一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，主要用于區(qū)別鏡片疵病和鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測，其包括支持連接各部件的底座和支架、固定待檢鏡片的夾持裝置、圖像采集裝置、環(huán)形光源、氣壓噴頭和控制與處理系統(tǒng)；所述圖像采集裝置垂直設置于待檢鏡片上方；所述氣壓噴頭有兩個及以上，分別置于待檢鏡片的上下側；所述氣壓噴頭與氣缸相連；所述環(huán)形光源環(huán)繞在鏡片側面四周。該發(fā)明通過氣壓噴頭和環(huán)形光源的配合能夠采集到氣壓噴頭噴射前后的圖像，并通過圖像識別方式判斷像點為疵病或雜質。
【專利說明】一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，特別是指用于區(qū)別鏡片疵病和鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]鏡片的疵病檢測是非常重要的保證鏡片質量的環(huán)節(jié)。目前，在中國多數(shù)鏡片工廠均采用人工檢測方式，它不僅效率低，而且受檢測人員熟練程度影響，導致檢測質量參差不齊。采用視覺檢測具有速度快、精度高、成本低、產(chǎn)品質量穩(wěn)定等優(yōu)點。專利號為201210180997.4的發(fā)明專利提出了一種鏡片瑕疵的快速檢測方法，但是該方法無法區(qū)別鏡片表面雜質和鏡片瑕疵。由于車間環(huán)境的影響，即使在無塵車間，鏡片表面仍然會有灰塵、纖維等各種雜質，并且鏡片表面時刻會有新的雜質落上。由于這些雜質和疵病比較接近，該檢測方法很難將這些雜質與疵病區(qū)別開來，增大了系統(tǒng)的誤檢率。由于鏡片表面雜質的附著力小，在氣壓噴頭噴出的高速氣流作用下，很容易離開鏡片表面或改變位置。雖然在氣流作用的同時鏡片表面依然有可能產(chǎn)生新的雜質，但是通過對比氣流作用前后表面雜質的變動，很容易識別出鏡片表面的點狀和線狀雜質，從而降低表面雜質對鏡片檢測的影響。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種鏡片表面點狀與線狀雜質檢測裝置?？梢詼蚀_檢測鏡片疵病，并識別鏡片表面雜質，排除雜質干擾，降低誤檢率，提高產(chǎn)品質量，降低成本。
[0004]本發(fā)明技術方案是:一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，包括支持連接各部件的底座和支架、放置固定鏡片的夾持裝置、一個圖像采集裝置、一個環(huán)形光源、兩個氣壓噴頭，其中圖像采集裝置置于鏡片上方，光源環(huán)繞鏡片，氣壓噴頭分別置于鏡片上下側。
[0005]上述技術方案中，所述環(huán)形光源包括一個環(huán)形基座及其內部的環(huán)形均勻散射板和多個設于環(huán)形基座與環(huán)形散射板之間的發(fā)光二極管。
[0006]一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，包括支持連接各部件的底座和支架、固定待檢鏡片的夾持裝置、圖像采集裝置、環(huán)形光源、氣壓噴頭和控制與處理系統(tǒng)，所述圖像采集裝置垂直設置于待檢鏡片上方，所述圖像采集裝置視場大于鏡片直徑且像素滿足最小雜質分別率要求；所述氣壓噴頭有兩個及以上，分別置于待檢鏡片的上下側，所述氣壓噴頭與氣缸相連；所述控制與處理系統(tǒng)與氣缸開關和圖像采集裝置相連；所述環(huán)形光源環(huán)繞在鏡片側面四周。
[0007]所述環(huán)形光源由一個環(huán)形基座及其內部的環(huán)形均勻散射板和多個設于環(huán)形基座與環(huán)形散射板之間的發(fā)光二極管組成，且所述環(huán)形光源的寬度W與待檢測鏡片厚度H滿足:
1.1H ^ W ^ 2H。
[0008]所述加持裝置包括帶凹槽的基座和夾緊裝置，所述夾緊裝置由三片及三片以上彈片組成，且彈片間等距分布，所述凹槽的深度h和待檢鏡片的厚度H的關系滿足:
0.2H ≤ h ≤ 0.5H。[0009]所述氣壓噴頭置于所述圖像采集裝置的視場和環(huán)形光源外，所述氣壓噴頭與待檢鏡片間的夾角a滿足:0度< 20度。
[0010]所述控制與處理系統(tǒng)用于控制所述圖像采集裝置采集圖像和氣缸噴射氣體，所述控制與處理系統(tǒng)采集氣壓噴頭噴射前的第一圖像和氣壓噴頭噴射后的第二圖像并進行對比判斷是否存在雜質，其處理過程為:
(501)圖像預處理:通過中值濾波對第一圖像和第二圖像進行去噪處理；
(502)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測圖像分割算法將第一圖像和第二圖像的鏡片從背景中分割出來；
(503)特征提取:提取疵病或雜質的特征；
(504 )疵病和雜質識別:比對第一圖像和第二圖像中疵病或雜質的像點的位置，并對相同位置的像點進行形態(tài)匹配，以確定為疵病或雜質；
(505)結果輸出:根據(jù)步驟(504)的識別結果。
[0011]所述氣缸提供潔凈干燥的壓縮空氣以形成高速氣流，且壓縮空氣內含有帶電的氣體離子。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:使用低角度環(huán)形光源，由于光源的寬度大于鏡片的厚度，并且與鏡片處于同一平面，從而部分光線由鏡片側面入射，同時部分光線以低角度由鏡片表面反射。由于疵病的散射，位于鏡片內部疵病和表面的疵病與雜質都具有亮的特征，使采集的疵病圖像的灰度值大于背景灰度值，具有亮的特征；同時沒有疵病的部分散射的光線比較少，使圖像背景的灰度值低于疵病和雜質的灰度值，具有暗的特征，增加了圖像對比度，從而容易識別出疵病和雜質。
[0013]因在鏡片上下側放置了氣壓噴頭，氣壓噴頭噴出的高速氣流可以吹掉雜質或改變雜質的位置，并且不會對固定鏡片的位置產(chǎn)生影響，通過對比前后圖片可以識別出鏡片表面點狀和線狀雜質，從而將雜質和疵病區(qū)別開來，排除表面附著雜質對疵病識別的影響，同時可以對雜質進行定位。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例檢測裝置的示意圖；
圖1中:1底座和支架，2夾持裝置，3環(huán)形光源，4待檢鏡片，5圖像采集裝置，6控制與處理系統(tǒng)，7第一氣壓噴頭，8第二氣壓噴頭，9氣缸；
圖2為系統(tǒng)照明方式示意圖 圖3為鏡片夾持裝置俯視圖
圖3中:21第一彈片，22第二彈片，23第三彈片，24第四彈片；
圖4為鏡片夾持裝置剖面示意圖；
圖4中:21第一彈片，22第二彈片，23第三彈片；
圖5為圖像分析流程圖；
圖6為第一次拍攝的圖片；
圖7為第二次拍攝的圖片；
具體實施過程
以下將參考相關附圖，說明本發(fā)明的特征。[0015]圖1為發(fā)明實施例一種檢測裝置的示意圖，參照示意圖1，本實施例的檢測裝置適用于檢測待檢鏡片4，其中包括位于待檢鏡片4上部的圖像采集裝置5，與待檢鏡片4同一平面的環(huán)形光源3，分別位于待檢鏡片4上下側的第一氣壓噴頭7和第二氣壓噴頭8，放置固定鏡片的夾持裝置2，為第一氣壓噴頭7和第二氣壓噴頭8提供壓縮空氣的氣缸9，用以處理圖像采集裝置5采集的圖像并控制氣缸9開關的控制與處理系統(tǒng)6。
[0016]所述的圖像采集裝置5垂直待檢鏡片4，視場大于鏡片直徑且視場中心與鏡片中心重合，圖像采集裝置像素滿足對最小尺寸雜質或疵病的分辨率要求。例如，當鏡片直徑為50mm,疵病或雜質的最小尺寸為0.05mm時，圖像采集裝置的視場應大于50mm,像素數(shù)大于1000*1000。
[0017]所述的環(huán)形光源3由一個環(huán)形基座及其內部的環(huán)形均勻散射板和多個設于環(huán)形基座與環(huán)形散射板之間的發(fā)光二極管組成，散射板使發(fā)光二極管發(fā)出的光線變的均勻，減小發(fā)光二極管發(fā)光不均勻對成像的影響。
[0018]系統(tǒng)的照明方式如圖2所示，所述待檢鏡片4位于環(huán)形光源3內側，環(huán)形光源3的寬度W與待檢測鏡片4厚度H滿足:1.1H < W < 2H，因此環(huán)形光源3發(fā)出的部分光線經(jīng)待檢鏡片4的側面透射進入鏡片，部分光線照射在待檢鏡片4的表面上，由于疵病和雜質的散射，如鏡片有疵病或鏡片表面有雜質，拍攝的圖像中相應區(qū)域的灰度值高于周邊背景的灰度值，圖像表現(xiàn)為亮的疵病和暗的背景。
[0019]參照圖3和圖4，所述待檢鏡片4放置在夾持裝置2內，通過第一彈片21、第二彈片22、第三彈片23和第四彈片24提供夾緊力，以防止鏡片的位置在高速氣流的作用下發(fā)生變動。由于夾持裝置2會遮擋環(huán)形光源3發(fā)出的部分光線，影響成像質量，為降低影響，夾持裝置2中心凹槽的深度h 和待檢鏡片4的厚度H的關系滿足:0.2H≤h≤0.5H，以保證鏡片有一半以上可以得到充足的照明。
[0020]所述第一氣壓噴頭7和第二氣壓噴頭8分別位于待檢鏡片3兩側，并且位于圖像采集裝置5視場和環(huán)形光源3外，以避免對成像和照明造成影響，同時氣壓噴頭連與氣缸9，由氣缸提供潔凈干燥的壓縮空氣以形成高速氣流，并且壓縮空氣內含有帶電的氣體離子，以中和鏡片的靜電，使鏡片表面的吸附的雜質更易吹落或改變位置，并且不易吸附新的雜質。氣壓噴頭與待檢鏡片間的夾角a滿足:0度< a < 20度，使噴出氣流覆蓋鏡片表面。
[0021]如果鏡片較大或氣流作用面積較小，使單個氣壓噴頭噴出的氣流無法覆蓋鏡片表面，可適當增加氣壓噴頭數(shù)量，以保證氣壓噴頭噴出的高速氣流能覆蓋鏡片表面。采用多個氣壓噴頭時，各氣壓噴頭并排擺放，以避免噴出的氣流相互影響，降低氣流速度，影響效果。
[0022]檢測鏡片的操作方式是:首先點亮環(huán)形光源3，將待檢鏡片4放入夾持裝置2內，控制與處理系統(tǒng)6控制圖像采集裝置5拍攝鏡片的第一張圖片后，打開氣缸9，第一氣壓噴口 7、第二氣壓噴頭8噴出的高速氣流會吹掉鏡片表面雜質或改變其位置，然后控制圖像采集裝置5拍攝第二張圖片?；蛘邭飧? 一直工作，使高速氣流持續(xù)作用在待檢鏡片3的表面，控制與處理系統(tǒng)6控制圖像采集裝置5拍攝第一張圖片后隔段時間再拍攝第二張圖片。
[0023]控制與處理系統(tǒng)6可以為計算機，通過計算機對兩幅圖像進行圖像分析，由于待檢鏡片3的位置固定，因此氣流作用前后疵病的位置不會改變，雜質會增加或消失或改變位置，據(jù)此可分辨出疵病和雜質并判定其位置。
[0024]參照圖5，圖像分析的過程包括以下步驟: (501)圖像預處理:通過中值濾波對圖像進行去噪處理以提高圖像的質量；
(502)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測等圖像分割算法將鏡片的圖像背景中分割出來，將疵病和雜質的圖像從鏡片中分割出來；
(503)特征提取:提取疵病和雜質的特征，例如位置、形態(tài)等；
(504)疵病和雜質識別:比對兩幅圖片中疵病或雜質的像點的位置，并對相同位置的像點進行形態(tài)匹配，如果兩幅圖片中存在位置相同(或相近)并且形態(tài)相同的點狀或線狀像點，即可判定鏡片的相同位置存在點狀或線狀疵病，其余的可判定為點狀或線狀雜質；考慮到系統(tǒng)的振動和圖像處理誤差，如果兩幅圖中的像點的距離為d，并且形態(tài)相同，即判定該像點為疵病形成的像點，在鏡片的該位置存在疵病，d的大小由兩次拍攝是疵病像點移動的最大距離和圖像處理的最大誤差決定。
[0025](505)結果輸出:根據(jù)步驟(504)的識別結果，記錄疵病或雜質的位置和形態(tài)。
[0026]以下參照圖6和圖7，說明圖像分析一具體實施例處理過程:
圖6和圖7分別為第一次和第二次拍攝的待檢鏡片3的圖片，通過圖像處理后可知，圖6中有像點61、像點62和像點63三個像點，圖7中有像點71、像點72和像點73三個像點；分別提取圖6和圖7中各像點的特征，將兩幅圖片中各像點的位置比較可知，圖6中的像點62和圖7中的像點71位置相同，并且兩個像點的形態(tài)相同，可以判斷像點62和像點71為同一疵病兩次拍攝產(chǎn)生的像點，并且可知在待檢鏡片3的該位置存在一疵?。煌砜芍?，像點63和像點72也是同一疵病兩次拍攝產(chǎn)生的像點，并且在待檢鏡片3的該位置存在一疵??；在圖6中存在像點61，但是在圖7中的該位置沒有相同的像點和其對應，可知像點61為待檢鏡片3表面吸附的雜質產(chǎn)生的像點，并且第二次拍攝時，由于高速氣流的作用，該雜質已不再原來位置；同理，在圖7中存在像點73，但是在圖6中的該位置沒有相同的像點和其對應，可知像點73為待檢鏡片3在第一次拍攝圖片后，在該位置吸附的雜質產(chǎn)生的像點。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例說明如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案內，當可利用上述說明的方法及技術內容作些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是為脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明的技術方案內。
【權利要求】
1.一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，包括支持連接各部件的底座和支架、固定待檢鏡片的夾持裝置、圖像采集裝置、環(huán)形光源、氣壓噴頭和控制與處理系統(tǒng)，其特征在于:所述圖像采集裝置垂直設置于待檢鏡片上方；所述圖像采集裝置視場大于鏡片直徑且像素滿足最小雜質分別率要求；所述氣壓噴頭有兩個及以上，分別置于待檢鏡片的上下側；所述氣壓噴頭與氣缸相連；所述控制與處理系統(tǒng)與氣缸開關和圖像采集裝置相連；所述環(huán)形光源環(huán)繞在鏡片側面四周。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，其特征在于，所述環(huán)形光源由一個環(huán)形基座及其內部的環(huán)形均勻散射板和多個設于環(huán)形基座與環(huán)形散射板之間的發(fā)光二極管組成，且所述環(huán)形光源的寬度W與待檢測鏡片厚度H滿足:1.1H ≤ W ≤ 2H。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，其特征在于，所述加持裝置包括帶凹槽的基座和夾緊裝置，所述夾緊裝置由三片及三片以上彈片組成，且彈片間等距分布，所述凹槽的深度h和待檢鏡片的厚度H的關系滿足:0.2H ≤ h ≤0.5H。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，其特征在于，所述氣壓噴頭置于所述圖像采集裝置的視場和環(huán)形光源外，所述氣壓噴頭與待檢鏡片間的夾角a滿足:0度≤a≤20度。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，其特征在于，所述控制與處理系統(tǒng)用于控制所述圖像采集裝置采集圖像和氣缸噴射氣體，所述控制與處理系統(tǒng)采集氣壓噴頭噴射前的第一圖像和氣壓噴頭噴射后的第二圖像并進行對比判斷是否存在雜質，其處理過程為: (501)圖像預處理:通過中值濾波對第一圖像和第二圖像進行去噪處理； (502)圖像分割:通過閾值法或者邊緣檢測圖像分割算法將第一圖像和第二圖像的鏡片從背景中分割 出來； (503)特征提取:提取疵病或雜質的特征； (504)疵病和雜質識別:比對第一圖像和第二圖像中疵病或雜質的像點的位置，并對相同位置的像點進行形態(tài)匹配，以確定為疵病或雜質； (505)結果輸出:根據(jù)步驟(504)的識別結果。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種鏡片表面點狀與線狀雜質的檢測裝置，其特征在于，所述氣缸提供潔凈干燥的壓縮空氣以形成高速氣流，且壓縮空氣內含有帶電的氣體離子。
【文檔編號】G01N21/958GK103630553SQ201310543198
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權日:2013年11月6日
【發(fā)明者】姚紅兵, 曾祥波, 李俊敏, 馬桂殿, 鄭學良, 顧寄南 申請人:江蘇大學