一種在線式玻璃管缺陷的檢測系統及方法
2023-09-14 12:02:00 1
一種在線式玻璃管缺陷的檢測系統及方法
【專利摘要】本發明涉及一種在線式玻璃管缺陷的檢測系統，包括至少兩組檢測裝置和檢測控制主機，每組檢測裝置包括一路平行背光源、線陣相機和檢測電子單元，線陣相機面向平行背光源，並與玻璃管的運動方向垂直；線陣相機輸出的信號被送入檢測電子單元；檢測電子單元用於根據預設的閾值電平對由線陣相機的測量範圍確定的目標區域內的信號進行二值化處理，得到脈衝信號，根據脈衝信號判斷通過檢測區域的玻璃管是否存在缺陷，將判斷結果送入檢測控制主機；各組檢測裝置在生產線上的安裝角度不同。本發明同時提供一種上述檢測系統採用的檢測方法。本發明具有成本低廉、能夠快速、準確地進行玻璃管缺陷在線檢測的優點。
【專利說明】一種在線式玻璃管缺陷的檢測系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於玻璃質量的檢測【技術領域】，尤其涉及一種用於在線式玻璃管缺陷的檢測方法及相應的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]結石、條紋等是玻璃拉管生產過程中常見的玻璃缺陷。結石的形成有不同的原因，通常將結石的來源歸結來自配合料沒有充分熔化、玻璃液對耐火材料的侵蝕、析晶及揮發物的留存等幾個方面。結石、條紋等的存在具有極大的危害性，是玻璃體內最危險的缺陷。這些缺陷嚴重的破壞了玻璃製品的均勻性、透光性、電學性能和抗熱震性能。結石部位的膨脹係數與周圍玻璃的膨脹係數不同，其產生的局部應力大大降低了產品的機械強度和熱穩定性，還可能在二次加工為成品時退火沒能消除結構應力而引起產品自裂或在使用過程中破裂，從而影響產品質量，嚴重時可能會使人員受到傷害。因此，通常玻璃製品中不允許有結石等缺陷的存在。
[0003]玻璃管的質量在很大程度上影響著相關行業的產品質量，隨著市場需求的不斷提高，高端產品對玻璃管的質量要求越來越高。伴隨著生產技術的不斷發展提高，尤其是現代機械化、規模化的生產實現了玻璃管的生產過程中牽引、切割、梳理、收集及堆垛的全自動化，因此在生產線的前端必須引入高精度的缺陷檢測分選裝置來適應後續機械化、全自動化的生產加工需求，從而確保無缺陷產品投入市場。
[0004]現有技術中有採用紅外光源照明玻璃管，通過接收器所感應的光量變化感知缺陷所在，亦有通過間接方式獲取缺陷在接收端造成的變化從而識別缺陷所在。由於玻璃的熔制工藝和成型操作等多方面因素的介入，造成一些玻璃管內部的光學特性並非理想均勻透明的，這些因素增加了現有技術處理這些特殊情況的難度，容易做成漏檢誤檢。目前絕大部分玻璃拉管生產線依然處於依賴人工對切割下來的玻璃管目測缺陷的落後生產方式，不僅勞動強度大，而且很容易引起視覺和身體的疲勞導致漏檢誤判的發生，不能滿足自動化流水生產線的需求。因此設計一種簡潔、快速、能夠適應在線玻璃拉管生產線實際需求的玻璃管缺陷在線檢測裝置對於提高相關產品的質量、降低工人勞動強度、提高行業的整體技術水平，促進相關產業由勞動密集型向技術密集型的轉變具有重要的意義。
[0005]專利申請CN 103472072給出一種採用透明標定板和背光源結合的方式來對玻璃管缺陷進行檢測的方法，有效的避免了玻璃管對於直射光線的折射和反射影響，使得玻璃管的成像清晰，通過透明標定板上的非透明的直線段，可將玻璃管上的缺陷導致的光學變形在圖像中明確顯示出來，最終的體現就是透明標定板上的非透明直線段發生中斷、不完整、扭曲或變形。通過透明標定板上的非透明直線段將玻璃管上的缺陷導致的光學變形在圖像中明確顯示出來，當檢測到玻璃管缺陷時，體現為透明標定板上的非透明直線段發生中斷、不完整、扭曲或變形，通過透明標定板上的非透明直線段發生中斷、不完整、扭曲或變形從而判斷玻璃管存在缺陷。此種技術方案，所採用的光源為非直射光，玻璃管上的缺陷在圖像中體現的是透明標定板上的非透明直線段的中斷、不完整、扭曲或變形。採用線陣相機時，需要對圖像進行數據採集及相應的算法處理。在線拉管速度可達3?5米/秒，要識別出高速運動下的的結石、條紋或癤瘤之類的玻璃管缺陷，可能需要選用一路或多路高速面陣相機，相應的檢測硬體裝置及軟體處理亦較為複雜。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於克服現有技術的上述不足，提供一種成本低廉、能夠快速、準確地進行玻璃管缺陷的在線檢測系統及方法。為實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0007]—種在線式玻璃管缺陷的檢測系統，用於玻璃管生產線上在線檢測玻璃管的缺陷，包括至少兩組檢測裝置和檢測控制主機，每組檢測裝置包括一路平行背光源、線陣相機和與之對應的檢測電子單元，所述的背光源與線陣相機置於玻璃管生產線上用於檢測玻璃管缺陷的位置，平行背光源發出平行光，玻璃管通過平行光照射區域，線陣相機面向平行背光源，並與玻璃管的運動方向垂直；線陣相機輸出的信號被送入檢測電子單元；所述的檢測電子單元用於根據預設的閾值電平對由線陣相機的測量範圍確定的目標區域內的信號進行二值化處理，得到脈衝信號，根據脈衝信號判斷通過檢測區域的玻璃管是否存在缺陷，將判斷結果送入檢測控制主機；各組檢測裝置在生產線上的安裝角度不同，從而使平行光的照射方向不同，從不同角度進行玻璃管缺陷的在線檢測；檢測控制主機對由各個檢測電子單元輸入的信號進行綜合及判斷，針對存在缺陷的玻璃管發出報警和剔除信號。
[0008]作為優選實施方式，所述的閾值電平依據下述現象確定:平行光被玻璃管遮擋的區域在線陣相機的輸出信號上表現為低電平，玻璃管的缺陷部位經平行光照射後在一定距離上形成聚焦亮點或亮的區域，與周圍區域形成亮度上的反差，缺陷部位在線陣相機的輸出信號上表現為異於其他區域的較高幅度電壓信號。
[0009]所述的玻璃管的缺陷部位為結石、條紋或癤瘤。
[0010]所述的檢測裝置可以為2組，2組檢測裝置的平行光照射方向相互垂直；所述的檢測裝置最好為4組，4組檢測裝置的平行光照射方向相互的夾角為45°。
[0011]本發明同時提供一種在線式玻璃管缺陷的檢測方法，用於玻璃管生產線上在線檢測玻璃管的缺陷，此方法採用至少兩組在線式玻璃管缺陷的檢測裝置及檢測控制主機，每組在線式玻璃管缺陷的檢測裝置利用平行光照射通過檢測區域的玻璃管，在玻璃管另一側面向平行光的位置設置有與玻璃管的運動方向垂直的線陣相機，線陣相機輸出的信號被送入各自的檢測電子單元，各組檢測裝置在生產線上的安裝角度不同，從而使平行光的照射方向不同，從不同角度進行玻璃管缺陷的在線檢測；各個檢測電子單元用於根據預設的閾值電平對由線陣相機的測量範圍確定的目標區域內的信號進行二值化處理，獲取表徵缺陷的脈衝信號，判斷通過檢測區域的玻璃管是否存在缺陷，並將判斷結果送入檢測控制主機；檢測控制主機對各路信號進行綜合及判斷，針對缺陷管發出報警和剔除信號。
[0012]與現有技術相比，本發明在線式玻璃管缺陷的檢測方法及裝置利用結石、條紋等缺陷部位及其周圍玻璃組織在形態上類似於凸透鏡或柱面透鏡，基於透鏡聚焦效應，缺陷部位經平行光照射後在一定距離上形成聚焦亮點或亮的區域的特點，可直接、實時、在線、準確的識別出玻璃管上的缺陷，並可在缺陷玻璃管到達分選區域時輸出報警和剔除信號，為工業化生產缺陷檢測提供了一種新的可靠的方法和裝置，滿足玻璃拉管生產企業的實際需求。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的在線式玻璃管缺陷的檢測方法的原理示意圖。
[0014]圖2是本發明的在線式玻璃管缺陷的檢測系統的結構示意圖。
[0015]圖中:1為平行背光源，2為線陣相機，3為平行背光源發出的平行光，4為玻璃管，5為玻璃管上的缺陷，6為玻璃管上缺陷部位所對應的線陣相機輸出信號的波形，7為平行背光源發光面，8為該路平行背光源和線陣相機所對應的檢測電子單元，9為檢測控制主機，10為切割玻璃管的切割信號。
【具體實施方式】
[0016]以下，就本發明一種在線式玻璃管缺陷的檢測方法及裝置，參照附圖，作一說明:
[0017]本發明採用的在線式玻璃管缺陷的檢測方法的原理如圖1所示，將平行背光源1與線陣相機2放置於玻璃管4的兩側。平行背光源1發出平行光3，玻璃管4位於平行光3區域內。平行背光源的發光面7與線陣相機2平行。線陣相機2面向平行背光源1，並與玻璃管4垂直。平行光3被玻璃管4遮擋的區域在線陣相機2的輸出信號上表現為低電平。基於透鏡聚焦效應，結石、條紋等缺陷部位及其周圍玻璃組織經平行光照射後在一定距離上形成聚焦亮點或亮的區域。將線陣相機2放置此處，在輸出信號上表現為異於其他區域的高幅度電壓信號6。將線陣相機2輸出的信號二值化後檢測其脈衝個數即可識別玻璃管4是否存在缺陷。
[0018]圖2為一種實施本發明所述的在線式玻璃管缺陷的檢測方法的檢測系統的結構示意圖，但本發明不僅僅局限於下述實施例:
[0019]本實施例的檢測系統，採用了 4組檢測裝置，4組檢測裝置的平行光照射方向相互的夾角為45°，圖中只是畫出了一組檢測裝置。每組檢測裝置包括1路平行背光源1和線陣相機2及與之對應的檢測電子單元8。檢測電子單元8根據線陣相機2的測量範圍設定目標區域，對所述目標區域進行二值化處理，根據脈衝個數即可完成目標區域缺陷的判斷(當脈衝數大於等於3時即可判斷玻璃管4存在缺陷)，同時根據切割玻璃管的切割信號10判斷處於分選區域的玻璃管是否需要剔除，並將信號送至檢測控制主機9。檢測控制主機負責對各路線陣相機2的信號進行調理，設定各路檢測電子單元8 二值化的閾值電平，對各路信號進行綜合及判斷，針對缺陷管發出報警和剔除信號。
[0020]構成檢測系統的檢測裝置，應當至少有2組，也可以有3組，上述實施例採用了 4組檢測裝置，從而能更為精確地剔除不合格玻璃管。
【權利要求】
1.一種在線式玻璃管缺陷的檢測系統，用於玻璃管生產線上在線檢測玻璃管的缺陷，包括至少兩組檢測裝置和檢測控制主機，每組檢測裝置包括一路平行背光源、線陣相機和與之對應的檢測電子單元，所述的背光源與線陣相機置於玻璃管生產線上用於檢測玻璃管缺陷的位置，平行背光源發出平行光，玻璃管通過平行光照射區域，線陣相機面向平行背光源，並與玻璃管的運動方向垂直；線陣相機輸出的信號被送入檢測電子單元；所述的檢測電子單元用於根據預設的閾值電平對由線陣相機的測量範圍確定的目標區域內的信號進行二值化處理，得到脈衝信號，根據脈衝信號判斷通過檢測區域的玻璃管是否存在缺陷，將判斷結果送入檢測控制主機；各組檢測裝置在生產線上的安裝角度不同，從而使平行光的照射方向不同，從不同角度進行玻璃管缺陷的在線檢測；檢測控制主機對由各個檢測電子單元輸入的信號進行綜合及判斷，針對存在缺陷的玻璃管發出報警和剔除信號。
2.根據權利要求1所述的檢測系統，其特徵在於，所述的閾值電平依據下述現象確定:平行光被玻璃管遮擋的區域在線陣相機的輸出信號上表現為低電平，玻璃管的缺陷部位經平行光照射後在一定距離上形成聚焦亮點或亮的區域，與周圍區域形成亮度上的反差，缺陷部位在線陣相機的輸出信號上表現為異於其他區域的較高幅度電壓信號。
3.根據權利要求2所述的檢測系統，其特徵在於，所述的玻璃管的缺陷部位為結石、條紋或癤瘤等。
4.根據權利要求1所述的檢測系統，其特徵在於，所述的檢測裝置為2組，2組檢測裝置的平行光照射方向相互垂直。
5.根據權利要求3所述的檢測系統，其特徵在於，所述的檢測裝置為4組，4組檢測裝置的平行光照射方向相互的夾角為45°。
6.一種在線式玻璃管缺陷的檢測方法，用於玻璃管生產線上在線檢測玻璃管的缺陷，此方法採用至少兩組在線式玻璃管缺陷的檢測裝置及檢測控制主機，每組在線式玻璃管缺陷的檢測裝置利用平行光照射通過檢測區域的玻璃管，在玻璃管另一側面向平行光的位置設置有與玻璃管的運動方向垂直的線陣相機，線陣相機輸出的信號被送入各自的檢測電子單元，各組檢測裝置在生產線上的安裝角度不同，從而使平行光的照射方向不同，從不同角度進行玻璃管缺陷的在線檢測；各個檢測電子單元用於根據預設的閾值電平對由線陣相機的測量範圍確定的目標區域內的信號進行二值化處理，獲取表徵缺陷的脈衝信號，判斷通過檢測區域的玻璃管是否存在缺陷，並將判斷結果送入檢測控制主機；檢測控制主機對各路信號進行綜合及判斷，針對缺陷管發出報警和剔除信號。
7.根據權利要求6所述的檢測方法，其特徵在於，所述的閾值電平依據下述現象確定:平行光被玻璃管遮擋的區域在線陣相機的輸出信號上表現為低電平，玻璃管的缺陷部位經平行光照射後在一定距離上形成聚焦亮點或亮的區域，與周圍區域形成亮度上的反差，缺陷部位在線陣相機的輸出信號上表現為異於其他區域的較高幅度電壓信號。
8.根據權利要求7所述的檢測方法，其特徵在於，所述的玻璃管的缺陷部位為結石、條紋或市瘤。
9.根據權利要求6所述的檢測方法，其特徵在於，所述的檢測裝置為2組，2組檢測裝置的平行光照射方向相互垂直。
10.根據權利要求6所述的檢測方法，其特徵在於，所述的檢測裝置為4組，4組檢測裝置的平行光照射方向相互的夾角為45°。
【文檔編號】G01N21/958GK104251867SQ201410465304
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月15日 優先權日:2014年9月15日
【發明者】徐新軍, 章欽, 張華山, 張國宏, 袁會敬 申請人:河北省雷射研究所