平板玻璃表面缺陷检测用照明光源及表面缺陷检测装置的制作方法

本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种平板玻璃表面缺陷检测用照明光源及表面缺陷检测装置。

背景技术：

平板玻璃是一种在光学系统中应用广泛的玻璃元器件，同时也被大量地应用在智能电子产品中，例如智能手机的盖板、平板电脑的显示屏等。不管是在光学系统中还是智能电子产品中，对于平板玻璃表面的缺陷都需要严格控制，玻璃表面的典型缺陷包括划痕、亮(暗)点、脏污等等。平板玻璃在进入具体应用阶段之前，需要进行全面的表面缺陷检测，以防止出现不良品，影响具体产品的应用效果。简单的表面缺陷的检测通常是依靠人眼目视观察，但是对于较为细小的划痕，往往需要频繁翻转样品，在特定方向上才能观察到，不仅费时费力而且效率低下。公开于2015年4月29日的发明专利申请cn104568977a提出了一种玻璃表面缺陷的自动检测系统，该检测系统是利用光源对照射待检测的平板玻璃，再通过成像装置(例如线阵ccd相机)采集照射区域的图像并进行分析。对于该检测系统而言，光源的选择和布置是关键所在，但是由于玻璃表面的缺陷(例如划痕)大多具有方向性，对于不同方向的划痕检测效果不同，有的方向甚至难以检出。另外，玻璃表面会对光源发出的光线定向反射，反射光如果进入成像孔径，则会降低检测图像的信噪比，严重影响检测效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种平板玻璃表面缺陷检测用照明光源及表面缺陷检测装置，解决了现有检测系统中存在的检测效果不理想以及容易受到反射光影响的技术问题。

本发明的技术解决方案是：一种平板玻璃表面缺陷检测用照明光源，包括多个led光源，其特殊之处在于：还包括球形外壳，所述球形外壳被位于中部的基板分隔为上半球和下半球，led光源均安装在所述基板上；所述上半球的顶部开设有供成像光束通过的成像缝隙，所述下半球的底部开设有供照明光束通过的照明缝隙；所述上半球的内表面还安装有杂光光阑和遮光槽，所述杂光光阑环绕成像隙缝设置，所述遮光槽环绕杂光光阑设置。

较佳地，上述球形外壳的开孔比小于或等于5％，所述开孔比是照明缝隙和成像缝隙的面积之和与球形外壳内表面面积的比值。

较佳地，上述遮光槽的宽度大于杂光光阑的宽度，遮光槽的底部低于杂光光阑的底部。

较佳地，上述球形外壳的内表面涂覆有漫反射材料，例如聚四氟乙烯或硫酸钡。

较佳地，上述球形外壳的内表面反射率大于或等于95％。

较佳地，上述遮光槽的内表面、杂光光阑的内表面以及杂光光阑在成像缝隙的宽度方向上的外表面均涂覆有黑色消光漆或者粘贴有消光纸。

较佳地，上述基板是与外部冷却装置相连的金属基板，以利于散热。

较佳地，上述led光源分别发出不同颜色的光，有利于平板玻璃表面脏污的检出。

本发明还提供一种平板玻璃表面缺陷检测装置，包括照明光源和成像装置，其特殊之处在于：所述照明光源为以上任一所述的平板玻璃表面缺陷检测用照明光源。

本发明的有益效果在于：本发明通过将led光板布置在球形外壳内部，形成基于光学积分球原理的球形照明光源，能够提供360°方向均匀对等的照明，使得检测系统对玻璃表面划痕的方向性不敏感，提高检测效果。与此同时，遮光槽及杂光光阑能够规避杂散光，提高检测图像信噪比。

附图说明

图1为本发明平板玻璃表面缺陷检测用照明光源的较佳实施例正面剖视图。

图2为本发明平板玻璃表面缺陷检测用照明光源的较佳实施例侧面剖视图。

其中，附图标记如下：1-上半球，2-下半球，3-基板，4-led光源，5-遮光槽，6-杂光光阑。

具体实施方式

参见图1和图2，本发明提供的平板玻璃表面缺陷检测用照明光源的较佳实施例结构主要包括球形外壳和安装于球形外壳中间部位的多个led光源。

球形外壳的内壁涂覆漫反射材料，使其反射率大于或等于95％。球形外壳被位于中部的基板3分隔为上半球1和下半球2，基板材质为铝或铜等导热性良好的金属，另外还可以将基板3与外部冷却装置相连，采用风冷或者水冷作为辅助散热手段。led光源4均安装在基板3上，发出不同颜色的光，例如白、红、绿、蓝色等。

上半球1的顶部开设有供成像光束通过的成像缝隙，下半球2的底部开设有供照明光束通过的照明缝隙。球形外壳的开孔比小于或等于5％，这里的开孔比指的是照明缝隙和成像缝隙的面积之和与球形外壳内表面面积的比值。照明缝隙的长度由一次扫描检测的视场范围决定，宽度由被检件视场中心沿缝隙宽度方向和长度方向接收的球体内表面照明角度决定，理论上应使两个方向的照明角度相等(具体实施中使这两个角度尽量一致)。

上半球1的内表面还安装有杂光光阑6和遮光槽5，杂光光阑6环绕成像隙缝设置，遮光槽5环绕杂光光阑设置。遮光槽遮挡球体顶部的光，防止经被检平面镜面反射的光进入成像孔径，形成背景噪声，杂光光阑防止球体侧壁的光进入成像镜头孔径，从而提高检测信噪比。遮光槽的长度(缝宽方向)应能保证球体顶部反射的光线经被检测平板镜面反射后不能进入成像镜头的孔径角，遮光槽的宽度应略大于杂光光阑的宽度，遮光槽的底部应低于杂光光阑的底部，遮光槽内部涂黑色消光漆或贴消光纸。杂光光阑的宽度应满足视场中心的孔径要求，不能遮挡孔径光线，杂光光阑的长度满足视场边沿孔径要求，不能遮挡视场边沿的孔径光线，杂光光阑的深度满足遮挡led灯板出射的光线进入镜头孔径，杂光光阑内表面涂黑色消光漆或贴消光纸，宽度方向的外表面同样消光处理。

技术特征：

技术总结
本发明属于光电检测技术领域，具体涉及一种平板玻璃表面缺陷检测用照明光源及表面缺陷检测装置。该照明光源包括多个LED光源，还包括球形外壳，球形外壳被位于中部的基板分隔为上半球和下半球，LED光源均安装在所述基板上；上半球的顶部开设有供成像光束通过的成像缝隙，下半球的底部开设有供照明光束通过的照明缝隙；上半球的内表面还安装有杂光光阑和遮光槽，杂光光阑环绕成像隙缝设置，遮光槽环绕杂光光阑设置。本发明通过将LED光板布置在球形外壳内部，形成基于光学积分球原理的球形照明光源，能够提供360°方向均匀对等的照明，使得检测系统对玻璃表面划痕的方向性不敏感，提高检测效果。

技术研发人员：达争尚;袁索超;郑小霞
受保护的技术使用者：中国科学院西安光学精密机械研究所
技术研发日：2017.04.26
技术公布日：2017.09.22