[發明專利]全自動修復玻璃劃痕的方法

有效

• 申請號: 202010017193.7
• 申請日: 2020-01-08
• 公開（公告）號: CN111203805B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 趙裕興;王承偉;徐海賓
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光股份有限公司;江陰德力激光設備有限公司
• 主分類號: B24B49/12
• 分類號: B24B49/12;B24B1/00;B24B7/24
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 王玉國

1.全自動修復玻璃劃痕的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)用相機對玻璃拍照，識別劃痕；反射式光源照明玻璃，并入射到面陣相機中；玻璃尺寸為X英寸，采用Y英寸的相機，則鏡頭倍數小于Y/X；低倍鏡頭，焦深長，對各種厚度玻璃均可成像，選擇曝光時間和增益，調整亮度和對比度，得到玻璃數碼照片；

將照片轉化為黑白圖像，計算各橫坐標下，劃痕的白色區域的縱坐標的最大值和最小值，求出劃痕縱坐標中心；橫坐標和縱坐標對構成劃痕中心軌跡；

2)沿軌跡掃描，測量劃痕所處平面及深度；

劃痕位于上表面或下表面，選取無劃痕處任意坐標點，二維位移臺和壓電陶瓷Z軸單元移動物鏡，測試不同Z軸坐標下相機光強；光強與Z軸曲線的兩個極大值處對應的Z軸坐標，即為上下表面的焦點；二維位移臺上設置壓電陶瓷Z軸單元，構成三維運動平臺，移動帶劃痕的玻璃；多像素線陣相機探測中心光強；

采用激光掃描共聚焦裝置測試劃痕區域深度，激光掃描共聚焦裝置包含激光器、半反半透鏡、振鏡以及掃描物鏡，激光器的輸出光路上布置半反半透鏡，半反半透鏡的反射光路上依次布置振鏡和掃描物鏡，透射光路上布置成像探測模組，激光器發出激光，經過半反半透鏡反射到振鏡中，振鏡控制激光二維偏轉，經過掃描物鏡后，聚焦在二維位移臺上壓電陶瓷Z軸單元上的樣品，二維位移臺實現X-Y軸的二維移動，壓電陶瓷Z軸單元實現Z軸上下移動；激光入射到樣品后發生反射，原路返回掃描物鏡和振鏡，經過半反半透鏡后進入成像探測模組；測量得到劃痕的3D形貌，測得劃痕區域及周邊的粗糙度，區域各點的最大高度值Rp，區域各點的最小高度值Rv，劃痕峰谷值等于Rp–Rv；

根據深度判斷是否需研磨以及各坐標拋光所需時間，進而沿軌跡修復玻璃；

3)干法研磨；采用干磨型研磨片，細磨有劃痕的玻璃，用相機觀察；磨光片直徑大于劃痕寬度，按劃痕中心軌跡進行研磨，根據劃痕深度調整研磨，當影像中的劃痕寬度達到磨光片直徑時，磨光完成；

4)干法拋光；采用干型拋光片按劃痕中心軌跡進行拋光，拋光片大于研磨片，根據劃痕深度調整拋光時間，獲得鏡面玻璃。

2.根據權利要求1所述的全自動修復玻璃劃痕的方法，其特征在于：步驟1)，用Otsu二值化方法將照片轉化為黑白圖像。

3.根據權利要求1所述的全自動修復玻璃劃痕的方法，其特征在于：所述成像探測模組由MCP成像探測器、光纖光學板和多行線陣相機組成，激光經過MCP成像探測器放大，光纖光學板將MCP成像探測器放大的信號無偏移地傳遞給多行線陣相機。

4.根據權利要求3所述的全自動修復玻璃劃痕的方法，其特征在于：所述MCP成像探測器將光信號轉化為電信號，電子在熒光屏上成像，光纖光學板將熒光屏上的成像傳遞到線陣相機上；

透鏡后的束腰半徑w₀表示為：

式中λ和w₁分別表示波長和透鏡前的入射光斑尺寸；瑞利距離z₀＝πw₀²/(λM²)，M²表示光束質量因子；距離z處的腰斑半徑w_z表示如下：

式中z＝-z_c表示束腰的坐標位置，坐標z軸沿著激光傳播方向；掃描物鏡的焦距為f，采用200mm的像距，像距遠大于f，利用高斯成像公式，物距約等于f；物鏡的放大倍數為M_A＝200/f，線陣相機上的光斑尺寸為M_Aw_z；

線陣相機像素尺寸為S，x和y表示相機面上的坐標；只移動z軸，像方測到的功率與物方激光功率成正比，像方總功率為P₀；當物方坐標為z時，峰值光強為I_z，入射到相機上的光斑中心的功率P_S(z)表示為：

當像素尺寸S足夠大時，相機上探測到的功率P_S(z)始終等于像方總功率P₀，與坐標z無關；當采用單個相機像素時，P_S(z)隨z軸變化，當束腰處于樣品表面時，P_S(z)最大，探測出該點的高度。