines Einrissdefekts in Kontaktlinsen umfasst: a) Identifizieren der Kante der Linse in dem entfalteten Bild einer Fläche um die Ecke in 25, was ein in 26 gezeigtes Bild ergibt. b) Messen der Länge von Einriss L1 und L2 in dem in 26 gezeigten Bild. c) Auswerten der geometrischen Eigenschaft von L1 und L2.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem die Höhe des Einrisses L1 und L2 gemessen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn der Höhenwert die vom Anwender festgesetzten Grenzwerte überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 30, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem die Breite des Einrisses L1 und L2 gemessen wird und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn der Breitenwert die vom Anwender festgesetzten Grenzwerte überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte zur Analyse von Lückendefekten in Kontaktlinsen umfasst: a) Identifizieren der Kante der Linse in dem entfalteten Bild in 27, was ein in 28 gezeigtes Bild ergibt. b) Lokalisieren einer Lücke in dem Kantenprofil in dem entfalteten Bild der Linse in 28. c) Messen der Länge der in Schritt b) identifizierten Lücke.
Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem der Lückenabstand mit den vom Anwender festgesetzten Werten verglichen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn der Lückenwert die vom Anwender festgesetzten Grenzwerte überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte zur Analyse von Doppelkantendefekten in Kontaktlinsen umfasst: a) Identifizieren der Kante der Linse in dem entfalteten Bild des Bilds in 30, was ein in 31 gezeigtes Bild ergibt. b) Lokalisieren eines weißen Pixelkleckses zwischen zwei schwarzen Kanten in dem Kantenprofil des entfalteten Bilds von der Linsenkante in 28. c) Messen der geometrischen Eigenschaft des weißen Pixelkleckses.
Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem die Fläche des Kleckses berechnet wird und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn der Klecksflächenwert die vom Anwender festgesetzten Grenzwerte für doppelkantendefekte Linsen überschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 21, das weiterhin die folgenden Schritte zur Analyse von nicht-kreisförmigen Defekten in Kontaktlinsen umfasst: a) Identifizieren der Kante der Linse in dem entfalteten Bild des Bilds in 33, was ein in 34 gezeigtes Bild ergibt. b) Messen der geometrischen Eigenschaft wie in der vertikalen Höhe an verschiedenen Punkten von der imaginären Linie einer normalen Linsenkantenlinie mit dem der tatsächlich in Schritt a) identifizieren Linie.
Verfahren gemäß Anspruch 37, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem die an unterschiedlichen Punkten gemessenen verschiedenen Höhenwerte verglichen werden und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn die Werte der gemessenen Höhen die vom Anwender festgesetzten Grenzwerte für eine nicht-kreisförmig defekte Linse überschreiten.
Verfahren gemäß Anspruch 19, das weiterhin die folgenden Schritte zur Analyse der geometrischen Eigenschaft umfasst, um zwischen Blasen im Inneren der Kontaktlinse und Luftblasen in der Lösung zu unterscheiden: a) Identifizieren von weißen Klecksen (X1 und X2) in einem Dunkelfeldbild wie in 35 gezeigt. b) Identifizieren derselben Anordnung von Klecksen (X1 und X2) in einem Hellfeldbild wie in 36 gezeigt. c) Messen der Fläche des weißen Kleckses in Spalte 2 für Defekte X1 und X2, wie in der Tabelle von 37 gezeigt. d) Berechnen des Verhältnisses von weißen Pixeln zu dunklen Pixeln für eine vorbestimmte Fläche um den weißen Klecks in Spalte 2 in der in 37 gezeigten Tabelle.
Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem das Verhältnis von weißen zu schwarzen Pixeln mit einem vom Anwender vorbestimmten Wert verglichen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn der Wert des Verhältnisses von weißen zu schwarzen Pixeln einen vom Anwender festgesetzten Wert (V2 in 38) für einen Blasendefekt im Innern der Linse übersteigt.
Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem das Verhältnis von weißen zu schwarzen Pixeln mit einem vom Anwender vorbestimmten Wert verglichen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse akzeptiert wird, wenn der Wert des Verhältnisses von weißen zu schwarzen Pixeln unter einem vom Anwender festgesetzten Wert (V1 in 38) liegt, welcher eine in der Lösung detektierte Luftblase anzeigt.
Verfahren gemäß Anspruch 39, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem das Verhältnis von weißen zu schwarzen Pixeln mit den Werten zwischen V1 und V2 in 38 verglichen wird und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse in eine Kategorie zur weiteren Analyse eingeteilt wird, wenn der Wert des Verhältnisses von weißen zu schwarzen Pixeln in den Bereich zwischen V1 und V2 fällt.
Verfahren gemäß Anspruch 42, das weiterhin die folgenden Schritte zur weiteren Analyse der geometrischen Eigenschaft umfasst, um weiter zwischen Blasen im Inneren der Kontaktlinse und Luftblasen in der Lösung zu unterscheiden: a) Identifizieren weißer Kleckse (X1 und X2) in einem Dunkelfeldbild wie in 35 gezeigt. b) Identifizieren derselben Anordnung von Klecksen (X1 und X2) in einem Hellfeldbild wie in 36 gezeigt. c) Messen und Extrahieren der Fläche von dem weißen Klecks in Spalte 2 für die Defekte X1 und X2. d) Messen und Extrahieren der Fläche von dem schwarzen Klecks in Spalte 4 für Defekte X1 und X2. e) Auflegen des weißen Kleckses auf den schwarzen Klecks wie in Spalte 5 für X1 und X2 gezeigt. f) Berechnen des Verhältnisses von weißen Pixeln zu schwarzen Pixeln für eine bestimmte Fläche um den weißen Klecks in Spalte 2.
Verfahren gemäß Anspruch 43, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem das Verhältnis von weißen zu schwarzen Pixeln mit einem programmierbaren, vom Anwender festgesetzten Wert verglichen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse verworfen wird, wenn der Wert des Verhältnisses von weißen zu schwarzen Pixeln niedriger ist als der vom Anwender festgesetzte Grenzwert für einen Blasendefekt im Inneren der Linse.
Verfahren gemäß Anspruch 43, wobei die besagte geometrische Eigenschaft einen Schritt umfasst, in dem das Verhältnis von weißen zu schwarzen Pixeln mit einem programmierbaren, vom Anwender festgesetzten Wert verglichen wird, und einen nachfolgenden Schritt, in dem die Linse akzeptiert wird, wenn der Wert des Verhältnisses von weißen zu schwarzen Pixeln höher ist als ein vom Anwender festgesetzter Grenzwert, mit einer Entscheidung, dass der Defekt eine Luftblase in der Lösung ist und nicht ein Blasendefekt im Inneren der Linse.