用于检查眼镜镜片的系统和方法与流程

本发明涉及一种自动地检查眼镜镜片(优选地在自动化眼镜镜片生产线中)的检查系统。该检查系统提供了使用所谓的旋转板机构的成像单元和检查方法，所述成像单元和检查方法设计为捕获多个图像并随后以高精度和高可靠性来有效地且高效地识别有缺陷的镜片。

技术领域

本发明总体而言涉及自动化检查系统，并且更具体而言，涉及用于检查眼镜镜片的流程和方法。

眼镜镜片广泛使用并且需求量很大。其已形成了对于大量制造具有高品质的标准镜片和化妆镜片的需求。这是广泛已知的事实：在自动化生产线中制造的镜片比通过人工系统制造的镜片要更加可靠，人工系统的产品会受不可预计的问题的影响。另一个被广泛接受的事实为：检查系统是自动化生产线的必要部分，以检查镜片并且维持一致的和高品质的检查流程，从而将优质的产品提供给顾客。对各种眼镜镜片型号进行检查参数的定期调试并且生成包括检查特性的配置文件使得检查系统能够进行灵活的改动。眼镜镜片旨在用于人眼，并且不只是为了校正视力，而且还为了通过在眼镜镜片上印刷图案来改进眼睛的化妆的外观。因此，需要非常小心地确保它们是没有缺陷的，并且还确保在检查流程中进行最少的处理。在自动化生产线中，这些眼镜镜片以非常高的产量生产。为了确保镜片中的每一个都按照严格的质量控制标准制造，有必要在包装之前利用自动化检查方法对镜片进行检查。一般在包装之前执行线上检查，从而眼镜镜片不需要从生产线上移走。本发明设计为使得其能够被结合至现有的镜片生产线中或结合至独立的检查系统中。

眼镜镜片通常放置于透明的镜片固定器。每个固定器容纳一个镜片，所述镜片通常浸没在液体溶液中。随着镜片载具沿着自动化生产线中的输运系统移动，固定器内的湿的镜片受到检查。为了增大生产线的生产量，有必要尽可能快地检查镜片。

背景技术：

现有技术公开了不同的隐形眼镜的检查技术，其中镜片固定器填充有盐溶液，隐形眼镜漂浮在盐溶液中。对于缺陷的有效和精确确定来说，检查的一致性是非常重要的要求。公开的检查系统大体上是设计有固定的焦距深度的光学系统。焦距深度结合镜片的厚度而确定为主要控制参数。这种光学系统的目的在于确保从镜片的边缘到镜片的底部的整个镜片都是焦点对准的。在大多数情况下，通过检查系统捕获的图像具有足够的焦距深度，从而提供了最优增强的图像，所述图像中，能够容易地检测和测量在镜片材料内的任何沾污或气泡，从而确定其是否不合格。这种检查系统的问题在于，当缺陷的尺寸标准落入难以进行明确决定的范围内时的情形。在生产线普遍主要在洁净室中的当前的系统中，在镜片和盐溶液中发现的缺陷的尺寸越来越小。一个错误的决定可能要么会导致有问题的产品被运送给顾客，要么会导致制造商因大量不合格品而关门。这种过量的不合格品会对生产线的生产能力具有重要的影响。如果待测量的缺陷在小于数十微米的范围内变化，则该问题会更加显著。为了解决过量的不合格，许多现有技术求助于大量的算法处理来操作图像(这非常耗时)，从而导致流程变慢，生产量变低。

在用于检验眼镜镜片的品质的现有技术的检查系统中，所使用的光学模块出于特定的目的(例如用于检测镜片中的杂质粒子、直径或其他缺陷)来调节照明。没有动态地改变光学特性的可选件。任何可能的变化都限制于照明(如果该特征可用的话)。虽然可以针对一批物体而对光学模块进行重新配置，但是光学模块不能对各个以及每个物体或对可能需要加强检查的物体动态地进行重新配置，在缺陷的性质为很难在不捕获不同组的图像来协助进一步分析的情况下精确地确定缺陷的类型时，需要对物体进行增强检查。如果需要减小过量的不合格率以获得更好的生产能力，则特别需要这种检查的增强特征。

仅获取单个图像或者通过仅改变照明特性来获取多个图像的现有技术的系统非常容易导致高的误不合格率，这可能是因为无法确定镜片中的潜在缺陷是否实际上是镜片的缺陷，或者其是否是碎片。因此，这些系统可能会具有高的误不合格率(例如，将放置在具有沾污的盐溶液的固定器中的镜片归为不合格)，或者可能接受在镜片中具有小的但是明显的缺陷的镜片。同样不存在清洁填充在镜片固定器中的盐溶液的可选件。由于在杂质沾污盐溶液的情况下，软件需要执行更多的对图像的分析，所以不清洁或脏的盐溶液显著地影响检查的质量并且增加检查的时间。

此外，已经发现，在现有技术的系统中，不存在以不同焦点对同一物体捕获多张图像的可选件，这使得对某些类型的缺陷的分析变得困难。以不同的焦点捕获图像具有优点在于，比起以单一焦点捕获的图像而更好地凸显某些缺陷。这种增强的图像的缺少，导致需要配置复杂的算法来最小化影响生产能力的过量不合格或过少不合格。因此，有必要利用不同的焦点对同一物体获得多个图像，从而能够精确地和有效地区分实际缺陷和误报。

此外，许多现有技术的系统利用多个摄像机和多个照明系统，这面临着维护的问题。很难在所有的摄像机、光学系统和照明系统中获得一致性，这是因为它们具有固有的产品差异，这些固有的产品差异累加成这些不一致。另外，在一个光学系统中发生故障或错误，会导致整个子组件被关闭。与多重检查模块系统相比，利用单个摄像机和光学系统尽管更慢，但是确保了良好的一致性能并且能够快速切换至不同的产品类型。

因此，存在这样的需要：结合多个照明波长，在不同的光学特性的情况下捕获和检查多个图像，从而提供增强的对非常小的缺陷的捕获能力，以最小化过量不合格。这是本发明的目标。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种用于检查隐形眼镜的自动化装置。

本发明的进一步的目的是提供一种用于检查悬浮在盐溶液中的隐形眼镜的自动化装置。

本发明的进一步的目的是提供一种通过确保一致的量的盐溶液分配至镜片固定器中以消除由于不一致的盐溶液的量所导致的任何捕获图像的差异，而用于检查隐形眼镜的自动化装置。

本发明的进一步的目的是提供这样一种用于检查眼镜镜片的自动化装置，其包括可移动旋转玻璃板，所述可移动旋转玻璃板由至少一个透镜组成，所述至少一个透镜可以放置为与光轴110共线(图1)。

本发明的进一步的目的是提供这样一种用于检查眼镜镜片的自动化装置，其包括旋转玻璃板，所述旋转玻璃板由多个透镜组成，每个透镜具有不同的光学特性。旋转板的每个透镜主要用于将焦点改变至不同的位置。利用或者不利用旋转玻璃所获取的图像将特定地辅助对镜片中的小的缺陷的检查，否则在标准图像中这些小的缺陷可能会变暗淡或者被遮盖。旋转玻璃板围绕其中心旋转，从而将嵌入在旋转板中的不同的透镜放置为与光轴110(图1)共线，从而捕获多个图像。

本发明的一个的目的是提供这样一种自动化照明装置，其包括将不同波长的光发射器结合至照明模块中。这些照明模块配置为能够动态地选择特定的波长，随后通过单选通信号来捕获检查中的物体的图像。

本发明的进一步的目的是提供一种用于检查眼镜镜片的方法，所述方法包括利用旋转玻璃板。优选地，所述方法进一步包括捕获至少一个暗场像和至少一个亮场像。更加优选地，所述方法能够选择性地采用旋转玻璃板来捕获至少一个暗场像或至少一个亮场像。

本发明的进一步的目的是提供一种改进的检查隐形眼镜的方法，以区分杂质或气泡与镜片上的实际缺陷。

本发明的进一步的目的是提供一种改进的通过确保精确地将盐溶液分配至镜片固定器来检查隐形眼镜的方法。

而在本发明的另一方面，本发明提供一种设备和方法来捕获和检查受到印刷、着色或者是简单的透明的眼镜镜片的物体的多个暗场像和亮场像。

尽管特定地参照隐形眼镜来描述本发明，但是应当理解，本合并装置也同样适合于不含水的镜片检查。

附图说明

通过对下述结合附图的对优选实施方案的具体描述的参考，本发明的用于检查隐形眼镜的自动化装置和方法的前述目的和优点将变得更加易于被本领域技术人员所理解，在附图中，贯穿多个视图，相同的元件由相同的附图标记来表示。

本发明的其它布置是可能的，且因此附图的特殊性并不应理解为代替本发明的前述说明的一般性。

图1是对根据本发明的光学和照明系统的图示。

图2为如图1所示的旋转玻璃30的平面视图。

图3为如图1所示的眼镜镜片固定器组件50的放大的截面视图。

图4显示了眼镜镜片的暗场像和亮场像，所述暗场像和亮场像显示了旋转玻璃的散焦效果。

图5显示了检查流程的一般的流程图。

可以从下述说明和附图中看出本发明的进一步细节和优点。

具体实施方式

根据本发明，将参考提及的附图来描述优选实施方案。

本发明的系统使用单个摄像机、光学模块、镜片固定器和照明模块，精确的盐溶液体积分配器(未显示)，适当地与包括多个以环形方式布置的透镜的旋转玻璃板一体化，从而以不同的焦点捕获物体的高分辨率图像。通过单个照明模块对物体进行照明，所述单个照明模块设计为利用变化的波长并且还可以具有不同的偏振。

现有技术中的参考并不涉及已被发现为在区分可能被误认为沾污或在其它方面非常有用的散焦图像。与旋转玻璃板相结合的光学机构能够转化为非常微小的缺陷。

在本发明的优选方面，包括单个摄像机、光学模块、镜片固定器、与光照模块相结合的旋转玻璃板机构以捕获暗场像和明场像的成像单元提供精确的检查系统。

可以注意到，本发明致力于这样的成像系统，其利用适当地与用于通过在光轴110(图1)中引入旋转玻璃来捕获散焦图像的机构一体化、能够得到缺陷(眼镜镜片)的高度精确和锐利聚焦的图像的单个成像设备和可动态配置的照明系统。只有如此，所述图像能够得到有效利用，以检测在眼镜镜片中的微小特征或缺陷，所述微小特征或缺陷包括但不限于：裂口、切口、气泡、夹杂物、断裂、变形、尺寸缺陷和杂质沾污。

在本发明的另一实施方案中，照明模块60在时域中的不同情况下选通，并且对应的图像受到捕获。

在本发明的另一实施方案中，可以将照明模块60编程为选择性地以不同的强度选通照明，并且按照光的设置而捕获对应的暗场像和亮场像。

在本发明的另一实施方案中，可以配置特定的照明波长来检查不同的特征，例如印刷质量、杂质和边缘缺陷。

而在本发明的另一实施方案中，照明模块包括不同波长的LED，可以根据待检查的缺陷的类型而选择性地开启/关闭照明模块。

照明控制器(未显示)可以是CPU控制的，从而改变选通的强度和脉冲持续时间。CPU还可以控制有关相机快门的触发脉冲同步的定时，以获得一致的图像质量。出于清楚的目的，由于选通机制和图像捕获技术是已完善的技术，因此不做讨论。图像随后被移动或复制到不同的存储单元，以用于进一步的图像处理。

本发明优选地用于自动化生产线，其中样本(眼镜镜片)沿着预定的路径输送并且被放置在检查站以用于检查。优选地，眼镜镜片可以移动通过检查系统。然而，如果检查流程需要的话，眼镜镜片也可以在固定的位置接受检查。

在上文的说明中已参考本发明的特定实施方案而描述了本发明。然而，显然的是，本领域技术人员可以对本发明进行各种修改和改变，而不脱离本发明的更广泛的精神和范围。比如：一个这种实施方案可以为这样的形式：利用与多个照明模块相结合的单个彩色或单色摄像机，所述单个彩色或单色摄像机配置为选择性地在不同时域捕获相同物体的多个暗场像和亮场像，其中可以包括单个或多个旋转板的使用。因此，本说明书和附图应被认为是说明性的，而不是限制性意义的。

对附图的具体描述

本发明设计为用于并且特别地适用于自动化生产线的隐形眼镜模塑区段。

根据本发明，将参考所提及的附图来描述优选实施方案。

图1中示出的本发明的系统使用单个摄像机10和光学模块20来捕获物体81的高分辨率图像，利用包含在单个照明模块60中的多个照明波长来对物体81进行照明。另外，光学系统20可以包含选用件，以结合滤色器来将干涉进入检查区域的寄生照明排除。该系统还能够通过在光轴110(图1)中引入旋转玻璃40，而以不同的光学特性对同一物体捕获多个高分辨率图像。旋转玻璃40可以由用于将照明聚焦在不同的点从而能够凸显多种类型的缺陷的具有不同光学特性的“N”个区域组成。图2中所示的旋转玻璃40被分为具有不同光学焦点的四个区域71、72、73和74等，并且所述四个区域可以设置于光轴110(图1)的路径中，从而能够捕获不同的图像。根据照明参数，利用用户所选择的组件配置，可以捕获暗场像或亮场像。

图3中所示的镜片固定器装置由具有用于使过量的盐溶液流出的出口84的固定器80。固定器80具有透镜83，所述透镜83形成用于放置待检查的物体81的镜片接收腔的底部表面。未显示将盐溶液82注入腔80的精确盐溶液分配设备。

镜片接收腔由固定器80和透镜83组成，所述镜片接收腔优选地由在其底部表面没有涂层的净片玻璃制备。透镜83使得能够通过照明模块60(在图1中)从底部对镜片81进行照明。图3所示的透镜83的凹面曲率紧密地匹配镜片81的凸面的曲率，从而镜片81总是移动至镜片接收腔的中心。该特征有助于检查算法快速地定位镜片的边缘，从而确保检查系统的更优的产量。

在本发明的优选的实施方案中，描述一个示例。图4显示了在旋转玻璃40位于位置31的情况下捕获的眼镜镜片的暗场像90。根据对图像90中的区域A的进一步分析，如在位置96和97所指示的可能的缺陷显示在放大图像91中。在这种情况下，很难由此区分沾污与镜片中的实际缺陷，则旋转玻璃移动至位置30，与光轴110(图1)共线。此外，软件确定为了增强缺陷所需的散焦的水平，并且通过转动旋转板40，来定位通过软件程序所确定的适当的透镜位置(71、72、73、74)。此外，通过选通照明模块来捕获新的图像，得到图像92。随后，相同的区域A显示在放大图像93中。旋转玻璃产生增强特定类型的缺陷的效果。在图像91中所见的微弱地出现的暗斑点96和97现在得到增强，如图93所示。91中指示的缺陷96和97在通过98、99和100而指示时，缺陷显得要大得多并且更加显著。显然，通过将被应用至图像91的相同分析应用至图像93，软件能够精确地并一致地判定缺陷的性质，以及检查中的物体合格或不合格。

我们参见图5。其显示了用于检查的流程的流程图。程序在流程步骤180开始。在步骤182，程序检验是否已经配置组件类型以用于检查。如果组件已经配置，则程序移至步骤204。然而，如果没有选择组件类型，那么程序移至步骤184以开始组件设置流程。组件设置可以包括选择之前配置的组件类型，或者可以涉及配置新的组件类型的步骤，新的组件类型可以包括涉及眼镜镜片的所有参数，所述参数包括直径、图案模板、标识位置、标识类型、镜片上的关键区域以及用户选择的区域的灰度值。出于清楚的目的，不对设置流程进行具体讨论。当组件设置完成时，程序移至步骤204。在步骤204，程序检验旋转模式是否禁用。旋转模式是这样的模式，其中在捕获图像之前，旋转玻璃40(图1)从位置31移动至与光轴110(图1)共线的位置30。本领域技术人员将意识到，如果在旋转玻璃板中使用的透镜具有单一特性，则旋转板40位于区域30(图2)的轴线中心附近。如果板40具有嵌入其中的多个透镜，则旋转玻璃位于从旋转板40的中心偏离的环形32(图2)的周界附近。在旋转玻璃板模式中捕获的图像是为了形成焦点的变化，从而捕获到增强的物体81的图像。图2中所示的旋转玻璃构成多个区域，所述多个区域具有装配在图2所示的转盘40中的不同透镜。例如，透镜71、72、73和74装配在盘的四个不同象限内。图2中的盘显示四个象限，但是本领域技术人员将意识到，根据组件类型的检查需求，更多个透镜可以包含在盘40中。本领域技术人员将认识到，旋转玻璃板事实上也可以由单个透镜组成。如果在步骤204旋转模式检验中发现旋转模式是可用的，则程序前进至步骤205，其中指示旋转玻璃机构将板40旋转地设置在根据对于所选择的组件类型而配置的参数而预先选择的区域。在完成旋转之后，在步骤206，旋转玻璃从位置31移动至位置30，并且随后前进至步骤209。如果在步骤204的旋转模式检验中发现旋转模式被禁用，则程序前进至步骤209。

在步骤209，程序检验是否已捕获了所规划的数量的图像。如果没有捕获所述数量的图像，则程序移动至步骤207。可以注意到，待捕获的图像的数量可以是预设的或者可以在程序执行和检查期间动态地确定。在步骤207，程序基于配置的参数而针对例如光强的参数以及需要被照射的区段来设置照明控制器60。照明控制器60的设置涉及从PC(未显示)通过串行链路(RS232)或经由以太网而向照明控制器60发送一串指令，照明控制器60随后解释该指令，并且执行必要步骤来配置硬件。配置硬件的细节超出本发明的范围，因此不作描述。

在步骤207中的设置完成时，程序前进至步骤208，其中将触发信号发送至照明控制器和摄像机10，从而捕获图像。在捕获图像后，在步骤230，程序存储捕获的图像，并且移至下一步骤240，其中将旋转玻璃从位置30移动至位置31。随后，程序移动至步骤204，并且重复该流程。

在步骤209，如果程序检验并确定所规划的数量的图像已捕获，则移至步骤210。

在步骤210，程序利用边缘寻找算法来辨别镜片轮廓。一旦辨别出边缘，则记录该位置。参考图4，在图像90中，镜片边缘94通过外部的虚线的圆形显示。

第一方法依赖于镜片结构及其特性。在该方法中，从镜片边缘选择如图4所示的镜片的同心区域，并且团迹定位算法检测如图4所示的区域A附近的斑点。在图像90中由框围绕的区域A放大地显示在图像91中。在图像91中，可能指示气泡或杂质沾污的团迹通过圆圈96和97显示。显然，由于团迹的尺寸没有对准焦点或非常小，所以不能容易地将其检测为缺陷，并且其可能被测量为非常小的缺陷。当与在软件设置中的不合格或合格参数进行比较时，该测量的缺陷可能过小而不会被确定为不合格。程序现在继续进行以检查所有的捕获的图像，并将缺陷类型和尺寸记录在表格中。在完成对所有的图像的检查后，判定缺陷是否超过或低于阈值限制。如前所述，所有的参数在配置特定的组件类型时设置。超过阈值的缺陷尺寸和类型为不合格，而其余的则被接受为合格。

如果受到检查的对象被确定为是有缺陷的，则开始步骤214，同时在步骤215在监视器上进行显示以指示故障类型，并随后移至步骤220以终止程序。然而，如果缺陷被确定为在用户在程序中所设定的参数内，则程序移至步骤212，并在步骤213在监视器上进行显示。随后，程序移动至步骤220以终止程序。

尽管前述段落中解释的处理方法使得能够容易地检测杂质或其他类型的沾污，但是本领域技术人员将意识到，软件算法可以配置为测量在镜片的不同区域的其他类型的夹杂物。

上述方法适合于检查所有种类的眼镜镜片，优选地适合于检查软的常规的水凝胶隐形眼镜，包括：聚甲基丙烯酸羟乙酯均聚物或共聚物(poly-HEMA homo or copolymer)、聚乙烯醇均聚物或共聚物(PYA homo or copolymer)或者交联的聚乙二醇(cross linked polyethylene glycol)或聚硅氧烷水凝胶(polysiloxane hydrogel)。

尽管已参考本发明的优选和示例性实施方案进行描述，但是本领域技术人员应当理解，在不偏离检查的目的的情况下，各种修改、增添和删减是可能的。