专利名称：一种能同时检测平面镜平整度和清洁度的装置及方法
技术领域：
本发明涉及光学工业自动化检测设备领域，具体而言，涉及一种利用机器视觉及图像处理方法来同时检测平面镜平整度和表面清洁度的装置及方法。
背景技术：
近年来，机器视觉和与之相关的后期图像处理技术被广泛应用于工业界，尤其是用于各类生产线上的标定、细节定位及缺陷检测，目前已经完善成一套完整的光学自动化技术。平面镜平整度及清洁度的检测目前在国内外尚无成熟的标准方法和设备。能够快速、高精度地同时完成对平面镜平整度以及清洁度的检测，尤其是整面(大于一平方米)平面镜的检测，是用来评估平面镜质量的一个有效途径，在工业中具有较高的应用价值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一目的在于结合机器视觉和图像处理技术提出了 一种能够同时检测平面镜平整度和清洁度的新型装置。本发明的第二目的在于结合机器视觉和图像处理技术提出了一种能够同时检测平面镜平整度和清洁度的实现方法。第一方面，本发明提供一种能同时检测平面镜平整度和清洁度的装置，所述装置包括水平传送平台、线型光源和光学成像装置。所述传送平台宽度大于平面镜的宽度，并且长度大于平面镜的长度，优选为平面镜长度的若干倍。传送平台要求严格水平，其传送平面镜的传送速率与照相设备拍照的快门频率保持同步。线型光源位于传送平台上方，距离传送平台上表面大约20至50厘米，其发出的线状光通过平面镜的镜面反射后经镜头被位于传送平台上方约20至100厘米处的照相设备接收。线型光源出光方向与平面镜间夹角等于照相设备进光方向与平面镜间夹角，其角度可以为30度至60度，优选40度至50度，更优选45度。第二方面，本发明提供一种能同时检测平面镜平整度和清洁度的方法，所述方法包括以下步骤
a.传送一面或多面待测平面镜；
b.利用线型光源照射至少所述待测平面镜的其一平面镜；
c.光学成像装置对该平面镜进行连续光学成像；
d.将该平面镜的所述光学成像合成一二维图片，并记录该图像的灰度直方e.将该灰度直方图与预先设定的标准样品的灰度直方图进行比对，按照该测定的灰度直方图中的灰度值评估其不清洁度及平整度。利用设置在待测平面镜上方的照相设备拍摄经所述平面镜反射的光线，所述拍摄在所述平面镜经过所述线型光源照射之前开始，并且在所述平面镜全部传通过所述线型光源之后结束。
所述传送平台的传送速率与照相设备拍照的快门频率保持同步。若图像像素灰度值大小为标准平面镜图像灰度均值的50%至95%，认为此位置点的镜面存在不清洁，其不清洁程度正比于此像素点灰度值与标准平面镜图像灰度均值之差
对于合成图像中像素灰度值小于标准平面镜图像灰度均值50%的位置点，如果此类位置点相邻联通区域面积大于平米厘米量级，这片联通区域则为不平整镜面变形位置。
图1为根据本发明利用光学来检测平面镜平整度及清洁度的装置示意图。
具体实施例方式以下结合实施例和附图对本发明进行详细的描述。应当理解，以下实施例只是为了对本发明进行举例说明，而不限制本发明的保护范围。示图1为根据本发明利用光学原理来检测平面镜平整度及清洁度的装置示意图。 附图标记1为平面镜，2为线型光源，3为由线型光源发射的入射光线，4为入射光线经平面镜反射后的反射光线，5为传送平台，6为光学镜头，7为照相设备，8为传送平台的控制中心。平面镜1可以为任何平面镜，优选为面积大于1平方米的平面镜。传送平台5用来传送平面镜1，其具有一定的长度(例如，为待测平面镜1的长度的数倍)，其宽度可以长于平面镜的宽度。或者，其宽度可以大于平面镜的长度。传送平台5可以是传送轮传送，也可以是传送带传送，也可以是其它可以进行传送的传送装置。本发明传送平台5主要用于传送待测平面镜。传送平台5最好是水平放置， 能水平传送待测平面镜。线型光源2可以为LED连续光源，其光强保持时间稳定，固定置于传送平台上方约 20至50厘米处，其长度方向平行于传送轮的宽度方向，长度应不小于平面镜的宽度。光学镜头6可以为定焦镜头，置于照相设备前方。照相设备7 (如照相机)可以为单个或多个，其与镜头一起置于距离传送平台上方约20至100厘米处。照相设备和镜头的入光方向与平面镜法线之间夹角等于线型光源光线入射平面镜方向与镜面法线间的夹角， 以确保照相设备能接受到经平面镜产生镜面反射的线型光源光线。控制中心8可以为一台电脑或其他控制设备，用于接收照相设备所拍摄的一维图像并将其合并后得到整个平面镜反射光线的二维图像。然后对图像进行灰度直方图分析， 对比标准样品镜的灰度直方图，针对图像中每点像素的灰度值，判断其对应镜面位置点是否属于不清洁点或不平整区域，并根据灰度值评估其不清洁程度。将照相设备拍照的一维图像合并成二维图像以及将其制成灰度直方图都是现有技术，因此在此处不再赘述。再请参阅如图1所示，光学检测平面镜清洁度及平整度装置的基本原理为将平面镜1放于传送平台5上，平面镜随传送轮向前勻速传送。例如，所述速度可以为约20cm/ s至约50cm/s，其根据需要来确定。线型光源2发射的平行光线3照射照射到平面镜上，其光线经平面镜镜面反射后产生反射光线4，经由光学镜头6后被照相设备7接收。照相设备拍照的快门频率与传送平台运动控制中心8运送镜子的传送速率同步。照相设备拍照后的图像由计算机进行图像处理后得到分析检测结果。
利用上述装置，可以依照如下步骤同时完成平面镜平整度和清洁度的快速检测 步骤a 利用水平传送平台传送水平放置在传送平台上的一面或多面表面平整且洁净
的平面镜(其作为标准对照品)。传送平面镜时，平面镜的宽度平行于传送平台的宽度方向。 作为替代方案，平面镜的长度方向可以平行于传送平台的宽度方向。步骤b 利用线型光源照射平面镜。线型光源照射光线的入射方向与经传送轮传送的平面镜法线之间的夹角在30度至60度之间，优选40度至50度，更优选45度。步骤c 利用照相设备进行拍照，以捕获线型光源经平面镜反射后的光线。照相设备前装有光学镜头，镜头的对焦面位于平面镜反射光源光线的镜面位置上。照相设备的曝光时间及镜头的光圈大小根据光源光强调整，使得照相设备接受光线后成像图像的灰度值大概在130左右。照相设备拍照的快门频率与传送平台的传送速率匹配，根据照相设备CXD 像素对应实物的尺寸，确保照相设备连续拍照后的合成图像像素尺寸与经过传送的镜子尺寸相一致。用于整套系统成像的照相设备及镜头数量根据图像分辨率要求以及镜头焦距和平面镜宽度确定，在保证成像图像分辨率前提下确保平面镜整个宽度都能被照相设备成像。步骤d 在平面镜传送经过光源照射前启动照相设备开始拍照，当平面镜整体全部传送过光源照射后结束拍照，所述过程中照相设备拍摄的一维图像经电脑合并为一张二维像素图片。步骤e 对合成的二维图片进行图像处理，分析记录图像的灰度直方图。利用标准对照品对检测设备进行校准标定，使得照相设备对标准样镜面拍照合成图像的灰度直方图具有很小的方差值。完成校准后，记录标准样平面镜反射光线合成图像的灰度均值。步骤f 对未知待测平面镜样品进行检测，完成步骤1-5。待测平面镜厚度需与标准样平面镜厚度完全一致。在对照相设备拍摄的镜面合成图像进行图像处理中，若图像像素灰度值大小为标准平面镜图像灰度均值的50%至95%，认为此位置点的镜面存在不清洁， 其不清洁程度正比于此像素点灰度值与标准平面镜图像灰度均值之差。对于合成图像中像素灰度值小于标准平面镜图像灰度均值50%的位置点，如果此类位置点相邻联通区域面积大于平米厘米量级，这片联通区域则为不平整镜面变形位置。本发明适用于中轻度污染的平面镜清洁度检测，检测清洁度分辨率较高，其分辨率为照相设备的分辨率。本发明对镜面不平整度的检测分辨率为1平米厘米。虽然为了说明的目的对优选实施例进行了详细描述，但在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以做出多种改变。因此，本发明不限于此，而是权利要求所限定的范围。
权利要求
1.一种能同时检测平面镜平整度和清洁度的装置，其特征在于，包括水平传送平台，用于传送待检测的平面镜；线型光源，位于所述水平传送平台上方，用于照射所述平面镜；光学成像装置，位于所述水平传送平台上方，用于对所述平面镜进行连续光学成像；控制中心，连接光学成像装置，用于对待测平面镜的光学成像图像与预设的标准样品进行比对，判断其平整度和清洁度。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光学成像装置包括一个或多个照相设备和光学镜头。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述线型光源发出的光线通过所述平面镜反射后经镜头被所述照相设备接收。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述线型光源发出的光线方向与所述平面镜之间的夹角等于所述照相设备接收光线的方向与所述平面镜之间的夹角。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述夹角为30度至60度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述夹角为40度至50度。
7.根据权利要求5述的装置，其特征在于所述夹角为45度。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于线型光源位于所述传送平台上方20至50 厘米处。
9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述照相设备位于所述传送平台上方20厘米至100厘米处。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水平传送平台的宽度大于所述平面镜的宽度，长度大于所述平面镜的长度。
11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述水平传送平台的宽度大于所述平面镜的长度。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传送平台的传送速率与照相设备拍照的快门频率保持同步。
13.一种能同时检测平面镜平整度和清洁度的方法，其特征在于，包括以下步骤a.传送一面或多面待测平面镜；b.利用线型光源照射至少所述待测平面镜的其一平面镜；c.光学成像装置对该平面镜进行连续光学成像；d.将该平面镜的所述光学成像合成一二维图片，并记录该图像的灰度直方图；e.将该灰度直方图与预先设定的标准样品的灰度直方图进行比对，按照该测定的灰度直方图中的灰度值评估其不清洁度及平整度。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，利用设置在待测平面镜上方的照相设备拍摄经所述平面镜反射的光线，所述拍摄在所述平面镜经过所述线型光源照射之前开始， 并且在所述平面镜全部传通过所述线型光源之后结束。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述传送平台的传送速率与照相设备拍照的快门频率保持同步。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，若图像像素灰度值大小为标准平面镜图像灰度均值的50%至95%，认为此位置点的镜面存在不清洁，其不清洁程度正比于此像素点灰度值与标准平面镜图像灰度均值之差。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，对于合成图像中像素灰度值小于标准平面镜图像灰度均值50%的位置点，如果此类位置点相邻联通区域面积大于平米厘米量级， 这片联通区域则为不平整镜面变形位置。
全文摘要
一种能同时检测平面镜平整度和清洁度的装置，包括水平传送平台，用于传送待检测的平面镜；线型光源，位于所述水平传送平台上方，用于照射所述平面镜；光学成像装置，位于所述水平传送平台上方，用于对所述平面镜进行连续光学成像;控制中心，连接光学成像装置，用于对待测平面镜的光学成像图像与预设的标准样品进行比对，判断其平整度和清洁度。随着平面镜的移动，照相设备连续拍照，将照相设备拍摄的一维图像合并后得到整个平面镜反射光线的二维图像。然后对图像进行灰度直方图分析，对比标准样品镜的灰度直方图，针对图像中每点像素的灰度值，判断其对应镜面位置点是否属于不清洁点或不平整区域，并根据灰度值评估其不清洁程度。
文档编号G01B11/30GK102419334SQ20111026920
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月13日 优先权日2011年9月13日
发明者宋洋, 徐能, 李心, 祝雪妹, 项翀, 黄文君 申请人:浙江中控太阳能技术有限公司