光学检测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种光学检测系统，用于检测玻璃的注塑包边的宽度，包括：光源，用于朝向所述玻璃的一侧出射定向光；传送装置，用于使得所述玻璃和所述光源相对移动，从而使得所述定向光经过所述注塑包边的至少一个宽度区域；相机，与所述光源位于所述玻璃的同一侧，放置成：位于所述定向光被所述注塑包边漫反射的路径，且偏离所述定向光被所述玻璃镜面反射的路径；以及处理器，用于接收所述相机拍摄的照片，根据所述照片的明亮区域确定所述注塑包边的宽度。
【专利说明】光学检测系统
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型大体涉及光学检测，具体地涉及玻璃包边检测。
【背景技术】
[0002]玻璃包边通常以热塑性弹性体、聚亚安酯或聚氯乙烯等为材料，包覆在玻璃的周边。以汽车玻璃为例，汽车玻璃的包边起到将汽车玻璃安装到车体的作用，同时玻璃包边在汽车玻璃和车体之间提供密封。
[0003]玻璃包边通常由挤塑或者注塑方法制备。具体地，对于注塑方法而言，现将玻璃板固定在模具型腔中，在玻璃板的边缘和模具型腔的内壁之间留有空隙，在该空隙中注入熔融的热塑性材料，待该热塑性材料冷却后即在玻璃板的边缘形成一体的玻璃包边。
[0004]为了实现固定玻璃、提供密封、美观等目的，客户对于玻璃包边的宽度通常有严格的要求。如果玻璃板在注塑过程中产生位移，或者玻璃板放置的初始位置有偏差，得到的包边玻璃将无法满足这样的要求。因此，通常在一批包边玻璃制造完成后测量包边的宽度，并筛除不符合要求的产品。现有的方法通常是通过肉眼筛选出明显不合格的产品，对部分产品进行抽检、使用游标卡尺测量包边宽度。
[0005]然而，本实用新型的发明人意识到，现有的测量方法效率较低，此外，在一批产品制造完成后再测量不利于及时发现问题，容易造成次品率较高。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的问题，在本实用新型的一个实施方式中，提供了一种光学检测系统，用于检测玻璃的注塑包边的宽度，包括:光源，用于朝向所述玻璃的一侧出射定向光；传送装置，用于使得所述玻璃和所述光源相对移动，从而使得所述定向光经过所述注塑包边的至少一个宽度区域；相机，与所述光源位于所述玻璃的同一侧，放置成:位于所述定向光被所述注塑包边漫反射的路径，且偏离所述定向光被所述玻璃镜面反射的路径；以及处理器，用于接收所述相机拍摄的照片，根据所述照片的明亮区域确定所述注塑包边的宽度。
[0007]由于相机偏离定向光被所述玻璃镜面反射的路径，被玻璃反射的光无法进入相机。当定向光照射到玻璃包边时，被玻璃包边漫反射，因此有一部分被反射的光进入相机。因此，在相机拍摄的照片中，玻璃对应黑色区域，包边对应明亮区域。通过测量明亮区域的宽度即得到玻璃包边的宽度。
[0008]该检测系统效率较高，适用于在线检测。
[0009]在一个实施例中，该传送装置用于使得所述玻璃和所述光源相对移动，从而使得所述定向光经过所述注塑包边的至少两个宽度区域，所述至少两个宽度区域包括:分别位于所述注塑包边的相对两边上的两个区域，和/或，位于所述注塑包边的一边上的两个区域；
[0010]处理器用于接收所述相机拍摄的照片，根据所述照片的明亮区域确定所述至少两个宽度区域的宽度，比较所述至少两个宽度区域的宽度并确定所述玻璃相对于所述注塑包边是否居中。
[0011]在该例子中，测量系统测量包边的至少两个区域的宽度，通过对比可以确定玻璃相对于包边是否居中。
[0012]在一个实施例中，所述分别位于所述注塑包边的相对两边上的两个区域的位置是相对的。
[0013]在另一个实施例中，所述至少两个宽度区域可以包括:第一区域和第二区域，位于所述注塑包边的第一边上，以及第三区域和第四区域，位于与所述第一边相对的第二边上，所述第一区域和第二区域分别与所述第三区域和第四区域相对。
[0014]在另一个实施例中，所述传送装置包括:机械手，用于抓持所述玻璃；以及控制器，用于控制所述机械手的路径以及姿态。
[0015]在另一个实施例中，所述传送装置包括:传送带，用于放置所述玻璃。
[0016]在另一个实施例中，所述光学检测系统还包括标定件，所述标定件具有已知尺寸的孔，所述处理器用于根据所述照片的明亮区域所占的像素以及所述孔所占的像素确定所述明亮区域的宽度。
[0017]在另一个实施例中，所述光源为射灯或激光器。
[0018]在另一个实施例中，所述定向光是同轴光、准平行光、平行光、会聚光或者激光。
[0019]在一个实施方式中，提供了一种光学检测系统，用于检测玻璃相对于注塑包边是否居中，包括:光源，用于朝向所述玻璃的一侧出射定向光；传送装置，用于使得所述玻璃和所述光源相对移动，从而使得所述定向光经过所述注塑包边的至少两个宽度区域，所述至少两个宽度区域包括:分别位于所述注塑包边的相对两边上的两个区域，和/或，位于所述注塑包边的一边上的两个区域；相机，与所述光源位于所述玻璃的同一侧，放置成:位于所述定向光被所述注塑包边漫反射的路径，且偏离所述定向光被所述玻璃镜面反射的路径；以及处理器用于接收所述相机拍摄的照片，比较所述至少两个宽度区域所对应的明亮区域的像素值，并确定所述玻璃相对于所述注塑包边是否居中。
[0020]在一个实施例中，所述玻璃是汽车玻璃。
[0021 ] 在一个实施例中，所述光学检测系统是在线检测系统。
[0022]上述本实用新型的实用新型内容并不旨在描述本实用新型的每个公开的实施例或者每个实现方式。以下的详细的描述和附图更具体地示例了本实用新型的示例性的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]在下文中将参照以下附图仅通过例子更具体地描述本实用新型的优选实施例:
[0024]图1示出了根据本实用新型的一个实施例的光学检测系统100，其中，光源120的光照射在玻璃111上；
[0025]图2示出了图1的光学检测系统100，其中，光源120的光照射在注塑包边112上；
[0026]图3示出了图1的光学检测系统100，其中，光源120的光照射在传送带140上；
[0027]图4示出了根据本实用新型的另一个实施例的光学检测系统200 ；
[0028]图5示出了根据本实用新型的实施例的光学检测系统拍摄的照片；[0029]图6示出了玻璃相对于注塑包边不居中的一种情形；
[0030]图7示出了玻璃相对于注塑包边不居中的另一种情形；
[0031]图8示出了根据本实用新型的一个实施例的光学检测方法；
[0032]图9示出了根据本实用新型的另一个实施例的光学检测方法；
[0033]在上述的各附图中，相似的附图标记应被理解为表示相同、相似或者相应的特征或功能。为了方便示出，附图未按照比例绘制。
【具体实施方式】
[0034]在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本实用新型一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本实用新型的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本实用新型的所有实施例。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。
[0035]在以下的具体描述中，参考了所附的附图。附图构成了本实用新型的一部分，在附图中通过示例的方式示出了能够实施本实用新型的特定的实施例。就这一点而言，方向性的术语，例如“左”、“右” “顶部”、“底部”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。因此本实用新型的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。可以理解，在不偏离本实用新型的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本实用新型的范围由所附的权利要求所限定。
[0036]如图1所示，根据本实用新型的一个实施例的光学检测系统100，包括光源120，传送带140，相机160和处理器180。该光学检测系统100用于检测玻璃111的注塑包边112的宽度。
[0037]具体地，光源120朝向玻璃111的一侧出射定向光(如图中箭头所示)，包边玻璃被放置在传送带140上，从而包边玻璃相对于光源120移动。与太阳、白炽灯或荧光灯等向四面八方发光的光源不同，光源120发出的是定向光。该定向光是指方向性较好的光,包括但不限于:同轴光，准平行光，平行光，会聚光或者激光。光源120包括但不限于:射灯或者激光器。
[0038]在图1示出的位置，光源出射的光照射在玻璃111上，被镜面反射。由于相机160放置的位置偏离该定向光被镜面反射的路径，因此在相机160拍摄的照片中呈现为黑色，如图5的区域510所示。
[0039]在图2示出的位置，光源出射的光照射在注塑包边112上，被漫反射，因此有一部分反射光进入相机160，因此在相机160拍摄的照片中呈现为明亮区域，如图5的区域520所示。
[0040]在图3示出的位置，光源出射的光已经经过注塑包边112的一个宽度区域，照射在传送带140上，传送带140可以是镜面材质的，例如，不锈钢，从而被反射的光无法进入相机160，因此在相机160拍摄的照片中呈现为黑色，如图5的区域530所示。
[0041]因此，只有被注塑包边112反射的光能够进入相机160，即相机160拍摄的照片中的明亮区域对应注塑包边112，处理器180接收相机160拍摄的照片，并根据该明亮区域确定注塑包边的宽度。注塑包边的宽度的计算方法将在下文详细描述。在注塑包边的宽度不符合客户要求的情形下，将该包边玻璃确定为次品。其中，处理器180在硬件上可以实现为CPU, GPU，单片机，DSP 等。
[0042]光学检测系统100的构成较简单，且检测效率较高，适用于在线检测。在线检测的优点在于:能够及时发现并克服造成次品的原因，避免产生更多次品。
[0043]图4示出了根据本实用新型的另一个实施例的光学检测系统200，包括光源220，传送装置240，相机260和处理器280，用于检测玻璃211的注塑包边212的宽度。与光学检测系统100相比，光学检测系统200的传送装置240由机械手241和控制器242构成。机械手241抓持包边玻璃，控制器242控制机械手241运动的路径以及姿态。该姿态包括，例如，机械手241的偏角，通过控制机械手241的姿态使得从玻璃211反射的光不会进入相机260。光学检测系统200的其他构成与光学检测系统100类似，不再赘述。
[0044]以下描述光学检测系统200的工作过程。
[0045]控制器242控制机械手241抓持着包边玻璃，并控制机械手241的运动路径，使得光源220发出的光经过包边212的至少一个宽度区域。在图4的方位中光照射在玻璃211上并被镜面反射，从而在照片中形成黑色区域(如图5的510所示);当机械手241带动玻璃继续向左运动，光照射在包边212上并被漫反射，从而在照片中形成明亮区域(如图5的520所示)；当机械手241带动玻璃继续向左运动，光穿过空气背景，没有光进入相机260，从而在照片中形成黑色区域(如图5的530所示)。
[0046]因此，只有被注塑包边212反射的光能够进入相机260，即相机260拍摄的照片中的明亮区域对应注塑包边212，处理器280接收相机260拍摄的照片，并根据明亮区域计算注塑包边的宽度。
[0047]使用机械手241的方式可以更灵活的控制包边玻璃的移动路径。
[0048]上文以测量注塑包边的一个宽度区域为例进行了说明，需要说明的是，根据本实用新型的实施例的光学检测系统可以测量注塑包边的多个宽度区域，例如两个或更多宽度区域，在任一宽度区域的宽度不符合客户要求的情形下，将该包边玻璃确定为次品。
[0049]以下描述，根据本实用新型的实施例的光学检测系统基于检测的注塑包边的宽度判断玻璃相对于注塑包边是否居中。
[0050]光学检测系统100或200使得光源120或220发出的定向光经过注塑包边的两个宽度区域。参考图6，该两个宽度区域可以是位于注塑包边一边上的分离的两个区域，例如，区域610和区域620，或者区域630和区域640 ;也可以是位于注塑包边的相对两边上的相对的两个区域，例如，区域610和区域630，或者，区域620和区域640。
[0051]具体地，当两个宽度区域选择为区域610和区域630，光学检测系统测量并且比较区域610和区域630的宽度，如果区域610和区域630的宽度差别大于预定值，则判断为玻璃相对于注塑包边不居中。
[0052]需要说明的是，此处的预定值可以是根据客户的要求设定的值，预先存储在处理器中。如果客户的要求较高，可以将预定值设定的较低，例如Imm;如果客户的要求较低，可以将预定值设定的较高，例如2mm。
[0053]类似地，当两个宽度区域选择为区域610和区域620，光学检测系统测量并且比较区域610和区域620的宽度，如果区域610和区域620的宽度差别大于预定值，则判断为玻璃相对于注塑包边不居中。进一步地，由于区域610和区域620位于注塑包边的一边上，区域610和区域620的宽度差别说明玻璃相对于注塑包边是扭转的。
[0054]光学检测系统100或200也可以测量三个宽度区域，例如区域610，区域620和区域630，通过比较这些区域的宽度可以得知玻璃相对于注塑包边是否居中。
[0055]优选地，光学检测系统测量四个宽度区域，包括:第一区域和第二区域，位于所述注塑包边的第一边上，以及第三区域和第四区域，位于与所述第一边相对的第二边上，所述第一区域和第二区域分别与所述第三区域和第四区域相对。
[0056]具体参考图6，光学检测系统100或200测量位于左边上的区域610和区域620以及位于右边上的区域630和区域640，区域610、区域620分别与区域630、区域640相对。通过比较区域610和630的宽度可以得知玻璃相对于注塑包边不居中，再比较区域610和620的宽度可以得知玻璃相对于注塑包边是扭转的。
[0057]另一个例子中，参考图7，光学检测系统100或200测量位于左边上的区域710和区域720以及位于右边上的区域730和区域740，区域710、区域720分别与区域730、区域740相对。通过比较区域710和730的宽度可以得知玻璃相对于注塑包边不居中，再比较区域710和720的宽度可以得知玻璃相对于注塑包边是偏移的。
[0058]在另一个例子中，光学检测系统100或200测量分别位于注塑包边的相对两边的两个宽度区域，该两个宽度区域并不必须是相对的。参考图7，光学检测系统100或200测量位于左边上的区域710和位于右边上的区域740，通过比较区域710和区域740的宽度可以得知玻璃相对于注塑包边不居中。
[0059]在另一个例子中，参考图6，光学检测系统100或200测量位于左边上的区域610和位于右边上的区域650，通过比较区域610和区域650的宽度可以得知玻璃相对于注塑包边不居中。
[0060]以上描述了根据本实用新型的实施例的光学检测系统基于检测的注塑包边的宽度判断玻璃相对于注塑包边是否居中。光学检测系统的构成较简单，且检测效率较高，适用于在线检测。在线检测的优点在于:能够及时发现并克服造成次品的原因，避免产生更多次品O
[0061]以下描述确定注塑包边的宽度的例子。
[0062]在一个例子中，光学检测系统还包括一个标定件，该标定件具有已知尺寸的孔。例如，该标定件可以是带有直径为Icm的孔的木板。光学检测系统先对该标定件拍照，光透过该标定件的孔，因此该孔在照片中呈现为黑色区域。光学检测系统的处理器获得该黑色区域径向所占的像素值。然后光学检测系统对注塑包边的一个宽度区域拍照，该注塑包边在照片中呈现为明亮区域。光学检测系统的处理器获得该明亮区域在宽度方向上所占的像素值。该注塑包边的宽度即为该明亮区域所占的像素值与该黑色区域所占的像素值的比再乘以该孔的直径。
[0063]在另一个例子中，光学检测系统已知一个像素对应的物体宽度，通过测量照片中明亮区域在宽度方向上所占的像素值即可得知注塑包边的宽度。
[0064]在另一个例子中，光学检测系统不直接测量明亮区域所占的像素值，而是通过照片在宽度方向上的像素值减去黑色区域在宽度方向上的像素值来确定明亮区域的像素值。例如，如图5所示，照片在宽度方向上的像素值是确定的，光学检测系统测量510区域和530区域在宽度方向上的像素值，用照片在宽度方向上的像素值减去510区域和530区域在宽度方向上的像素值即可得到520区域在宽度方向上的像素值(明亮区域的像素值)。
[0065]此外，本领域的技术人员理解，相机每次拍摄一定范围的区域，如图6所示，相机每次拍摄如虚线包围的矩形区域，该区域的大小在X方向例如为7cm，在Y方向例如为3cm。在计算包边的宽度时，可以取在整个Y方向3cm范围内的宽度平均值，也可以取在该矩形区域内的较小区间的宽度平均值，也可以在该区域内随机选取一个宽度值，这可以由不同的算法实现。本实用新型不受具体算法的限制。
[0066]需要说明的是，基于拍摄的照片而确定包边的实际尺寸的方式不限于此，现有的基于照片确定物体实际尺寸的方法、以及本实用新型申请日之后出现的基于照片确定物体实际尺寸的方法都是适用的。
[0067]还需要说明的是，以上描述的光学检测系统100或200检测注塑包边的宽度，但并不必须输出注塑包边的宽度。在一个例子中，只有在注塑包边的宽度超出预定范围时，光学检测系统100或200才将注塑包边的宽度显示在显示器上。在另一个例子中，在注塑包边的宽度超出预定范围时，光学检测系统100或200发出预警信号，而无需显示注塑包边的宽度。在另一个例子中，光学检测系统100或200比较两个区域的包边宽度(例如图6的区域610和630)，当该两个区域的包边宽度差超过预定值时，发出预警信号，而不显示包边宽度。
[0068]还需要说明的是，尽管以上描述了光学检测系统基于检测的注塑包边的宽度判断玻璃相对于注塑包边是否居中，然而为了判断玻璃相对于注塑包边是否居中的目的，光学检测系统并不必须检测注塑包边的宽度，可替代地，光学检测系统的处理器可以直接比较明亮区域的像素值，进而判断玻璃相对于注塑包边是否居中。例如，当两个宽度区域选择为区域610和区域630时，光学检测系统的处理器比较区域610对应的明亮区域在宽度方向上的像素值和区域630对应的明亮区域在宽度方向上的像素值，如果像素值差别大于预定值，则判断为玻璃相对于注塑包边不居中。该预定值可以通过将客户对尺寸偏差的要求换算到所对应的像素值来确定。
[0069]还需要说明的是，本实用新型所述包边的宽度区域是指贯穿了包边宽度的区域，参考图6，区域670、680、690、600也是本实用新型所指的宽度区域。
[0070]根据本实用新型的一个实施例，提供了一种用于检测玻璃的注塑包边的宽度的方法。参考图8，该方法包括:
[0071]在步骤S810中，朝向玻璃的一侧出射定向光；
[0072]在步骤S820中，使得该定向光经过注塑包边的至少一个宽度区域；
[0073]在步骤S830中，将相机放置成:位于该定向光被注塑包边漫反射的路径，且偏离该定向光被玻璃镜面反射的路径；
[0074]在步骤S840中，根据相机拍摄的照片的明亮区域确定注塑包边的宽度。
[0075]该方法可以通过上文描述的光学检测系统100或200实现。
[0076]根据本实用新型的一个实施例，提供了一种用于检测玻璃相对于注塑包边是否居中的方法。参考图9，该方法包括:
[0077]在步骤S910中，朝向玻璃的一侧出射定向光；
[0078]在步骤S920中，使得该定向光经过注塑包边的至少两个宽度区域，该至少两个宽度区域包括:分别位于所述注塑包边的相对两边上的两个区域，和/或，位于所述注塑包边的一边上的两个区域；
[0079]在步骤S930中，将相机放置成:位于该定向光被注塑包边漫反射的路径，且偏离该定向光被玻璃镜面反射的路径；
[0080]在步骤S940中，根据该相机拍摄的照片的明亮区域确定该至少两个宽度区域的宽度，比较该至少两个宽度区域的宽度并确定玻璃相对于注塑包边是否居中。
[0081]该方法可以通过上文描述的光学检测系统100或200实现。
[0082]本实用新型所述光源检测系统和方法适用于具有注塑包边的玻璃，例如汽车玻
3? ο
[0083]应当理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本实用新型，本领域技术人员可以理解，可以对本实用新型进行修改和变形，只要不偏离本实用新型的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本实用新型和所附权利要求的范围。本实用新型的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本实用新型的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排`除出现多个这样的元件或步骤。
【权利要求】
1.一种光学检测系统，用于检测玻璃的注塑包边的宽度，包括: 光源，用于朝向所述玻璃的一侧出射定向光； 传送装置，用于使得所述玻璃和所述光源相对移动，从而使得所述定向光经过所述注塑包边的至少一个宽度区域； 相机，与所述光源位于所述玻璃的同一侧，放置成:位于所述定向光被所述注塑包边漫反射的路径，且偏离所述定向光被所述玻璃镜面反射的路径；以及 处理器，用于接收所述相机拍摄的照片，根据所述照片的明亮区域确定所述注塑包边的宽度。
2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于: 传送装置用于使得所述玻璃和所述光源相对移动，从而使得所述定向光经过所述注塑包边的至少两个宽度区域，所述至少两个宽度区域包括:分别位于所述注塑包边的相对两边上的两个区域，和/或，位于所述注塑包边的一边上的两个区域； 处理器用于接收所述相机拍摄的照片，根据所述照片的明亮区域确定所述至少两个宽度区域的宽度，比较所述至少两个宽度区域的宽度并确定所述玻璃相对于所述注塑包边是否居中。
3.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述分别位于所述注塑包边的相对两边上的两个区域的位置是相对的。
4.如权利要求2所述的光学检测系统，其特征在于，所述至少两个宽度区域包括:第一区域和第二区域，位于所述注塑包边的第一边上，以及第三区域和第四区域，位于与所述第一边相对的第二边上，所述第一 区域和第二区域分别与所述第三区域和第四区域相对。
5.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述传送装置包括: 机械手，用于抓持所述玻璃；以及 控制器，用于控制所述机械手的路径以及姿态。
6.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述传送装置包括: 传送带，用于放置所述玻璃。
7.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，还包括标定件，所述标定件具有已知尺寸的孔，所述处理器用于根据所述照片的明亮区域所占的像素以及所述孔所占的像素确定所述注塑包边的宽度。
8.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述光源为射灯或激光器。
9.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，所述定向光是同轴光、准平行光、平行光、会聚光或者激光。
10.如权利要求1至9任一项所述的光学检测系统，其特征在于，所述玻璃是汽车玻璃。
11.如权利要求1至9任一项所述的光学检测系统，其特征在于，所述光学检测系统是在线检测系统。
12.一种光学检测系统，用于检测玻璃相对于注塑包边是否居中，包括: 光源，用于朝向所述玻璃的一侧出射定向光； 传送装置，用于使得所述玻璃和所述光源相对移动，从而使得所述定向光经过所述注塑包边的至少两个宽度区域，所述至少两个宽度区域包括:分别位于所述注塑包边的相对两边上的两个区域，和/或，位于所述注塑包边的一边上的两个区域；相机，与所述光源位于所述玻璃的同一侧，放置成:位于所述定向光被所述注塑包边漫反射的路径，且偏离所述定向光被所述玻璃镜面反射的路径；以及 处理器，用于接收所述相机拍摄的照片，比较所述至少两个宽度区域所对应的明亮区域的像素值，并确定所述玻璃相对于所述注塑包边是否居中。
【文档编号】G01B11/04GK203534536SQ201320603257
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】张帅, 林晓峰, 阎华山 申请人:法国圣戈班玻璃公司