本申請(qǐng)涉及一種自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，屬于機(jī)器人視覺(jué)測(cè)量與控制領(lǐng)域中的缺陷檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中的白玻表面檢測(cè)裝置存在諸多問(wèn)題：

傳統(tǒng)的明場(chǎng)檢測(cè)白玻方式無(wú)論是缺陷檢測(cè)類(lèi)別還是缺陷檢測(cè)精度上都無(wú)法滿(mǎn)足需求，暗場(chǎng)檢測(cè)對(duì)于肉眼都無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別的微小缺陷能夠起到很好的檢測(cè)效果。

相當(dāng)一部分暗場(chǎng)檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)時(shí)需要夾具，夾具會(huì)給白玻成像帶來(lái)干擾，會(huì)給玻璃造成傷痕，夾具的使用也會(huì)犧牲玻璃的檢測(cè)面積，導(dǎo)致嚴(yán)重影響圖像質(zhì)量；

還有一些裝置采用光反射結(jié)構(gòu)成像，由于采用光反射板或光反射鏡會(huì)造成光損，對(duì)手機(jī)白玻上的部分缺陷成像不清晰或者不成像，不能獲取高質(zhì)量的白玻表面缺陷圖像，同時(shí)還增加了不必要的成本。

另外，光源的安裝位置以及選取也對(duì)成像效果有著相當(dāng)大的影響。

傳統(tǒng)的檢測(cè)傳送結(jié)構(gòu)能夠使得檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，然而檢測(cè)速度和檢測(cè)精度卻無(wú)法滿(mǎn)足自動(dòng)化生產(chǎn)的需要，如何實(shí)現(xiàn)高速檢測(cè)的基礎(chǔ)上能夠得到高質(zhì)量的檢測(cè)圖片并保證識(shí)別精度，是生產(chǎn)線(xiàn)上亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N能夠獲取高質(zhì)量的自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，既能夠?qū)崿F(xiàn)白玻的自動(dòng)檢測(cè)，又能夠獲取高質(zhì)量的白玻表面缺陷圖像。

根據(jù)本申請(qǐng)的一個(gè)方面，提供一種自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，包括光源裝置、顯微視覺(jué)裝置、精密傳送裝置、控制上位機(jī)等四個(gè)子裝置。其中，光源裝置至少包括光源，還可以包括光源控制器和光源姿態(tài)校準(zhǔn)裝置；顯微視覺(jué)系統(tǒng)至少包括相機(jī)和鏡頭，還可以包括視覺(jué)姿態(tài)調(diào)整裝置；精密傳送裝置至少包括托輥傳送結(jié)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)；控制上位機(jī)可采用傳統(tǒng)電腦、工控機(jī)、以及可編程控制器。

具體地，在光源的垂直正上方固定相機(jī)，在相機(jī)下方連接鏡頭。光源外具有一光源盒體，以保證光源的密閉性。盒體上具有一光源縫隙允許相機(jī)通過(guò)鏡頭采集光源盒體下方的圖像。光源盒體被光源支架所支撐，其下方裝配有托輥傳送結(jié)構(gòu)，用于傳送白玻璃片(全文中還簡(jiǎn)稱(chēng)“白玻”)，當(dāng)白玻璃片通過(guò)托輥傳送至光源縫隙正對(duì)位置時(shí)，可以通過(guò)觸發(fā)傳感器觸發(fā)開(kāi)始采集圖像，從白玻璃片一邊經(jīng)過(guò)光源縫隙正下方時(shí)，便被相機(jī)逐幀采集圖像，當(dāng)整個(gè)白玻璃片通過(guò)后完成所有圖像采集。

在本申請(qǐng)中，托輥利用滾筒將白玻滾動(dòng)式向前傳送，每?jī)蓚€(gè)滾筒之間都有一段間隙，相機(jī)的正中心對(duì)著某兩個(gè)滾筒之間的間隙。托輥不僅僅起到了傳送的作用，位于光源縫隙正下方的托輥間隙，還起到了充分透光的作用，使光線(xiàn)在白玻璃片上不會(huì)產(chǎn)生不需要的反射，得到高清晰的成像，此種透光方案也為本申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)高清圖像的獨(dú)特技術(shù)方案。采集過(guò)程中對(duì)托輥間隙有嚴(yán)格要求，需要使相機(jī)的正中心對(duì)著其下兩個(gè)滾筒之間的間隙。由于線(xiàn)陣相機(jī)是線(xiàn)掃描采集圖像，每次采集一行的實(shí)際物理尺寸為10個(gè)微米，因此當(dāng)間隙遠(yuǎn)大于10微米時(shí)，滾筒就不會(huì)出現(xiàn)在相機(jī)的視野中，可以消除滾筒對(duì)白玻圖像采集的干擾。

光源裝置中的光源姿態(tài)調(diào)整裝置用于調(diào)整光源位置，具有升降自由度，同時(shí)能小范圍內(nèi)調(diào)整俯仰。光源支架用于固定光源結(jié)構(gòu)。光源類(lèi)型的選擇以及照明的位置對(duì)于成像效果至關(guān)重要。為了充分突出缺陷特征，提升圖像中缺陷的對(duì)比度，本申請(qǐng)選擇了多角度線(xiàn)光源。多角度線(xiàn)光源的工作平面匯聚了多個(gè)角度的光線(xiàn)，光源強(qiáng)度可達(dá)700klux，而且光源的亮度可以由光源控制器調(diào)節(jié)，分手動(dòng)和軟件控制兩種模式，可以滿(mǎn)足檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)光源強(qiáng)度的要求。多角度線(xiàn)光源發(fā)光方向足，每個(gè)位置得到的光照均勻，相機(jī)采集到的被測(cè)物表面均勻，細(xì)節(jié)清晰，對(duì)比度高，無(wú)亮斑和眩光。

顯微視覺(jué)裝置中的相機(jī)下方連接鏡頭，采集白玻表面圖像。本申請(qǐng)采用線(xiàn)陣相機(jī)，能夠更好地配合光源縫隙和托輥間隙采集到高清晰高質(zhì)量圖像。視覺(jué)姿態(tài)調(diào)整裝置包括三個(gè)自由度，包括升降，左右，前后三個(gè)自由度，能夠根據(jù)采集圖像需要而調(diào)整相機(jī)和鏡頭的位置。

精密傳送裝置中，采用鏤空的托輥結(jié)構(gòu)傳送白玻，不需要夾具對(duì)白玻進(jìn)行夾持，不存在夾具對(duì)圖像的干擾，也避免了夾具造成的檢測(cè)部分的損失，從而獲得高質(zhì)量、無(wú)檢測(cè)遺失部位的白玻表面圖像。電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)用于調(diào)節(jié)托輥傳送速度；托輥支架用于支撐固定托輥傳送機(jī)構(gòu)。

根據(jù)本申請(qǐng)的另外一個(gè)方面，提供白玻表面缺陷圖像的檢測(cè)裝置用到的一種多角度線(xiàn)光源，包括一組led芯片和一組由一個(gè)或多個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡單體組成的反光鏡，一個(gè)或多個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡單體能夠?qū)⒚總€(gè)led芯片發(fā)出的光線(xiàn)單獨(dú)聚焦到一個(gè)焦點(diǎn)，將與反光鏡單體距離相同的一個(gè)陣列的led芯片發(fā)出的光線(xiàn)聚焦到每一個(gè)焦點(diǎn)形成線(xiàn)光。

根據(jù)本申請(qǐng)的又一方面，提供一種采用本申請(qǐng)白玻表面缺陷圖像的檢測(cè)裝置的白玻表面缺陷檢測(cè)方法，表面缺陷方法包括對(duì)表面劃傷缺陷和表面崩邊缺陷的檢測(cè)，具體如下：

對(duì)于白玻表面劃傷檢測(cè)，主要分為以下步驟：

步驟一：對(duì)采集的白玻表面圖像進(jìn)行預(yù)處理。

在該步驟中，首先利用固定閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值化，然后，查找圖像的外圍輪廓，最后根據(jù)查找到的輪廓對(duì)原圖像進(jìn)行切割，只保存輪廓內(nèi)的數(shù)據(jù)，以提高圖像處理速度。

步驟二：檢測(cè)出白玻表面的候選缺陷，計(jì)算缺陷的特征。

在該步驟中，計(jì)算缺陷的多維特征，首先利用缺陷的最小外接矩形計(jì)算缺陷的長(zhǎng)寬比、面積、寬度等，然后，根據(jù)實(shí)際輪廓與最小外接矩形的距離計(jì)算缺陷的直線(xiàn)度和平滑度等，最后，由這些特征組成缺陷的特征向量。

步驟三：根據(jù)計(jì)算得到的缺陷特征向量，對(duì)候選缺陷進(jìn)行分類(lèi)與識(shí)別，將劃痕、蹭傷、灰塵、纖維進(jìn)行分類(lèi)，并識(shí)別缺陷中的劃痕和蹭傷，以及非缺陷的灰塵和纖維；

步驟四：針對(duì)不同的缺陷采用不同的融合策略實(shí)現(xiàn)斷續(xù)缺陷的融合過(guò)程，從而有效的檢測(cè)出白玻表面的劃痕和蹭傷。

在該步驟中，在對(duì)劃痕進(jìn)行融合時(shí)，考慮不同劃痕間的距離、方向、寬度等因素，可將多條間斷的劃痕融合為一條完整的劃痕。在對(duì)蹭傷進(jìn)行融合時(shí)，考慮不同蹭傷間或蹭傷與劃痕的距離、方向等因素，可將多片分開(kāi)的蹭傷或不連接的蹭傷與劃痕連接在一起。在該步驟中，利用不同的融合策略融合斷續(xù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)缺陷的尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量。

根據(jù)本申請(qǐng)的最后一方面，上述白玻表面缺陷圖像的檢測(cè)裝置和方法，以及玻表面缺陷圖像的檢測(cè)裝置用到的一種多角度線(xiàn)光源還能夠用于手機(jī)蓋板檢測(cè)以及手機(jī)白玻檢測(cè)。

本申請(qǐng)采用的白玻表面缺陷圖像的檢測(cè)裝置和方法能夠滿(mǎn)足工廠(chǎng)白玻的大規(guī)模檢測(cè)環(huán)境下的高速度需要和高精度需要。

附圖說(shuō)明

圖1(手機(jī))白玻表面缺陷檢測(cè)裝置。

圖2是多角度光源的結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的剖面圖。

附圖標(biāo)記：圖1中1、線(xiàn)陣相機(jī)，2、鏡頭，3、多角度光源，4、光源縫隙，5、光源支架，6、光電傳感器，7、托輥傳送結(jié)構(gòu)，8、托輥支架，9、伺服電機(jī)，10、底盤(pán)支架，20、led芯片，41-49反光鏡單體，40、焦點(diǎn)

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本申請(qǐng)的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1，一種自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)，包括光源裝置、顯微視覺(jué)裝置、精密傳送裝置、控制上位機(jī)等四個(gè)子裝置。其中，光源系統(tǒng)至少包括光源，還可包括光源控制器和光源姿態(tài)校準(zhǔn)裝置；顯微視覺(jué)系統(tǒng)至少包括相機(jī)、鏡頭，還可包括視覺(jué)姿態(tài)調(diào)整裝置；精密傳送裝置至少包括托輥傳送結(jié)構(gòu)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)；控制上位機(jī)可采用傳統(tǒng)電腦、工控機(jī)、以及可編程控制器。

自上而下相機(jī)連接鏡頭，位于光源的垂直正上方，光源外具有一光源盒體，盒體上具有一光源縫隙允許相機(jī)通過(guò)鏡頭采集光源盒體下方的圖像，光源盒體下方裝配有托輥傳送結(jié)構(gòu)，光源縫隙正下方正對(duì)著托輥間隙，托輥傳送結(jié)構(gòu)用于傳送白玻璃片，當(dāng)白玻璃片通過(guò)托輥傳送至光源縫隙處時(shí)，通過(guò)觸發(fā)傳感器觸發(fā)開(kāi)始采集圖像，從白玻璃片經(jīng)過(guò)光源縫隙正下方時(shí)，便被相機(jī)逐幀采集圖像，當(dāng)整個(gè)白玻璃片通過(guò)后完成所有圖像采集。

實(shí)施例2，如圖1所示，自上而下采用線(xiàn)陣相機(jī)1連接鏡頭，位于多角度光源3的垂直正上方，多角度光源3外具有一光源盒體，盒體上具有一光源縫隙4允許線(xiàn)陣相機(jī)1通過(guò)鏡頭采集光源盒體下方的圖像，光源盒體下方裝配有托輥傳送結(jié)構(gòu)，光源縫隙4正下方正對(duì)著托輥間隙，托輥傳送結(jié)構(gòu)用于傳送白玻璃片，當(dāng)白玻璃片一邊通過(guò)托輥7傳送至光源縫隙處4時(shí)，通過(guò)光電傳感器6觸發(fā)開(kāi)始采集圖像，從白玻璃片經(jīng)過(guò)光源縫隙4正下方時(shí)，便被相機(jī)逐幀采集圖像，當(dāng)整個(gè)白玻璃片通過(guò)后完成所有圖像采集。

實(shí)施例3，如圖2所示的多角度光源實(shí)施方式結(jié)構(gòu)的剖面圖，自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)用到的一種多角度線(xiàn)光源，包括一組led芯片20和一組由一個(gè)或多個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡單體41-49組成的反光鏡，其中，一組led芯片20以垂直紙面z軸向排列，反光鏡單體41-49僅為9個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡單體的示例(實(shí)際情況還可采用1個(gè)或多個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡)，一個(gè)或多個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡單體能夠?qū)⒚總€(gè)led芯片20發(fā)出的光線(xiàn)單獨(dú)聚焦到焦點(diǎn)40，將與反光鏡單體距離相同的一組led20芯片發(fā)出的光線(xiàn)聚焦到每一個(gè)焦點(diǎn)形成沿z軸的線(xiàn)光，以y軸為對(duì)稱(chēng)，還有另外一組led芯片20和另外一組由一個(gè)或多個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡單體41-49組成的反光鏡(實(shí)際情況還可采用1個(gè)或多個(gè)不同曲率半徑的離軸反光鏡，與一組反光鏡單體關(guān)于y軸對(duì)稱(chēng)設(shè)置)，由此，將多角度光線(xiàn)聚焦為焦點(diǎn)40匯聚到一起的沿z軸的線(xiàn)光。

實(shí)施例4，一種采用本申請(qǐng)自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的白玻表面缺陷檢測(cè)方法，表面缺陷方法包括對(duì)表面劃傷缺陷和表面崩邊缺陷的檢測(cè)，具體如下：

對(duì)于白玻表面劃傷檢測(cè)，主要分為以下四個(gè)步驟：

步驟一：對(duì)采集的白玻表面圖像進(jìn)行預(yù)處理。

在該步驟中，首先利用固定閾值對(duì)圖像進(jìn)行二值化，然后，查找圖像的外圍輪廓，最后根據(jù)查找到的輪廓對(duì)原圖像進(jìn)行切割，只保存輪廓內(nèi)的數(shù)據(jù)，以提高圖像處理速度。

步驟二：檢測(cè)出白玻表面的候選缺陷，計(jì)算缺陷的特征。

在該步驟中，計(jì)算缺陷的多維特征，首先利用缺陷的最小外接矩形計(jì)算缺陷的長(zhǎng)寬比、面積、寬度等，然后，根據(jù)實(shí)際輪廓與最小外接矩形的距離計(jì)算缺陷的直線(xiàn)度和平滑度等，最后，由這些特征組成缺陷的特征向量。

步驟三：根據(jù)計(jì)算得到的缺陷特征向量，對(duì)候選缺陷進(jìn)行分類(lèi)與識(shí)別，將劃痕、蹭傷、灰塵、纖維進(jìn)行分類(lèi)，并識(shí)別缺陷中的劃痕和蹭傷，以及非缺陷的灰塵和纖維；

步驟四：針對(duì)不同的缺陷采用不同的融合策略實(shí)現(xiàn)斷續(xù)缺陷的融合過(guò)程，從而有效的檢測(cè)出白玻表面的劃痕和蹭傷。

在該步驟中，在對(duì)劃痕進(jìn)行融合時(shí)，考慮不同劃痕間的距離、方向、寬度等因素，可將多條間斷的劃痕融合為一條完整的劃痕。在對(duì)蹭傷進(jìn)行融合時(shí)，考慮不同蹭傷間或蹭傷與劃痕的距離、方向等因素，可將多片分開(kāi)的蹭傷或不連接的蹭傷與劃痕連接在一起。在該步驟中，利用不同的融合策略融合斷續(xù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)缺陷的尺寸的準(zhǔn)確測(cè)量。

對(duì)白玻表面的崩邊缺陷，主要分為以下三個(gè)步驟：

步驟一：裁剪出白玻表面區(qū)域；

步驟二：采用定步長(zhǎng)線(xiàn)掃描的方法對(duì)白玻的邊緣和寬度進(jìn)行精確定位與測(cè)量；

步驟三：通過(guò)對(duì)邊緣寬度集合中出現(xiàn)連續(xù)的異常寬度進(jìn)行判定，對(duì)崩邊進(jìn)行定位與測(cè)量。

實(shí)施例5，

本申請(qǐng)涉及的自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)和相應(yīng)的白玻表面缺陷檢測(cè)方法，以及自動(dòng)檢測(cè)白玻表面缺陷的視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)用到的一種多角度線(xiàn)光源還能夠用于手機(jī)蓋板檢測(cè)以及手機(jī)白玻檢測(cè)。

本申請(qǐng)技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果有：實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線(xiàn)上高速自動(dòng)化檢測(cè)，圖像質(zhì)量好，檢測(cè)精度高。

本申請(qǐng)所述并不限于具體實(shí)施方式所述的實(shí)施例，只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本申請(qǐng)方案得出其他的實(shí)施方式，同樣屬于本申請(qǐng)的技術(shù)創(chuàng)新及保護(hù)的范圍。