一種3D曲面玻璃屏外觀缺陷檢測設備的製作方法

2023-06-14 15:18:01

本發明涉及玻璃屏生產檢測設備領域，特別涉及一種3d曲面玻璃屏外觀缺陷檢測設備。

背景技術：

3d曲面玻璃屏由於其具有輕薄、透明潔淨、抗指紋、防眩光、堅硬、耐刮傷、耐候性佳等特性，成為高端智慧型手機和平板電腦、可穿戴式設備、儀錶板及工業用電腦等終端產品的面板保護玻璃。玻璃屏生產完成後，需要對玻璃屏表面進行檢測，以確定其表面質量，是否存在外觀缺陷。傳統的平面玻璃屏通常採用高清相機或者雷射傳感器進行檢測。但是3d曲面玻璃屏由於其表面為非平面的弧形，因此傳統的檢測設備無法對3d曲面玻璃屏進行表面檢測。

技術實現要素：

為解決上述技術問題，本發明提供了一種3d曲面玻璃屏外觀缺陷檢測設備，採用雙ccd相機模式，通過面光源實現數字投影條紋，解決了傳統的檢測設備無法對3d曲面玻璃屏進行表面檢測的問題。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：一種3d曲面玻璃屏外觀缺陷檢測設備，包括機架、機臺、ccd相機、面光源；所述機架外部設置有外殼，所述機臺安裝於所述機架內；在所述機臺上設置有工位板；所述工位板表面塗覆有吸光層，在所述吸光層外表面設置有pet薄膜；所述ccd相機為兩個，並列安裝於所述工位板的上方；在所述ccd相機的一側設置有所述面光源；所述面光源可轉動地與所述機臺固定。

作為本發明的一種優選方案，所述ccd相機通過支撐柱和橫柱安裝於所述機臺上；所述支撐柱為兩個，豎直相對設置於所述機臺上；在所述支撐柱上設置有凸形滑軌，所述凸形滑軌沿所述支撐柱長度方向設置；在所述凸形滑軌上設置有縱向滑塊；所述縱向滑塊的一端活動卡設於所述凸形滑軌上，在所述縱向滑塊上設置有沿垂直所述凸形滑軌方向伸入所述縱向滑塊的第一緊固螺杆；所述縱向滑塊的另一端與所述橫柱連接，所述橫柱為橫向設置的圓柱形，所述橫柱連接兩所述支撐柱上的所述縱向滑塊；所述橫柱可相對所述縱向滑塊進行周向轉動；在所述縱向滑塊上設置有沿垂直所述橫柱方向伸入所述縱向滑塊的第二緊固螺杆；在所述橫柱外套設有橫向滑軌，所述橫向滑軌沿所述橫柱長度方向設置；在所述橫向滑軌上活動安裝有兩個橫向滑塊；在所述橫向滑塊上設置有轉臺；在所述轉臺上安裝有所述ccd相機。

作為本發明的一種優選方案，在所述橫向滑塊上設置有沿垂直所述橫向滑軌方向伸入所述橫向滑塊的第三緊固螺杆。

作為本發明的一種優選方案，所述面光源通過光源支架固定於所述機臺上；在所述光源支架上設置有橫軸；所述橫軸兩端可轉動地安裝於所述光源支架上；所述面光源安裝於所述橫軸上；在所述光源支架上設置有沿垂直所述橫軸方向伸入所述光源支架的第四緊固螺杆。

作為本發明的一種優選方案，還包括電腦主機和顯示器；所述電腦主機與所述顯示器和ccd相機通過數據線連接。

作為本發明的一種優選方案，所述工位板上安裝有l形限位板；在所述機臺上安裝有第一氣缸和第二氣缸；所述第一氣缸和所述第二氣缸的輸出軸運動方向分別與所述l形限位板的兩邊垂直；在所述第一氣缸和所述第二氣缸的輸出軸前端安裝有推板。

作為本發明的一種優選方案，所述顯示器懸掛安裝於所述機架外部。

作為本發明的一種優選方案，在所述機架前部設置有光柵。

通過上述技術方案，本發明技術方案的有益效果是：本發明結構合理，基於單相機設計光學系統結構及其算法，無法計算檢測物體表面法向量而產生的奇點問題，故採用雙ccd相機，增加一個相機以增加額外信息，不僅能夠適用於平面玻璃屏的檢測，還能針對3d曲面玻璃屏進行檢測，同時採用數字投影條紋，通過ccd相機拍射經過物體表面高度信息調製過的變形條紋，解調後得到物體的高度信息，實現三維外觀缺陷檢測。本發明具有操作簡單，製造成本低，檢測速度快，檢測效果好等優點。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明機架內部的結構示意圖。

圖3為本發明機臺的結構示意圖。

圖4為本發明檢測的原理圖。

圖5為本發明面光源投影使用的正弦圖像。

圖6為本發明ccd相機拍攝得到相位圖。

圖7為本發明通過雙ccd相機相位圖聯合求解得的包含調製了測量物體高度變化信息的相位圖。

圖8為本發明待測量物體的高度信息圖。

圖中數字和字母所表示的相應部件名稱：

1.機架2.顯示器3.機臺

4.工位板5.支撐柱6.凸形滑軌

7.縱向滑塊8.第一緊固螺杆9.第二緊固螺杆

10.橫柱11.橫向滑軌12.橫向滑塊

13.第三緊固螺杆14.轉臺15.ccd相機

16.光源支架17.第四緊固螺杆18.橫軸

19.面光源20.l形限位板21.第一氣缸

22.第二氣缸。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例

結合圖1，本發明公開了一種3d曲面玻璃屏外觀缺陷檢測設備，包括機架1、機臺3、ccd相機15、面光源19；機架1外部設置有外殼，機臺3安裝於機架1內；在機臺3上設置有工位板4；工位板4表面塗覆有吸光層，在吸光層外表面設置有pet薄膜；ccd相機15為兩個，並列安裝於工位板4的上方；在ccd相機15的一側設置有面光源19；面光源19可轉動地與機臺3固定。

ccd相機15可優選下述安裝結構，ccd相機15通過支撐柱5和橫柱10安裝於機臺3上；支撐柱5為兩個，豎直相對設置於機臺3上。在支撐柱5上設置有凸形滑軌6，凸形滑軌6沿支撐柱5長度方向設置。在凸形滑軌6上設置有縱向滑塊7。縱向滑塊7的一端活動卡設於凸形滑軌6上，在縱向滑塊7上設置有沿垂直凸形滑軌6方向伸入縱向滑塊7的第一緊固螺杆8。第一緊固螺杆8用於縱向滑塊7與凸形滑軌6之間的緊固。縱向滑塊7的另一端與橫柱10連接，橫柱10為橫向設置的圓柱形，橫柱10連接兩支撐柱5上的縱向滑塊7。橫柱10可相對縱向滑塊7進行周向轉動。在縱向滑塊7上設置有沿垂直橫柱10方向伸入縱向滑塊7的第二緊固螺杆9。第二緊固螺杆9用於橫柱10與縱向滑塊7之間的緊固。在橫柱10外套設有橫向滑軌11，橫向滑軌11沿橫柱10長度方向設置。在橫向滑軌11上活動安裝有兩個橫向滑塊12。優選的，在橫向滑塊12上設置有沿垂直橫向滑軌11方向伸入橫向滑塊12的第三緊固螺杆13。第三緊固螺杆13用於橫向滑塊12與橫向滑軌11之間的緊固。在橫向滑塊12上設置有轉臺14；轉臺14的轉動平面為與橫柱10平行的豎直平面。在轉臺14上安裝有ccd相機15。

面光源19可優選下述安裝結構。面光源19通過光源支架16固定於機臺3上；在光源支架16上設置有橫軸18；橫軸18兩端可轉動地安裝於光源支架16上；面光源19安裝於橫軸18上；在光源支架16上設置有沿垂直橫軸18方向伸入光源支架16的第四緊固螺杆17。

本發明通過電腦主機和顯示器2實現數據、圖像的處理與顯示；電腦主機與顯示器2和ccd相機15通過數據線連接。顯示器2懸掛安裝於機架1外部。

為了更好的固定3d曲面玻璃屏，工位板4上安裝有l形限位板20；在機臺3上安裝有第一氣缸21和第二氣缸22；第一氣缸21和第二氣缸22的輸出軸運動方向分別與l形限位板20的兩邊垂直；在第一氣缸21和第二氣缸22的輸出軸前端安裝有推板。

本發明的結構說明：本發明通過橫向滑軌11，實現ccd相機15的x向調節；通過凸形滑軌6，實現ccd相機15的y向調節；通過轉動橫柱10，實現ccd相機15的z向調節。在三維空間內，三軸向可調，靈活性好。並且設置轉臺14，能夠用於調節ccd相機15的拍攝角度，而非單一的只能進行豎直向下正投影照射。而面光源19通過橫軸18，照射角度可調。

本發明的檢測原理：理論上只需要單臺相機與投影儀、檢測物體三者構成三角關係，通過投射光柵形變量，即可計算物體表面高度。釆用正弦光柵和相移技術的測量方法,該方法通過移動正弦光柵,獲取不同時刻被光柵條紋調製的場景圖,就可以得到變形光柵像上各點不同時刻的相移值,並解出待測物體的高度信息。但實驗結果表明，單相機存在物體曲度變化所帶來信息的缺失，還是不能真實反應出物體曲面的細微梯度變化，最終在圖像處理的算法過程中無法很好推算出真實特徵點和結果。本發明基於單相機設計光學系統結構及其算法，無法計算檢測物體表面法向量而產生的奇點問題，故增加一個相機以增加額外信息。雙目結構下基於橫、豎光柵條紋圖像變形3d重建技術，將投影儀器與相機同步之後，正式開始投影條紋圖案，左右相機啟動外觸發模式，採集變形條紋圖案。經過圖像預處理,解相位的過程就可以得到左右視圖的相位圖,然後進行基於相位進行匹配,再根據雙目結構光系統事先標定的結果,計算出物點的三維坐標,最後處理點雲信息完成三維重構。具體測量方法說明：結合圖4，由於待測物體是鏡面反射面板，具有特殊性，不能採用通常的成像方法進行拍攝。因為鏡面反射面本身是不易觀測的，我們僅能觀測到由鏡面物體反射出來的光線，所以通常的成像方法不能直接拍攝到待測物體的缺陷。基於數字投影條紋的方案正是利用了待測物體特殊的光學性質，將編碼的數字條紋投射到待測物體上，再通過ccd相機15拍射經過物體表面高度信息調製過的變形條紋，解調後得到物體的高度信息。根據以上原理，使檢測過程中面光源19上投影使用的正弦圖像如圖5所示；經由待測量物體反射後，ccd相機15拍攝得到相位圖如圖6所示；由以上ccd相機15拍攝得到的相位圖，聯合求解得到準確包含調製了物體高度變化信息的相位圖，如圖7所示；通過對ccd相機15拍攝的一系列相位圖進行聯合求解，排除了環境光線、待測物表面材質等因素的影響，得到了包含待測物準確高度信息的相位圖。通過對圖7包含的信息解析得到待測量物體的高度信息圖，如圖8所示。

通過上述具體實施例，本發明的有益效果是：本發明結構合理，基於單相機設計光學系統結構及其算法，無法計算檢測物體表面法向量而產生的奇點問題，故採用雙ccd相機15，增加一個相機以增加額外信息，不僅能夠適用於平面玻璃屏的檢測，還能針對3d曲面玻璃屏進行檢測，同時採用數字投影條紋，通過ccd相機15拍射經過物體表面高度信息調製過的變形條紋，解調後得到物體的高度信息，實現三維外觀缺陷檢測。本發明具有操作簡單，製造成本低，檢測速度快，檢測效果好等優點。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。