專利名稱：一種玻璃缺陷的在線自動檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工業(yè)檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃缺陷的在線自動檢測裝置。
背景技術(shù)：
在玻璃生產(chǎn)過程中不可避免地產(chǎn)生劃傷、氣泡和夾雜等缺陷。如何自動在線檢測
玻璃的缺陷是玻璃生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)過程質(zhì)量控制和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗急待解決的問題。 如果依靠工人通過眼睛來識別玻璃中的缺陷，易產(chǎn)生漏檢、誤檢。而當(dāng)前用于檢測
玻璃缺陷的設(shè)備大多是進(jìn)口的，如美國圖像自動化設(shè)備公司開發(fā)的新型平板玻璃自動檢測
系統(tǒng)，其基本原理是用光掃描方式利用激光對玻璃表面進(jìn)行掃描用檢測器檢測透射光或反
射光的光強(qiáng)變化來檢測玻璃缺陷；德國INN0MESS公司的玻璃缺陷檢測系統(tǒng)，基本原理是采
用光干涉技術(shù)通過觀察莫爾條紋的變化來判別缺陷。雖然這些國外的設(shè)備具有較高的測量
精度，但其設(shè)備制作工藝較復(fù)雜，檢修及維護(hù)困難，且價格昂貴，使得很多小玻璃生產(chǎn)商無
力承擔(dān)高昂的費(fèi)用，導(dǎo)致由于檢測儀器設(shè)備的缺乏影響玻璃生產(chǎn)的質(zhì)量。 在國內(nèi)由上海交通大學(xué)研制的玻璃缺陷的光學(xué)檢測裝置，其原理是利用激光從玻
璃厚度側(cè)面入射，使玻璃中的缺陷成為散射體，通過攝像機(jī)采集圖像，由圖像處理的方法判
斷缺陷，但是該裝置由于采用激光從玻璃厚度側(cè)面入射，因此無法實現(xiàn)玻璃缺陷的在線檢
測。華中科技大學(xué)研制的基于機(jī)器視覺的浮法玻璃缺陷在線檢測裝置，其原理是利用發(fā)光
二極管陣列作為光源，由CCD攝像機(jī)采集透射光強(qiáng)變化圖像判斷缺陷，該裝置由于光源采
用發(fā)光二極管陣列，處理系統(tǒng)采用客戶端/服務(wù)器模式，且需實時處理大量的圖像數(shù)據(jù)，使
得設(shè)備成本大大增加，價格相對較高，難以滿足中小型玻璃生產(chǎn)企業(yè)的要求。 因此，對國內(nèi)大多數(shù)玻璃生產(chǎn)商來說開發(fā)方法簡單、精度高價格低廉的檢測儀器
設(shè)備已經(jīng)成為種迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本的玻璃缺陷的在線自動檢測裝置，該裝置能夠 在玻璃生產(chǎn)過程中實時采集、處理和存儲玻璃缺陷數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確檢測、判斷和定位玻璃缺陷的 類型和大小。 本發(fā)明提供一種玻璃缺陷的在線自動檢測裝置，其特征在于光源為位于光源箱
底部的兩根白色CCFL直型熒光燈管，兩根燈管等間隔平行放置。光源箱為密閉結(jié)構(gòu)，頂部
采用高透光率玻璃密封，光源箱位于待檢測玻璃下方，與玻璃行進(jìn)方向垂直。 攝像機(jī)為長焦鏡頭的高速線陣CCD攝像機(jī)，放置待檢測玻璃上方，攝像機(jī)焦點位
于待檢測玻璃表面，掃描線與兩根燈管間中心線重合。 控制柜內(nèi)放置一臺插有PCI數(shù)據(jù)處理單元的工控機(jī)，數(shù)據(jù)處理單元與CCD攝像機(jī)
相連，用于控制CCD攝像機(jī)采集速度和實時處理CCD攝像機(jī)輸出信號。 數(shù)據(jù)處理單元將CCD攝像機(jī)的輸出信號根據(jù)設(shè)定閾值進(jìn)行三值化處理，將無缺陷
的數(shù)據(jù)丟棄，而將存在缺陷的數(shù)據(jù)通過行程編碼壓縮后存儲于數(shù)據(jù)處理單元的存儲器內(nèi)。
3工控機(jī)定時讀取存儲器內(nèi)的缺陷數(shù)據(jù)，識別缺陷類型并判斷缺陷大小，存儲、顯示缺陷，并 生成數(shù)據(jù)報表。 測速傳感器安裝在輥子一側(cè)，與數(shù)據(jù)處理單元相連，將輥子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為玻璃的 行進(jìn)速度，提供給工控機(jī)。 根據(jù)待檢測玻璃的寬度和檢測精度的需求，通過增加攝像機(jī)和數(shù)據(jù)處理單元的方 法達(dá)到檢測要求。 本發(fā)明能夠?qū)崟r在線自動檢測玻璃生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣泡、劃傷、錫點和夾雜等 缺陷，并準(zhǔn)確判斷缺陷的位置、類型和大小。本發(fā)明具有以下特點 (1)本發(fā)明裝置采用透射式的密閉照明系統(tǒng)，采用高亮度的雙CCFL直管熒光燈， 能夠有效防止外部環(huán)境干擾，增強(qiáng)了玻璃缺陷的特征，大大提高了信噪比，保證了系統(tǒng)對細(xì) 微缺陷特征的檢測精度。 (2)CCFL直管熒光燈的價格低廉，壽命長，穩(wěn)定性高，確保了系統(tǒng)能夠長期穩(wěn)定的工作。 (3)本發(fā)明采用硬件處理電路對采集信號進(jìn)行三值化處理，將缺陷數(shù)據(jù)壓縮處理 后存儲在高速存儲器中，丟棄無缺陷數(shù)據(jù)，減少了硬件電路和計算機(jī)處理的數(shù)據(jù)量，大大降 低了裝置的開發(fā)成本。 (4)本發(fā)明能夠準(zhǔn)確檢測出玻璃生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的缺陷，并且能夠根據(jù)缺陷信號 的特征準(zhǔn)確判斷出缺陷的類型、位置和大小。 (5)本發(fā)明提供在線數(shù)據(jù)分析功能，提供生產(chǎn)過程中的歷史缺陷數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)生 產(chǎn)，且根據(jù)待檢測玻璃的寬度和精度，通過拼接光源箱，靈活增加攝像機(jī)和數(shù)據(jù)處理單元的 數(shù)量，實現(xiàn)易擴(kuò)展的特性。


圖1為玻璃缺陷的在線自動檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為玻璃缺陷的在線自動檢測裝置結(jié)構(gòu)透視圖； 圖3為雙CCFL直管熒光燈橫截面光強(qiáng)分布圖； 圖4為攝像機(jī)采集的氣泡缺陷中心線上的光強(qiáng)信號幅值分布圖； 圖5為重建的三值化缺陷灰度圖像； 圖5中，(5a)重建的劃傷缺陷灰度圖像，(5b)重建的氣泡缺陷灰度圖像，(5c)重 建的夾雜缺陷灰度圖像；
具體實現(xiàn)方式 本發(fā)明裝置采用工控機(jī)和高速CCD攝像機(jī)，設(shè)計了特有的透射式的雙CCFL直管熒 光燈的照明系統(tǒng)，開發(fā)了針對缺陷特征的專用的硬件處理電路，實現(xiàn)了玻璃缺陷的在線自 動檢測裝置。結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明的詳細(xì)說明如下 如圖1，2所示，本發(fā)明裝置的光源箱(2)位于待檢測玻璃(3)下方，與玻璃行進(jìn)方 向垂直，光源箱(2)為密閉結(jié)構(gòu)，頂部采用高透光率玻璃密封。光源為位于光源箱底部的兩 根白色CCFL直型熒光燈管(1)，兩根燈管等間隔平行放置，光源橫截面的光強(qiáng)分布如圖3所 示，線陣CCD攝像機(jī)(4)的掃描線位于兩光強(qiáng)峰值間的最低點，掃描線兩側(cè)不斷增強(qiáng)的光照 射到缺陷的邊沿，使得缺陷的邊沿折射或反射增大，提高了缺陷信號的特征，保證了系統(tǒng)對微小缺陷的檢測能力。 攝像機(jī)(4)為長焦鏡頭的高速線陣CCD攝像機(jī)，放置待檢測玻璃(3)上方，攝像機(jī) (4)的掃描線與兩根燈管間中心線重合。 控制柜(5)內(nèi)放置一臺插有數(shù)據(jù)處理單元(6)的工控機(jī)(7)，數(shù)據(jù)處理單元(6)與 CCD攝像機(jī)(4)相連，用于控制CCD攝像機(jī)(4)采集速度和實時處理CCD攝像機(jī)(4)輸出 信號。數(shù)據(jù)處理單元(6)將CCD攝像機(jī)(4)的輸出信號由上、下兩個閾值進(jìn)行三值化處理， 以氣泡缺陷中心線的光強(qiáng)幅度信號為例，如圖4所示，信號幅值介于兩個閾值之間的數(shù)據(jù) 丟棄，而將高于上閾值和低于下閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)行行程編碼壓縮，即僅保存行坐標(biāo)、列坐標(biāo)、 量化值和長度值，并存儲于數(shù)據(jù)處理單元(6)的存儲器中。工控機(jī)(7)定時讀取存儲器中 的缺陷數(shù)據(jù)，重建具有缺陷特征的圖像，如圖5所示，(5a)重建的劃傷缺陷灰度圖像，(5b) 重建的氣泡缺陷灰度圖像，(5c)重建的夾雜缺陷灰度圖像。工控機(jī)(7)識別缺陷特征并判 斷缺陷的類型和大小，將缺陷的類型、位置和大小實時顯示到屏幕上，并存儲在缺陷數(shù)據(jù)庫 中，根據(jù)需要生成數(shù)據(jù)報表。 測速傳感器(8)安裝在輥子(9) 一側(cè)，與數(shù)據(jù)處理單元相連，將輥子(9)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) 換為玻璃(3)的行進(jìn)速度，提供給工控機(jī)(7)，工控機(jī)(7)根據(jù)玻璃(3)的行進(jìn)速度自動控 制CCD攝像機(jī)(4)的采集速度。
本發(fā)明裝置的工作過程如下 (1)開啟光源，啟動工控機(jī)，設(shè)定數(shù)據(jù)處理單元的閾值，輸入檢測精度和數(shù)據(jù)處理 單元個數(shù)，檢測各設(shè)備工作是否正常，根據(jù)玻璃行進(jìn)的速度設(shè)置數(shù)據(jù)處理單元的采集速度， 發(fā)送檢測命令； (2)每個數(shù)據(jù)處理單元單獨(dú)處理各自的CCD攝像機(jī)的輸出信號，根據(jù)設(shè)定閾值判 斷是否存在缺陷，將缺陷數(shù)據(jù)通過行程編碼壓縮后存儲在高速存儲器中；
(3)工控機(jī)定時從各個數(shù)據(jù)處理單元的存儲器中讀取缺陷數(shù)據(jù)，重建缺陷圖像，分 析判斷缺陷的類型、位置和大小，顯示到屏幕上，并存儲到缺陷數(shù)據(jù)庫中，生成數(shù)據(jù)報表。
應(yīng)用實例 工控機(jī)的配置為主頻3. 6G的CPU, 1G的內(nèi)存。攝像機(jī)為0. 7umX0. 7um的5000像
元的線陣CCD攝像機(jī)。數(shù)據(jù)處理單元為自行開發(fā)的基于FPGA的PCI總線處理單元。數(shù)據(jù)
處理單元和攝像機(jī)個數(shù)為4個，檢測分辨率為0. lmm。實現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)如下 (1)檢測速度0-500mm/S ; (2)檢測玻璃厚度3-25mm ; (3)檢測板寬2400mm ; (4)缺陷漏檢、誤檢率< 1% ; (5)檢測最小缺陷行進(jìn)方向0. lmm，板寬方向0. lmm。
權(quán)利要求
一種玻璃缺陷的在線自動檢測裝置，其特征在于光源為位于光源箱底部的兩根白色CCFL直型熒光燈管(1)，兩根燈管(1)等間隔平行放置，光源箱(2)為密閉結(jié)構(gòu)，頂部采用高透光率玻璃密封，光源箱位于待檢測玻璃(3)下方，與玻璃(3)行進(jìn)方向垂直；攝像機(jī)(4)為長焦鏡頭的高速線陣CCD攝像機(jī)，放置待檢測玻璃(3)上方，攝像機(jī)(4)的掃描線與兩根燈管間中心線重合；控制柜(5)內(nèi)放置一臺插有PCI總線的數(shù)據(jù)處理單元(6)的工控機(jī)(7)，數(shù)據(jù)處理單元(6)與CCD攝像機(jī)(4)相連，用于控制CCD攝像機(jī)(4)的采集速度和實時處理CCD攝像機(jī)(4)的輸出信號；數(shù)據(jù)處理單元(6)將CCD攝像機(jī)(4)的輸出信號進(jìn)行三值化處理，丟棄無缺陷數(shù)據(jù)，而將缺陷數(shù)據(jù)采用行程編碼壓縮后存儲于數(shù)據(jù)處理單元(6)的存儲器內(nèi)，工控機(jī)(7)定時讀取數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)的缺陷數(shù)據(jù)，識別缺陷類型并判斷缺陷大小，存儲、顯示缺陷，并生成數(shù)據(jù)報表；測速傳感器(8)安裝在輥子(9)一側(cè)，與數(shù)據(jù)處理卡(6)相連，將輥子(9)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為玻璃的行進(jìn)速度，提供給工控機(jī)(7)；根據(jù)待檢測玻璃的寬度和檢測精度的需求，通過拼接光源箱(2)，增加攝像機(jī)(4)和數(shù)據(jù)處理單元(6)數(shù)量的方法達(dá)到檢測要求。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玻璃缺陷的在線自動檢測裝置。光源采用位于光源箱內(nèi)的兩根平行且具有一定間隔放置的白色CCFL直管熒光燈，置于待檢測玻璃下方，與玻璃行進(jìn)方向垂直。線陣CCD攝像機(jī)垂直安裝在玻璃上方，其掃描線與兩根燈管之間的中心線重合?？刂乒駜?nèi)放置一臺插有PCI數(shù)提處理單元的工控機(jī)，數(shù)據(jù)處理單元與CCD攝像機(jī)相連，實時判斷CCD攝像機(jī)輸出的數(shù)據(jù)信號，丟棄無缺陷數(shù)據(jù)，存儲缺陷數(shù)據(jù)，工控機(jī)定時讀取存儲器內(nèi)的缺陷數(shù)據(jù)，判斷缺陷信號的類型、位置和大小，實時顯示并輸出報表。本發(fā)明能夠?qū)崟r在線自動檢測玻璃生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的氣泡、劃傷、錫點和夾雜等缺陷，并準(zhǔn)確判斷缺陷的位置、類型和大小。
文檔編號F21S8/00GK101750422SQ20101000008
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月7日
發(fā)明者吳其洲, 肖凱生, 胡耀輝, 金永, 陳友興 申請人:秦皇島凱維科技有限公司