[發明專利]一種檢測并區分透明玻璃蓋板上下表面缺陷的裝置及方法

在審

• 申請號: 201711148093.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107764841A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 吳易明;張保軍;姚震;樊鵬格;路超
• 申請（專利權）人: 西安中科光電精密工程有限公司
• 主分類號: G01N21/958
• 分類號: G01N21/958;G01N21/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 姚詠華

技術領域

本發明屬于透明玻璃蓋板缺陷的視覺檢測技術領域，涉及一種檢測并區分透明玻璃蓋板上下表面缺陷的裝置及方法，具體涉及利用視覺檢測識別透明玻璃蓋板缺陷并利用光學鏡頭景深差判斷透明玻璃蓋板缺陷位于透明玻璃蓋板上層或下層的裝置及方法。

背景技術

目前，透明玻璃蓋板已經越來越廣泛地應用在眾多電子產品上，如手機、Pad等，每年僅手機上的需求量就有幾千萬個。但目前透明玻璃蓋板的缺陷檢測方法還處于人工肉眼識別的階段，效率、良品率、誤判量難以滿足業界的需求。尤其是透明玻璃蓋板上下表層的異物、刮傷，利用人眼判斷時，不僅耗費大量人力，容易出現誤判，而且較難區分缺陷位于透明玻璃蓋板上表層還是下表層。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明的目的在于提供一種檢測并區分透明玻璃蓋板上下表面缺陷的裝置。該發明采用兩個光學成像相機、一個光學鏡頭和一個折反式棱鏡完成透明玻璃蓋板上下表面缺陷的采集，然后利用計算機軟件算法實現透明玻璃蓋板缺陷的提取和缺陷處于上下表層的位置判定。

作為一種檢測并區分透明玻璃蓋板上下表面缺陷的裝置和方法，本發明的目的是通過下述技術方案來實現的。

一種檢測并區分透明玻璃蓋板上下表面缺陷的裝置，檢測裝置包括設置于待測透明玻璃蓋板上的成像相機，成像相機通過光學鏡頭對準待測透明玻璃蓋板實現表面缺陷的檢測；所述光學鏡頭的景深范圍遠小于待測透明玻璃蓋板的厚度，光學鏡頭光軸與待測透明玻璃蓋板平面嚴格垂直，待測透明玻璃蓋板成像區域的四個直角與成像相機CCD的距離偏差低于光學鏡頭景深的1/5，保證采集同一幅圖像的各個位置具有良好、一致的清晰度；所述待測透明玻璃蓋板整體在光學鏡頭焦距位置波動距離小于景深的1/4，保證采集的所有圖像具有良好、一致的清晰度。

優選的，所述置于待測透明玻璃蓋板上的成像相機設在待測透明玻璃蓋板的上表面上方，成像相機為兩臺，兩臺成像相機鏡頭出射光束交匯于折反棱鏡，折反棱鏡下方設光學鏡頭，光學鏡頭與待測透明玻璃蓋板上表面相對應設置。通過調整成像光路的后截距，使兩個相機成像物距差別為待測玻璃板厚度，并調節待測透明玻璃蓋板與鏡頭的距離，保證兩個相機分別對待測透明玻璃蓋板的上、下表層分別清晰成像。

優選的，所述置于待測透明玻璃蓋板上的成像相機分別設在待測透明玻璃蓋板的上、下表面，各成像相機鏡頭出射光束通過光學鏡頭分別與待測透明玻璃蓋板上、下表面相對應設置。

優選的，所述檢測裝置可以固定在某一位置，待測透明玻璃蓋板安裝在一個運動模塊上，或待測透明玻璃蓋板安裝在某一固定位置，檢測裝置安裝在一個運動模塊上，以對大幅待測透明玻璃蓋板上下表面缺陷成像。

相應地，本發明給出了一種檢測并區分透明玻璃蓋板上下表面缺陷的裝置的檢測方法，包括以下步驟：

1)相機安裝：安裝好檢測裝置，光學鏡頭對準垂直待測透明玻璃蓋板，并使得待測透明玻璃蓋板成像區域的四個直角與成像相機CCD的距離偏差低于光學鏡頭景深的1/5；

2)相機啟動：將兩臺成像相機分別連接至計算機，啟動工控機和兩個成像相機，并使得待測透明玻璃蓋板整體在光學鏡頭焦距位置波動距離小于景深的1/4；

3)后截距調整：分別調節兩個相機成像光路的后截距，使兩個相機成像物距差等于待測玻璃板厚度，保證兩個相機分別對待測透明玻璃蓋板上下表層分別清晰成像；

4)閾值標定：

(a)兩個成像相機同時對帶有各種缺陷的透明玻璃蓋板進行上下表面的圖像采集；

(b)對每一幅圖像，計算圖像任意位置(x，y)的灰度梯度向量

(c)根據透明玻璃蓋板上缺陷的類型，標定出對應缺陷的灰度梯度幅值K的閾值T[T_min，T_max]的范圍；

5)掃描成像：兩個成像相機同時對待測透明玻璃蓋板進行上下表面進行掃描成像；

6)圖像二值化：

(a)對每一幅圖像，計算圖像任意位置(x，y)的灰度梯度向量

(b)計算任意圖像位置(x，y)處圖像灰度梯度幅值K；

(c)根據已獲得的缺陷灰度梯度閾值范圍，若K(x,y)∈T，則圖像灰度置為255，像素顯示為白色，若則圖像灰度置為0，像素顯示為黑色：

7)缺陷識別：若圖像某位置灰度為白色，則待測透明玻璃蓋板在該位置存在缺陷；