一种在线式玻璃管缺陷的检测系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种在线式玻璃管缺陷的检测系统，包括至少两组检测装置和检测控制主机，每组检测装置包括一路平行背光源、线阵相机和检测电子单元，线阵相机面向平行背光源，并与玻璃管的运动方向垂直；线阵相机输出的信号被送入检测电子单元；检测电子单元用于根据预设的阈值电平对由线阵相机的测量范围确定的目标区域内的信号进行二值化处理，得到脉冲信号，根据脉冲信号判断通过检测区域的玻璃管是否存在缺陷，将判断结果送入检测控制主机；各组检测装置在生产线上的安装角度不同。本发明同时提供一种上述检测系统采用的检测方法。本发明具有成本低廉、能够快速、准确地进行玻璃管缺陷在线检测的优点。
【专利说明】一种在线式玻璃管缺陷的检测系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于玻璃质量的检测【技术领域】，尤其涉及一种用于在线式玻璃管缺陷的检测方法及相应的检测装置。
【背景技术】
[0002]结石、条纹等是玻璃拉管生产过程中常见的玻璃缺陷。结石的形成有不同的原因，通常将结石的来源归结来自配合料没有充分熔化、玻璃液对耐火材料的侵蚀、析晶及挥发物的留存等几个方面。结石、条纹等的存在具有极大的危害性，是玻璃体内最危险的缺陷。这些缺陷严重的破坏了玻璃制品的均匀性、透光性、电学性能和抗热震性能。结石部位的膨胀系数与周围玻璃的膨胀系数不同，其产生的局部应力大大降低了产品的机械强度和热稳定性，还可能在二次加工为成品时退火没能消除结构应力而引起产品自裂或在使用过程中破裂，从而影响产品质量，严重时可能会使人员受到伤害。因此，通常玻璃制品中不允许有结石等缺陷的存在。
[0003]玻璃管的质量在很大程度上影响着相关行业的产品质量，随着市场需求的不断提高，高端产品对玻璃管的质量要求越来越高。伴随着生产技术的不断发展提高，尤其是现代机械化、规模化的生产实现了玻璃管的生产过程中牵引、切割、梳理、收集及堆垛的全自动化，因此在生产线的前端必须引入高精度的缺陷检测分选装置来适应后续机械化、全自动化的生产加工需求，从而确保无缺陷产品投入市场。
[0004]现有技术中有采用红外光源照明玻璃管，通过接收器所感应的光量变化感知缺陷所在，亦有通过间接方式获取缺陷在接收端造成的变化从而识别缺陷所在。由于玻璃的熔制工艺和成型操作等多方面因素的介入，造成一些玻璃管内部的光学特性并非理想均匀透明的，这些因素增加了现有技术处理这些特殊情况的难度，容易做成漏检误检。目前绝大部分玻璃拉管生产线依然处于依赖人工对切割下来的玻璃管目测缺陷的落后生产方式，不仅劳动强度大，而且很容易引起视觉和身体的疲劳导致漏检误判的发生，不能满足自动化流水生产线的需求。因此设计一种简洁、快速、能够适应在线玻璃拉管生产线实际需求的玻璃管缺陷在线检测装置对于提高相关产品的质量、降低工人劳动强度、提高行业的整体技术水平，促进相关产业由劳动密集型向技术密集型的转变具有重要的意义。
[0005]专利申请CN 103472072给出一种采用透明标定板和背光源结合的方式来对玻璃管缺陷进行检测的方法，有效的避免了玻璃管对于直射光线的折射和反射影响，使得玻璃管的成像清晰，通过透明标定板上的非透明的直线段，可将玻璃管上的缺陷导致的光学变形在图像中明确显示出来，最终的体现就是透明标定板上的非透明直线段发生中断、不完整、扭曲或变形。通过透明标定板上的非透明直线段将玻璃管上的缺陷导致的光学变形在图像中明确显示出来，当检测到玻璃管缺陷时，体现为透明标定板上的非透明直线段发生中断、不完整、扭曲或变形，通过透明标定板上的非透明直线段发生中断、不完整、扭曲或变形从而判断玻璃管存在缺陷。此种技术方案，所采用的光源为非直射光，玻璃管上的缺陷在图像中体现的是透明标定板上的非透明直线段的中断、不完整、扭曲或变形。采用线阵相机时，需要对图像进行数据采集及相应的算法处理。在线拉管速度可达3?5米/秒，要识别出高速运动下的的结石、条纹或疖瘤之类的玻璃管缺陷，可能需要选用一路或多路高速面阵相机，相应的检测硬件装置及软件处理亦较为复杂。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种成本低廉、能够快速、准确地进行玻璃管缺陷的在线检测系统及方法。为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]—种在线式玻璃管缺陷的检测系统，用于玻璃管生产线上在线检测玻璃管的缺陷，包括至少两组检测装置和检测控制主机，每组检测装置包括一路平行背光源、线阵相机和与之对应的检测电子单元，所述的背光源与线阵相机置于玻璃管生产线上用于检测玻璃管缺陷的位置，平行背光源发出平行光，玻璃管通过平行光照射区域，线阵相机面向平行背光源，并与玻璃管的运动方向垂直；线阵相机输出的信号被送入检测电子单元；所述的检测电子单元用于根据预设的阈值电平对由线阵相机的测量范围确定的目标区域内的信号进行二值化处理，得到脉冲信号，根据脉冲信号判断通过检测区域的玻璃管是否存在缺陷，将判断结果送入检测控制主机；各组检测装置在生产线上的安装角度不同，从而使平行光的照射方向不同，从不同角度进行玻璃管缺陷的在线检测；检测控制主机对由各个检测电子单元输入的信号进行综合及判断，针对存在缺陷的玻璃管发出报警和剔除信号。
[0008]作为优选实施方式，所述的阈值电平依据下述现象确定:平行光被玻璃管遮挡的区域在线阵相机的输出信号上表现为低电平，玻璃管的缺陷部位经平行光照射后在一定距离上形成聚焦亮点或亮的区域，与周围区域形成亮度上的反差，缺陷部位在线阵相机的输出信号上表现为异于其他区域的较高幅度电压信号。
[0009]所述的玻璃管的缺陷部位为结石、条纹或疖瘤。
[0010]所述的检测装置可以为2组，2组检测装置的平行光照射方向相互垂直；所述的检测装置最好为4组，4组检测装置的平行光照射方向相互的夹角为45°。
[0011]本发明同时提供一种在线式玻璃管缺陷的检测方法，用于玻璃管生产线上在线检测玻璃管的缺陷，此方法采用至少两组在线式玻璃管缺陷的检测装置及检测控制主机，每组在线式玻璃管缺陷的检测装置利用平行光照射通过检测区域的玻璃管，在玻璃管另一侧面向平行光的位置设置有与玻璃管的运动方向垂直的线阵相机，线阵相机输出的信号被送入各自的检测电子单元，各组检测装置在生产线上的安装角度不同，从而使平行光的照射方向不同，从不同角度进行玻璃管缺陷的在线检测；各个检测电子单元用于根据预设的阈值电平对由线阵相机的测量范围确定的目标区域内的信号进行二值化处理，获取表征缺陷的脉冲信号，判断通过检测区域的玻璃管是否存在缺陷，并将判断结果送入检测控制主机；检测控制主机对各路信号进行综合及判断，针对缺陷管发出报警和剔除信号。
[0012]与现有技术相比，本发明在线式玻璃管缺陷的检测方法及装置利用结石、条纹等缺陷部位及其周围玻璃组织在形态上类似于凸透镜或柱面透镜，基于透镜聚焦效应，缺陷部位经平行光照射后在一定距离上形成聚焦亮点或亮的区域的特点，可直接、实时、在线、准确的识别出玻璃管上的缺陷，并可在缺陷玻璃管到达分选区域时输出报警和剔除信号，为工业化生产缺陷检测提供了一种新的可靠的方法和装置，满足玻璃拉管生产企业的实际需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明的在线式玻璃管缺陷的检测方法的原理示意图。
[0014]图2是本发明的在线式玻璃管缺陷的检测系统的结构示意图。
[0015]图中:1为平行背光源，2为线阵相机，3为平行背光源发出的平行光，4为玻璃管，5为玻璃管上的缺陷，6为玻璃管上缺陷部位所对应的线阵相机输出信号的波形，7为平行背光源发光面，8为该路平行背光源和线阵相机所对应的检测电子单元，9为检测控制主机，10为切割玻璃管的切割信号。
【具体实施方式】
[0016]以下，就本发明一种在线式玻璃管缺陷的检测方法及装置，参照附图，作一说明:
[0017]本发明采用的在线式玻璃管缺陷的检测方法的原理如图1所示，将平行背光源1与线阵相机2放置于玻璃管4的两侧。平行背光源1发出平行光3，玻璃管4位于平行光3区域内。平行背光源的发光面7与线阵相机2平行。线阵相机2面向平行背光源1，并与玻璃管4垂直。平行光3被玻璃管4遮挡的区域在线阵相机2的输出信号上表现为低电平。基于透镜聚焦效应，结石、条纹等缺陷部位及其周围玻璃组织经平行光照射后在一定距离上形成聚焦亮点或亮的区域。将线阵相机2放置此处，在输出信号上表现为异于其他区域的高幅度电压信号6。将线阵相机2输出的信号二值化后检测其脉冲个数即可识别玻璃管4是否存在缺陷。
[0018]图2为一种实施本发明所述的在线式玻璃管缺陷的检测方法的检测系统的结构示意图，但本发明不仅仅局限于下述实施例:
[0019]本实施例的检测系统，采用了 4组检测装置，4组检测装置的平行光照射方向相互的夹角为45°，图中只是画出了一组检测装置。每组检测装置包括1路平行背光源1和线阵相机2及与之对应的检测电子单元8。检测电子单元8根据线阵相机2的测量范围设定目标区域，对所述目标区域进行二值化处理，根据脉冲个数即可完成目标区域缺陷的判断(当脉冲数大于等于3时即可判断玻璃管4存在缺陷)，同时根据切割玻璃管的切割信号10判断处于分选区域的玻璃管是否需要剔除，并将信号送至检测控制主机9。检测控制主机负责对各路线阵相机2的信号进行调理，设定各路检测电子单元8 二值化的阈值电平，对各路信号进行综合及判断，针对缺陷管发出报警和剔除信号。
[0020]构成检测系统的检测装置，应当至少有2组，也可以有3组，上述实施例采用了 4组检测装置，从而能更为精确地剔除不合格玻璃管。
【权利要求】
1.一种在线式玻璃管缺陷的检测系统，用于玻璃管生产线上在线检测玻璃管的缺陷，包括至少两组检测装置和检测控制主机，每组检测装置包括一路平行背光源、线阵相机和与之对应的检测电子单元，所述的背光源与线阵相机置于玻璃管生产线上用于检测玻璃管缺陷的位置，平行背光源发出平行光，玻璃管通过平行光照射区域，线阵相机面向平行背光源，并与玻璃管的运动方向垂直；线阵相机输出的信号被送入检测电子单元；所述的检测电子单元用于根据预设的阈值电平对由线阵相机的测量范围确定的目标区域内的信号进行二值化处理，得到脉冲信号，根据脉冲信号判断通过检测区域的玻璃管是否存在缺陷，将判断结果送入检测控制主机；各组检测装置在生产线上的安装角度不同，从而使平行光的照射方向不同，从不同角度进行玻璃管缺陷的在线检测；检测控制主机对由各个检测电子单元输入的信号进行综合及判断，针对存在缺陷的玻璃管发出报警和剔除信号。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述的阈值电平依据下述现象确定:平行光被玻璃管遮挡的区域在线阵相机的输出信号上表现为低电平，玻璃管的缺陷部位经平行光照射后在一定距离上形成聚焦亮点或亮的区域，与周围区域形成亮度上的反差，缺陷部位在线阵相机的输出信号上表现为异于其他区域的较高幅度电压信号。
3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述的玻璃管的缺陷部位为结石、条纹或疖瘤等。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述的检测装置为2组，2组检测装置的平行光照射方向相互垂直。
5.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述的检测装置为4组，4组检测装置的平行光照射方向相互的夹角为45°。
6.一种在线式玻璃管缺陷的检测方法，用于玻璃管生产线上在线检测玻璃管的缺陷，此方法采用至少两组在线式玻璃管缺陷的检测装置及检测控制主机，每组在线式玻璃管缺陷的检测装置利用平行光照射通过检测区域的玻璃管，在玻璃管另一侧面向平行光的位置设置有与玻璃管的运动方向垂直的线阵相机，线阵相机输出的信号被送入各自的检测电子单元，各组检测装置在生产线上的安装角度不同，从而使平行光的照射方向不同，从不同角度进行玻璃管缺陷的在线检测；各个检测电子单元用于根据预设的阈值电平对由线阵相机的测量范围确定的目标区域内的信号进行二值化处理，获取表征缺陷的脉冲信号，判断通过检测区域的玻璃管是否存在缺陷，并将判断结果送入检测控制主机；检测控制主机对各路信号进行综合及判断，针对缺陷管发出报警和剔除信号。
7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述的阈值电平依据下述现象确定:平行光被玻璃管遮挡的区域在线阵相机的输出信号上表现为低电平，玻璃管的缺陷部位经平行光照射后在一定距离上形成聚焦亮点或亮的区域，与周围区域形成亮度上的反差，缺陷部位在线阵相机的输出信号上表现为异于其他区域的较高幅度电压信号。
8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，所述的玻璃管的缺陷部位为结石、条纹或市瘤。
9.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述的检测装置为2组，2组检测装置的平行光照射方向相互垂直。
10.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，所述的检测装置为4组，4组检测装置的平行光照射方向相互的夹角为45°。
【文档编号】G01N21/958GK104251867SQ201410465304
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2014年9月15日
【发明者】徐新军, 章钦, 张华山, 张国宏, 袁会敬 申请人:河北省激光研究所