[發(fā)明專利]一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法

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• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104406988A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周濱;汪凱巍;王晨;白劍;何帆;張賽
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，適用于玻璃、光學(xué)元件毛坯、其他透明材料如塑料、晶體等內(nèi)部缺陷的檢測。

背景技術(shù)

玻璃在生產(chǎn)過程中，由于材料純度、生產(chǎn)工藝等原因，會(huì)在玻璃的內(nèi)部引入雜質(zhì)、氣泡，甚至是裂痕等缺陷，這些缺陷會(huì)增加玻璃的脆性，以及降低其機(jī)械性能。當(dāng)帶有缺陷的玻璃用來生產(chǎn)光學(xué)透鏡等光學(xué)儀器時(shí)，由于產(chǎn)生雜散光以及能量吸收不均勻，會(huì)降低成像質(zhì)量，甚至造成光學(xué)系統(tǒng)的損壞。因此，在玻璃生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量檢查中，如何檢驗(yàn)識別玻璃內(nèi)部的缺陷成為了亟待解決的問題。目前，許多玻璃生產(chǎn)廠家還在使用目視法這種傳統(tǒng)的檢驗(yàn)方法，即在規(guī)定的檢驗(yàn)條件下，利用裸眼對玻璃進(jìn)行缺陷檢查，這種方法不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且精度很低，效率不高，完全憑檢驗(yàn)人員的主觀判斷。有些廠家利用顯微鏡來檢查缺陷，這種方法精度雖然比目視法高，但是視場很小，不利于中大口徑玻璃的檢測，而且工作量很大。

因此，需要開發(fā)一種能夠自動(dòng)檢測玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，能夠檢測缺陷的類型、位置信息，并且要有很高的效率和精度，從而很好的控制玻璃的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)測量精度不高、效率較低且不能自動(dòng)檢測等不足，提供了一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，通過線結(jié)構(gòu)光源從側(cè)面對玻璃進(jìn)行照明，得到每一片層的缺陷信息，最后進(jìn)行三維重建，得到整個(gè)玻璃內(nèi)部缺陷的三維坐標(biāo)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，包括以下步驟：

(1)掃描拍攝玻璃內(nèi)部缺陷圖像，具體包括以下子步驟：

(1.1)在暗場環(huán)境下，利用線結(jié)構(gòu)光源1對準(zhǔn)被測玻璃3側(cè)面的最左端，將CCD相機(jī)4的視場對準(zhǔn)被測玻璃3正面的最左上方；利用CCD相機(jī)4從被測玻璃3的正面進(jìn)行拍攝，移動(dòng)被測玻璃3使得CCD相機(jī)4按照蛇形掃描方式對被測玻璃3進(jìn)行拍攝，得到第一片層的一系列帶有缺陷信息且具有重疊區(qū)域的子孔徑圖像；

(1.2)將被測玻璃3移動(dòng)一個(gè)步長，使得線結(jié)構(gòu)光源1對準(zhǔn)被測玻璃3側(cè)面的第二片層；所述步長等于線結(jié)構(gòu)光源1的線寬，CCD相機(jī)4向相同方向移動(dòng)相同步長，重復(fù)步驟1.1的蛇形掃描過程，得到被測玻璃3第二片層的缺陷圖像；

(1.3)重復(fù)步驟1.2直至完成被測玻璃3整個(gè)側(cè)面的掃描；

(2)玻璃內(nèi)部缺陷的三維重建，具體包括以下子步驟：

(2.1)將某一片層的子孔徑圖像根據(jù)相鄰子孔徑圖像重疊區(qū)域的特征信息，通過最小二乘法進(jìn)行二維拼接，得到該片層的玻璃缺陷圖像，記錄缺陷的二維坐標(biāo)和所屬片層序號；

(2.2)對所有片層的玻璃缺陷圖像進(jìn)行三維重建，得到被測玻璃3的內(nèi)部缺陷三維圖像，從而完成對被測玻璃3內(nèi)部缺陷的檢測。

進(jìn)一步地，所述線結(jié)構(gòu)光源1的線寬小于50μm。

進(jìn)一步地，所述CCD相機(jī)4鏡頭的景深大于線結(jié)構(gòu)光源1的線寬。

進(jìn)一步地，所述得到被測玻璃3的內(nèi)部缺陷三維圖像具體為：對于獨(dú)立的缺陷點(diǎn)，給出位置坐標(biāo)信息，對于裂痕，給出裂痕的位置和長度信息。

本發(fā)明的有益效果如下：

1、自動(dòng)檢測：本發(fā)明在檢測過程中只需設(shè)定三維位移平臺的移動(dòng)步長，利用CCD相機(jī)拍攝圖像，即可完成對整個(gè)玻璃的自動(dòng)檢測，能為生產(chǎn)過程節(jié)省大量寶貴時(shí)間。

2、精度高：本發(fā)明可以檢測幾十微米大小的缺陷，基本滿足一般生產(chǎn)過程中的玻璃內(nèi)部缺陷檢測精度要求。

3、應(yīng)用范圍廣：適用于玻璃、光學(xué)元件毛坯、其他透明材料如塑料、晶體等內(nèi)部缺陷的檢測，且可以應(yīng)用于大口徑玻璃內(nèi)部缺陷的檢測。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法所用的裝置的示意圖；

圖2為CCD相機(jī)掃描拍攝路徑；

圖中：1為線結(jié)構(gòu)光源，2為載放玻璃的三維位移平臺，3為被測玻璃，4為CCD相機(jī)，5為載放CCD相機(jī)的一維位移平臺，6為計(jì)算機(jī)。

具體實(shí)施方式

為了更好地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。

圖1是本發(fā)明提供的一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法所用的裝置的示意圖，檢測裝置包括線結(jié)構(gòu)光源1、載放玻璃的三維位移平臺2、高分辨率的CCD相機(jī)4、載放CCD相機(jī)的一維位移平臺5和計(jì)算機(jī)6，被測玻璃3放置在三維位移平臺2上，可沿xyz三個(gè)方向移動(dòng)，CCD相機(jī)4放置在一維位移平臺5上，可沿x方向移動(dòng)，從被測玻璃3的正面垂直拍攝，線結(jié)構(gòu)光源1位置固定，從被測玻璃3側(cè)面垂直入射進(jìn)行照明。