一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，在暗場環(huán)境下，利用線結(jié)構(gòu)光源對被測玻璃側(cè)面進行照射，玻璃內(nèi)部的缺陷如雜質(zhì)、裂痕等會散射一部分光，利用高分辨率的CCD相機從被測玻璃的正面進行拍攝，記錄一系列帶有缺陷信息的圖像，然后移動玻璃到下一個位置，再進行拍攝，最后得到被測玻璃側(cè)面所有照射位置的缺陷圖像。由于高分辨率的CCD相機的視場有限，先將某一片層處得到的圖像進行二維拼接，得到該片層的缺陷圖像，記錄缺陷的二維坐標和所屬片層序號，再對所有片層處的缺陷圖像進行三維重建，得到整個玻璃內(nèi)部缺陷的三維圖像。本發(fā)明檢測方法簡單，測量精度高，可以對玻璃內(nèi)部的雜質(zhì)、裂痕等缺陷的位置進行精確檢測。
【專利說明】一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 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)】
[0002] 玻璃在生產(chǎn)過程中，由于材料純度、生產(chǎn)工藝等原因，會在玻璃的內(nèi)部引入雜質(zhì)、 氣泡，甚至是裂痕等缺陷，這些缺陷會增加玻璃的脆性，以及降低其機械性能。當帶有缺陷 的玻璃用來生產(chǎn)光學(xué)透鏡等光學(xué)儀器時，由于產(chǎn)生雜散光以及能量吸收不均勻，會降低成 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)的檢驗方法，即在規(guī)定的檢驗條件下，利用裸眼對玻璃進行缺陷檢查，這種方法不僅費 時費力，而且精度很低，效率不高，完全憑檢驗人員的主觀判斷。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。
[0003] 因此，需要開發(fā)一種能夠自動檢測玻璃內(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】

[0004] 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)面對玻璃進行照明，得到每一片層的缺 陷信息，最后進行三維重建，得到整個玻璃內(nèi)部缺陷的三維坐標。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，包 括以下步驟：
[0006] (1)掃描拍攝玻璃內(nèi)部缺陷圖像，具體包括以下子步驟：
[0007] (I. 1)在暗場環(huán)境下，利用線結(jié)構(gòu)光源1對準被測玻璃3側(cè)面的最左端，將CCD相 機4的視場對準被測玻璃3正面的最左上方；利用CCD相機4從被測玻璃3的正面進行拍 攝，移動被測玻璃3使得CCD相機4按照蛇形掃描方式對被測玻璃3進行拍攝，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；
[0008] (1. 2)將被測玻璃3移動一個步長，使得線結(jié)構(gòu)光源1對準被測玻璃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4向相同方向移動相同步長，重復(fù)步驟 I. 1的蛇形掃描過程，得到被測玻璃3第二片層的缺陷圖像；
[0009] (1. 3)重復(fù)步驟1. 2直至完成被測玻璃3整個側(cè)面的掃描；
[0010] (2)玻璃內(nèi)部缺陷的三維重建，具體包括以下子步驟：
[0011] (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和所屬片層 序號；
[0012] (2. 2)對所有片層的玻璃缺陷圖像進行三維重建，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。
[0013] 進一步地，所述線結(jié)構(gòu)光源1的線寬小于50 iim。
[0014] 進一步地，所述C⑶相機4鏡頭的景深大于線結(jié)構(gòu)光源1的線寬。
[0015] 進一步地，所述得到被測玻璃3的內(nèi)部缺陷三維圖像具體為：對于獨立的缺陷點， 給出位置坐標信息，對于裂痕，給出裂痕的位置和長度信息。
[0016] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0017] 1、自動檢測：本發(fā)明在檢測過程中只需設(shè)定三維位移平臺的移動步長，利用CCD 相機拍攝圖像，即可完成對整個玻璃的自動檢測，能為生產(chǎn)過程節(jié)省大量寶貴時間。
[0018] 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。
[0019] 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。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 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；
[0021] 圖2為(XD相機掃描拍攝路徑；
[0022] 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C⑶相 機，5為載放CCD相機的一維位移平臺，6為計算機。

【具體實施方式】
[0023] 為了更好地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合附圖作進一步詳細地描述。
[0024] 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4、載放CCD相機的 一維位移平臺5和計算機6,被測玻璃3放置在三維位移平臺2上，可沿xyz三個方向移動， C⑶相機4放置在一維位移平臺5上，可沿X方向移動，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)面垂直入射進行照明。
[0025] 本發(fā)明一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，包括以下步驟：
[0026] 步驟1 :掃描拍攝玻璃內(nèi)部缺陷圖像，具體為：在暗場環(huán)境下，沿X方向調(diào)整三維位 移平臺2,使得線結(jié)構(gòu)光源1對準被測玻璃3側(cè)面的最左端，即被測玻璃3的第一片層，沿 y、z方向調(diào)整三維位移平臺2,使得CCD相機4的視場對準被測玻璃3正面的最左上方，調(diào) 整CCD相機4的焦面，使其對焦到被測玻璃3的正面，利用計算機6控制CCD相機4拍攝圖 像，在y、z方向設(shè)定三維位移平臺2的移動步長，所述移動步長小于CCD相機4的視場，然 后驅(qū)動三維位移平臺2按圖2的方式進行蛇形掃描，拍攝得到第一片層的一系列帶有缺陷 信息的子孔徑圖像；接著在X方向設(shè)定三維位移平臺2的移動步長等于線結(jié)構(gòu)光源1的線 寬，即50 y m，同時設(shè)定一維位移平臺5的移動步長等于線結(jié)構(gòu)光源1的線寬，同時驅(qū)動兩個 位移平臺沿X方向移動一個步長，再重復(fù)上述的蛇形掃描過程，得到被測玻璃3第二片層的 缺陷圖像。重復(fù)上述過程，直至整個被測玻璃3的側(cè)面全部被照明。
[0027] 步驟2 :玻璃內(nèi)部缺陷的三維重建，具體為：在暗場環(huán)境下，當被測玻璃3內(nèi)部存在 雜質(zhì)點、裂痕等缺陷時，這些散射體會散射從側(cè)面入射的光，通過玻璃正面的高分辨率CCD 相機4拍攝可以得到清晰的缺陷圖像；當被測玻璃內(nèi)部沒有缺陷時，因為沒有光從玻璃的 正面射出，因此CCD相機4拍攝得到的圖像為暗場。由于使用線結(jié)構(gòu)光源1進行照明，所以 拍攝得到的圖像所包含的缺陷均為點缺陷，即缺陷圖像可以分為包含點缺陷的圖像和無缺 陷圖像。
[0028] 在對某一片層的圖像進行二維子孔徑拼接時，先提取每張子孔徑圖像的右側(cè)（除 去最右邊一列）和下側(cè)（除去最下邊一行）的重疊區(qū)域，重疊區(qū)域的大小一般取子孔徑圖 像面積的四分之一，對重疊區(qū)域進行二值化處理，對處理后的圖像進行連通區(qū)域的標記，每 個連通區(qū)域即代表一個特征點，如果沒有連通區(qū)域，則該圖像沒有特征點。然后將含有特征 點的重疊區(qū)域和不含特征點的重疊區(qū)域進行分類，并記錄下含有特征點的重疊區(qū)域所屬圖 像的編號、在圖像中的位置（右側(cè)或者下側(cè)），以及一個特征點的位置。接著以重疊區(qū)域的 特征點為模板首先對包含缺陷的圖像進行拼接，即在特征點位置處選取一塊大小合適的模 板，利用最小二乘法進行相關(guān)度匹配拼接。
[0029] SA1(Iiv^rvU)為模板 A1 位于（mQ+i，nQ+j)處像素的灰度值 為重 疊區(qū)域B1位于處像素的灰度值，通常取它們灰度差的平方和作為評判標準：

【權(quán)利要求】
1. 一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，其特征在于，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對準被測玻璃3側(cè)面的最左端，將CCD相機4 的視場對準被測玻璃3正面的最左上方；利用CCD相機4從被測玻璃3的正面進行拍攝，移 動被測玻璃3使得CCD相機4按照蛇形掃描方式對被測玻璃3進行拍攝，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移動一個步長，使得線結(jié)構(gòu)光源1對準被測玻璃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4向相同方向移動相同步長，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和所屬片層序 號； (2. 2)對所有片層的玻璃缺陷圖像進行三維重建，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。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，其特征在于，所述線結(jié)構(gòu)光源1 的線寬小于50iim。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，其特征在于，所述CCD相機4鏡 頭的景深大于線結(jié)構(gòu)光源1的線寬。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種玻璃內(nèi)部缺陷的檢測方法，其特征在于，所述步驟2. 2中， 所述得到被測玻璃3的內(nèi)部缺陷三維圖像具體為：對于獨立的缺陷點，給出位置坐標信息， 對于裂痕，給出裂痕的位置和長度信息。
【文檔編號】G01N21/958GK104406988SQ201410659995
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】周濱, 汪凱巍, 王晨, 白劍, 何帆, 張賽 申請人:浙江大學(xué)