[发明专利]一种基于机器视觉技术的光学元件缺陷检测方法

说明书

本发明涉及光学元件检测领域，提供一种基于机器视觉技术的光学元件缺陷检测方法，包括：步骤1，设置缺陷检测装置；步骤2，开启照明光源对待测光学元件进行检测，采用照明光源暗区作为拍摄背景亮区作为光源照明的方法，逐步移动或切换光源暗区直至所有暗区移动或切换完毕，获取经过待测光学元件的多张光线图像；步骤3，将获取的多张光线图像转分别换成图像信号，并传送给工业PC机，工业PC机对多个图像信息进行图像合成处理，得到新合成图像；步骤4，对新合成图像进行瑕疵特征提取，并根据检测标准对缺陷检测结果进行判断。本发明利用光源灰度值的交替变化实现高质量的缺陷检测，同时能稳定的检测轻微缺陷，替代人工检测。

技术领域

本发明涉及光学元件检测领域，尤其涉及一种基于机器视觉技术的光学元件缺陷检测方法。

背景技术

由于现代加工技术的限制，精密光学元件表面在加工过程中不可避免的会留下各类缺陷，这些缺陷泛指光学元件在抛光加工后在其表面留下的麻点、划痕、开口气泡及破边等。在实际应用中，光学元件表面存在的疵病，引起的光散射在某些情况要比其他类型的散射强度大很多，给元件造成能量吸收，有害的炫耀、衍射花纹、膜层破坏、激光损伤等。因此，必须通过严格的检测工序检出不符合标准的废品。

人工检测主要是由人依据主观意识和过往经验进行区分判定光学元件缺陷瑕疵数量和种类。机器视觉系统可以快速获取大量信息，而且易于自动处理，也易于同设计信息以及加工控制信息集成，因此，在现代自动化生产过程中，人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。

几种光学元件的典型缺陷特征：颗粒物缺陷、划伤缺陷、气泡缺陷。图1是光学元件典型缺陷的原理示意图。如图1(a)，如果光学元件无缺陷，光线直接穿过光学元件。

颗粒物缺陷主要是由于生产过程中的微小气体残留或灰尘影响，在镜片成型之后残留在镜片中形成的；其可以是光线汇聚，从而采集到的图像颗粒物呈现亮点，该区域灰度值突变明显。

如图1(b)，划伤等表面缺陷是由外力造成的损失，其使破损处光洁度变低，光线透射率下降；同时，在缺陷边缘也会发生光线折射，使得在灰度图像中局部灰度值与其周围背景相比有较大变化；对于存在划伤破损的光学元件，破损处的边缘及内部各点灰度值均低于背景灰度值。

如图1(c)，气泡缺陷是可见的气体的夹杂物，不仅影响外观质量，而且影响透明性和机械强度；镜片中的气泡对透射光线产生的散射对灰度影响起主导，这使得图像中气泡区域相对其他区域偏亮。

透明材料以玻璃为例，玻璃在成形时，由于受到工艺的影响，不可避免的会出现气泡和结石等瑕疵。由于玻璃的幅宽一般比较大而瑕疵大多数比较小，并且玻璃在压延时一般是连续的，这就给人工检测带来了极大的困难。传统的人工检测效率低、工人劳动强度大、检测结果无法数字化，易漏检、精度差，无法满足企业快速生产的要求。普通机器视觉检测方式通常可实现较为明显的黑色杂质、缺边角、尺寸不良等缺陷的检测，而对微缺陷如划伤类、小尺寸气泡等不良无法实现稳定的检出，在一定程度上可辅助人工检测，降低人工检测难度，但难以替代人工，检测效果有限。

发明内容

本发明主要解决现有技术的无法稳定的对微缺陷进行检测的技术问题，提出一种基于机器视觉技术的光学元件缺陷检测方法，利用光源灰度值的交替变化实现高质量的缺陷检测，同时能稳定的检测轻微缺陷，替代人工检测。

本发明提供了一种基于机器视觉技术的光学元件缺陷检测方法，包括：

步骤1，设置缺陷检测装置，其中，所述缺陷检测装置包括：照明光源、图像采集装置和工业PC机，图像采集装置通过被测光学元件观测到透射或反射的照明光源的像，其中，照明光源为包含亮区和暗区、并可切换亮暗或可移动的组合光源；

步骤2，开启照明光源对待测光学元件进行检测，采用照明光源暗区作为拍摄背景亮区作为光源照明的方法，逐步移动或切换光源暗区直至所有暗区移动或切换完毕，获取经过待测光学元件的多张光线图像；