一种透明板材点状缺陷检测系统及方法与流程

本发明涉及板材缺陷检测技术领域，特别是涉及一种透明板材点状缺陷检测系统以及一种透明板材点状缺陷检测方法。

背景技术：

伴随着我国建筑业的快速发展，玻璃作为透明材料的典型代表，应用也越来越广泛，而且近年来设计师为了获得更加通透的视觉效果，玻璃设计尺寸越来越大、厚度也越来越厚。依据安全法规要求很多场所必须使用钢化玻璃，所谓钢化玻璃是利用加热到一定温度后迅速冷却的方法，或是化学方法进行特殊处理的玻璃。它的特性是强度高，其抗弯曲强度、耐冲击强度比普通平板玻璃高3～5倍，钢化玻璃的安全性能好，有比较均匀的内应力，破碎后呈网状裂纹，但是钢化玻璃在没有外力作用下，会发生自爆，而且随着尺寸变大变厚，钢化玻璃自爆概率也越来越高，因为整张玻璃只要有一颗符合自爆条件的夹杂物就会引发整张钢化玻璃板发生自爆，玻璃板体积越大其含有自爆颗粒的几率就会越高，自爆发生的几率也就会越高，所以近年来不少城市高层建筑玻璃幕墙钢化玻璃炸裂的事件时有报道。

经过多年的研究，业界科技工作者对钢化玻璃自爆的原因和机理都有了比较清楚的认识。钢化玻璃中应力的分布是在玻璃厚度上呈现类似抛物线分布，钢化玻璃的两个表面为压应力，每一面的表面压应力层的厚度约为总厚度的20％，中间张应力层的厚度为总厚度的60％左右，玻璃厚度的中央是抛物线的顶点，张应力最大处，假如有硫化镍、单质硅等夹杂物位于张应力区时，当钢化玻璃自身的张应力叠加夹杂物膨胀产生的张应力超过玻璃的抗张强度时玻璃就会发生破裂，而气泡里面的气体是可压缩的，因气体膨胀产生的张应力可忽略不计，因此，位于张应力区域夹杂物是钢化玻璃引发自爆的主要诱因。

即使在玻璃生产中严格按标准生产，也不能彻底避免硫化镍等夹杂物的带入。大型建筑物轻易就会用上几百吨玻璃，这意味着玻璃中硫化镍等夹杂物存在的几率很大，目前国内高水平加工企业的钢化玻璃自爆率可控制在3‰以内，钢化玻璃经过热浸处理后自爆率会大大降低，但在实际工程中发现自爆现象依然存在。虽然钢化玻璃自爆的数量很少，但是随着城市建筑越来越高，越来越密，钢化玻璃自爆给城市带来极大的安全隐患，严重危害到人民群众的生命财产安全。所以如何快速的对透明板材中点状缺陷进行定位是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种透明板材点状缺陷检测系统，可以快速的对透明板材中点状缺陷检进行定位；本发明的另一目的在于提供一种透明板材点状缺陷检测方法，可以快速的对透明板材中点状缺陷检进行定位。

为解决上述技术问题，本发明提供一种透明板材点状缺陷检测系统，包括相机、处理器、两个点光源以及投影幕；

所述相机朝向与所述投影幕设置，所述相机与所述投影幕之间设置有待检测透明板材，两个所述点光源与所述相机位于所述待检测透明板材的同一侧，所述相机与所述处理器通讯连接；

所述处理器用于：

通过所述相机拍摄所述待检测透明板材经过所述投影幕时的图像；

从所述图像中定位点缺陷图形组；所述点缺陷图形组包括拍摄位于所述待检测透明板材内点缺陷所形成的实像图形，以及两个由所述点光源照射所述点缺陷在所述投影幕上形成的投影图形；

根据两个所述投影图形之间的距离计算所述点缺陷的深度。

可选的，两所述点光源位于所述相机的两侧。

可选的，两所述点光源的连线与所述待检测透明板材最大板宽的中心线重合。

可选的，包括多个相机，全部所述相机的视野覆盖整个所述待检测透明板材的宽度。

可选的，所述处理器具体用于：

对所述图像进行blob分析，获取所述图像中各个点的特征参数；

根据所述特征参数确定所述点缺陷图形组。

可选的，所述处理器还用于：

根据所述实像图形确定所述点缺陷在水平方向的坐标。

可选的，所述处理器还用于：

对所述图像进行滤波处理。

可选的，所述处理器还用于：

当同一点缺陷图形组内所述投影图形的亮度大于所述实像图形的亮度，确定所述点缺陷为气泡；

当同一点缺陷图形组内所述投影图形的亮度小于所述实像图形的亮度，确定所述点缺陷为杂质。

可选的，所述处理器还用于：

当同一点缺陷图形组内所述投影图形的面积大于所述实像图形的面积，确定所述点缺陷为气泡。

本发明还提供了一种透明板材点状缺陷检测方法，应用于处理器，包括：

通过相机拍摄待检测透明板材经过投影幕时的图像；所述相机朝向与所述投影幕设置，所述相机与所述投影幕之间设置有待检测透明板材；

从所述图像中定位点缺陷图形组；所述点缺陷图形组包括拍摄位于所述待检测透明板材内点缺陷所形成的实像图形，以及两个由点光源照射所述点缺陷在所述投影幕上形成的投影图形；两个所述点光源与所述相机位于所述待检测透明板材的同一侧；

根据两个所述投影图形之间的距离计算所述点缺陷的深度。

本发明所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统，包括相机、处理器、两个点光源以及投影幕；相机朝向与投影幕设置，相机与投影幕之间设置有待检测透明板材，两个点光源与相机位于待检测透明板材的同一侧，相机与处理器通讯连接；处理器用于：通过相机拍摄待检测透明板材经过投影幕时的图像；从图像中定位点缺陷图形组；点缺陷图形组包括拍摄位于待检测透明板材内点缺陷所形成的实像图形，以及两个由点光源照射点缺陷在投影幕上形成的投影图形；根据两个投影图形之间的距离计算点缺陷的深度。

通过两个点光源照射透明板材中的点缺陷，可以在投影幕上形成两个该点缺陷的投影图形，从而使得相机拍摄的图像可以包括点缺陷图形组，该点缺陷图像组包括点缺陷所形成的实像图形以及对应的两个投影图形。在点光源位置固定时，投影图形之间的距离与点缺陷所处深度呈对应关系。通过测量投影图形之间的距离，可以确定点缺陷的深度，从而实现快速的对透明板材中点状缺陷进行定位。

本发明还提供了一种透明板材点状缺陷检测方法，同样具有上述有益效果，在此不再进行赘述。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统的结构示意图；

图2为点缺陷图形组的示意图；

图3为本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测方法的流程图。

图中：1.点光源、2.相机、3.待检测透明板材、4.投影幕、5.处理器、6.实像图形、7.投影图形。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种透明板材点状缺陷检测系统。在现有技术中，测量透明板材中点缺陷深度通常较为繁琐，通常无法通过一张图片就对点缺陷进行定位。

而本发明所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统，包括相机、处理器、两个点光源以及投影幕；相机朝向与投影幕设置，相机与投影幕之间设置有待检测透明板材，两个点光源与相机位于待检测透明板材的同一侧，相机与处理器通讯连接；处理器用于：通过相机拍摄待检测透明板材经过投影幕时的图像；从图像中定位点缺陷图形组；点缺陷图形组包括拍摄位于待检测透明板材内点缺陷所形成的实像图形，以及两个由点光源照射点缺陷在投影幕上形成的投影图形；根据两个投影图形之间的距离计算点缺陷的深度。

通过两个点光源照射透明板材中的点缺陷，可以在投影幕上形成两个该点缺陷的投影图形，从而使得相机拍摄的图像可以包括点缺陷图形组，该点缺陷图像组包括点缺陷所形成的实像图形以及对应的两个投影图形。在点光源位置固定时，投影图形之间的距离与点缺陷所处深度呈对应关系。通过测量投影图形之间的距离，可以确定点缺陷的深度，从而实现快速的对透明板材中点状缺陷进行定位。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1以及图2，图1为本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统的结构示意图；图2为点缺陷图形组的示意图。

参见图1，在本发明实施例中，一种透明板材点状缺陷检测系统包括相机2、处理器5、两个点光源1以及投影幕4；所述相机2朝向与所述投影幕4设置，所述相机2与所述投影幕4之间设置有待检测透明板材3，两个所述点光源1与所述相机2位于所述待检测透明板材3的同一侧，所述相机2与所述处理器5通讯连接；所述处理器5用于：通过所述相机2拍摄所述待检测透明板材3经过所述投影幕4时的图像；从所述图像中定位点缺陷图形组；所述点缺陷图形组包括拍摄位于所述待检测透明板材3内点缺陷所形成的实像图形6，以及两个由所述点光源1照射所述点缺陷在所述投影幕4上形成的投影图形7；根据两个所述投影图形7之间的距离计算所述点缺陷的深度。

在测量时，待检测透明板材3的一侧会设置相机2以及两个点光源1，而该待检测透明板材3的另一侧会设置投影幕4。当待检测透明板材3具有点缺陷时，点光源1发出的光线会照射到该点缺陷，从而在投影幕4上形成两个对应的投影图形7。上述相机2会朝向待检测透明板材3，即朝向投影幕4拍摄图像，此时相机2不仅仅会拍摄到点缺陷形成实像图形6，还会拍摄到上述投影图形7。即对于待检测透明板材3中的一个点缺陷，相机2可以拍摄到一组点缺陷图形组，该点缺陷图形组包括拍摄位于待检测透明板材3内点缺陷时所形成的实像图形6，以及两个由点光源1照射点缺陷在投影幕4上形成的投影图形7。

参见图2，上述相机2需要与处理器5通讯连接，使得处理器5可以对相机2拍摄的图像进行处理。具体的，上述处理器5首先会获取相机2拍摄待检测透明板材3经过投影幕4时的图像。之后，处理器5会从所述图像中定位点缺陷图形组。有关定位点缺陷图形组的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。在定位出一个点缺陷图形组之后，可以根据两个投影图形7之间的距离计算点缺陷的深度，即计算点缺陷的z轴坐标。该计算过程同样会在下述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

通常情况下，处理器5还可以直接根据该图像，具体根据点缺陷图形组中的实像图形6确定点缺陷在水平方向的坐标，即确定点缺陷的x轴坐标以及y轴坐标，从而实现仅通过一张图像来实现对点缺陷在三个轴上的定位。有关根据实像图形6确定点缺陷在水平方向坐标的具体内容可以参考现有技术，在此不再进行赘述。

具体的，为了便于准确测量投影图形7之间的距离，需要尽可能增加投影图形7之间的距离以保证测量精度。此时，可以设置两点光源1位于相机2的两侧，从而增加点光源1之间的距离，进而提升投影图形7之间的距离，从而可以提高投影图形7之间距离的测量精度。通常情况下，上述两所述点光源1的连线可以与所述待检测透明板材3最大板宽的中心线重合，从而便于投影图形7的生成以及投影图形7之间的具体的计算。进一步的，为了便于投影图形7之间距离的计算，上述点光源1与相机2之间的具体通常相等。

进一步的，当待检测透明板材3的宽度足够宽，一相机2的视野无法覆盖待检测透明板材3整体宽度时，可以设置多个相机2，此时全部相机2的视野需要覆盖整个待检测透明板材3的宽度。需要说明的是，无论相机2数量如何，在待检测透明板材3一侧仅仅会设置两个点光源1。通常情况下，相邻所述相机2的视野具有预设宽度的重叠部，即相邻相机2的视野会部分重叠，从而便于将多个相机2拍摄的图像进行拼接。

本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统，包括相机2、处理器5、两个点光源1以及投影幕4；相机2朝向与投影幕4设置，相机2与投影幕4之间设置有待检测透明板材3，两个点光源1与相机2位于待检测透明板材3的同一侧，相机2与处理器5通讯连接；处理器5用于：通过相机2拍摄待检测透明板材3经过投影幕4时的图像；从图像中定位点缺陷图形组；点缺陷图形组包括拍摄位于待检测透明板材3内点缺陷所形成的实像图形6，以及两个由点光源1照射点缺陷在投影幕4上形成的投影图形7；根据两个投影图形7之间的距离计算点缺陷的深度。

通过两个点光源1照射透明板材中的点缺陷，可以在投影幕4上形成两个该点缺陷的投影图形7，从而使得相机2拍摄的图像可以包括点缺陷图形组，该点缺陷图像组包括点缺陷所形成的实像图形6以及对应的两个投影图形7。在点光源1位置固定时，投影图形7之间的距离与点缺陷所处深度呈对应关系。通过测量投影图形7之间的距离，可以确定点缺陷的深度，从而实现快速的对透明板材中点状缺陷进行定位。

有关本发明所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统的具体内容将在下述发明实施例中做详细介绍。

区别于上述发明实施例，本发明实施例是在上述发明实施例的基础上，进一步的对处理器5所执行的流程进行具体限定。其余内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。

在本发明实施例中，在对待检测透明板材3进行测量之前，首选需要对设备进行标定。标定是设备运行前获取相关参数的必要步骤，在正常测量时无需执行标定步骤。在本发明实施例中，每台相机2对于每种不同材质的透明板材均需要单独进行标定获取相关参数。

标定时对于每种材质的透明板材至少需要使用3种不同厚度的透明板材进行标定，厚度规格越多标定参数越准确。具体的，首先需要在透明板材的表面按照一定间隔做好标记点，标定时通常先处理标记点位于同一面的不同厚度的透明板材，再将透明板材反转180度处理另一面。处理时需在人工干预下获取每一标记点两投影平面坐标，即标记点对应投影图形7的坐标；标记点的平面坐标，以及透明板材板厚尺寸数据。之后需要对上述数据按上下表面数据分别进行拟合，获得两投影中间点坐标，即对应同一标记点的两投影图形7中间点坐标(x，y)，以及厚度th分别与两投影图形7间距离sd、点缺陷坐标，即标记点坐标(xd，yd)的6个特征方程，方程中a1至a10参数在检测时调用。

上述特征方程拟合时采用的多项式形式如下：

s＝a1×x²+a2×y²+a3×th²+a4×x×y+a5×x×th+a6×y×th+a7×x+a8×y+a9×th+a10

其中s可以分别为两投影图形7间距离sd或点缺陷横坐标xd或点缺陷纵坐标yd；x为两投影图形7之间中间点的x坐标；y为两投影图形7之间中间点的y坐标；th为透明板材厚度。

在具体测量过程中，首先需要人工输入或自动测量待检测透明板材3的厚度；之后需要控制系统根据透明板材的速度定时发送触发信号给相机2，相机2接收到触发信号后会捕获图像发送给处理器5。之后，处理器5首先会对图片进行滤波处理，即处理器5通常还用于：对所述图像进行滤波处理，以保证后续可以准确识别出定位点缺陷图形组等信息。之后，处理器5具体会用于：对所述图像进行blob分析，获取所述图像中各个点的特征参数。该特征参数通常包括各个点的质心坐标、面积、矩形度、圆形度等参数，之后处理器5会根据所述特征参数确定所述点缺陷图形组，具体会按照算法循环计算获取符合上述标定拟合方程，即符合上述特征方程的两投影图形7和一实像图形6特征的数据组合，该数据组合中实像图形6的大小和xy坐标即点状缺陷大小和xy坐标；该数据组合中两投影图形7间距离，与上述依据上下表面标定点所得到的特征方程计算出该位置两投影间的最大距离以及最小距离呈线性关系，其中最大距离通常对应的z坐标为0，最小距离通常对应玻璃板厚度，据此可计算出点状缺陷在板材厚度方向的z坐标，从而得到点缺陷完整的x、y、z坐标，即从一张图像中得到点缺陷在水平方向的坐标以及该点缺陷的深度。

进一步的，由于气泡和夹杂物在图片中的特征差异明显，例如气泡实像图形6的亮度明显高于其投影图形7，且投影图形7的面积大于实像图形6的面积；而例如硫化镍、单质硅等夹杂物的实像图形6的亮度远小于投影图形7的亮度。因此，在本发明实施例中，所述处理器5还可以用于：当同一点缺陷图形组内所述投影图形7的亮度大于所述实像图形6的亮度，确定所述点缺陷为气泡；当同一点缺陷图形组内所述投影图形7的亮度小于所述实像图形6的亮度，确定所述点缺陷为杂质。相应的，所述处理器5还可以用于：当同一点缺陷图形组内所述投影图形7的面积大于所述实像图形6的面积，确定所述点缺陷为气泡。利用上述规律对投影图形7和实像图形6的形状和亮度进行比较计算后，可以准确获取点状缺陷的类型，最后系统可以输出上述计算结果点状缺陷的三维坐标、大小和缺陷类型。即在本发明实施例中可以仅仅通过一张图像就可以输出点缺陷的三维坐标、大小以及缺陷类型。

当然，在上述判断缺陷类型为气泡的过程中，可以仅仅依据上述图形亮度或图形大小进行判断，也可以经过图形亮度以及图形大小两重标准进行判断均可，视具体情况而定，在此不做具体限定。

本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统，仅从一个角度拍摄图像就可以输出待检测透明板材3中点缺陷的三维坐标、大小以及缺陷类型，从而实现快速的对透明板材中点状缺陷进行定位。

下面对本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测方法进行介绍，下文描述的透明板材点状缺陷检测方法与上文描述的透明板材点状缺陷检测系统可相互对应参照。

请参考图3，图3为本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测方法的流程图。

本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测方法具体应用于处理器5，有关处理器5、投影幕4、点光源1、相机2等相关结构的具体内容已在上述发明实施例中做详细介绍，在此不再进行赘述。本发明实施例所提供的一种透明板材点状缺陷检测方法仅用于实现上述一种透明板材点状缺陷检测系统的具体功能。

参见图3，在本发明实施例中，一种透明板材点状缺陷检测方法包括：

s101：通过相机拍摄待检测透明板材经过投影幕时的图像。

在本发明实施例中，所述相机2朝向与所述投影幕4设置，所述相机2与所述投影幕4之间设置有待检测透明板材3。

s102：从图像中定位点缺陷图形组。

在本发明实施例中，所述点缺陷图形组包括拍摄位于所述待检测透明板材3内点缺陷所形成的实像图形6，以及两个由点光源1照射所述点缺陷在所述投影幕4上形成的投影图形7；两个所述点光源1与所述相机2位于所述待检测透明板材3的同一侧。

s103：根据两个投影图形之间的距离计算点缺陷的深度。

具体的，在本发明实施例中，两所述点光源1位于所述相机2的两侧。

具体的，在本发明实施例中，两所述点光源1的连线与所述待检测透明板材3最大板宽的中心线重合。

具体的，在本发明实施例中，包括多个相机2，全部所述相机2的视野覆盖整个所述待检测透明板材3的宽度。

具体的，在本发明实施例中，s102可以具体包括：

s1021：对所述图像进行blob分析，获取所述图像中各个点的特征参数。

s1022：根据所述特征参数确定所述点缺陷图形组。

具体的，在本发明实施例中，在所述s102之后，还可以包括：

根据所述实像图形6确定所述点缺陷在水平方向的坐标。

具体的，在本发明实施例中，在所述s101之后，还可以包括：

对所述图像进行滤波处理。

具体的，在本发明实施例中，在所述s102之后，还可以包括：

当同一点缺陷图形组内所述投影图形7的亮度大于所述实像图形6的亮度，确定所述点缺陷为气泡。

当同一点缺陷图形组内所述投影图形7的亮度小于所述实像图形6的亮度，确定所述点缺陷为杂质。

具体的，在本发明实施例中，在所述s102之后，还可以包括：

当同一点缺陷图形组内所述投影图形7的面积大于所述实像图形6的面积，确定所述点缺陷为气泡。

本实施例的透明板材点状缺陷检测方法用于实现前述的透明板材点状缺陷检测系统的功能，因此透明板材点状缺陷检测方法中的具体实施方式可见前文中的透明板材点状缺陷检测系统的实施例部分，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(ram)、内存、只读存储器(rom)、电可编程rom、电可擦除可编程rom、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种透明板材点状缺陷检测系统以及一种透明板材点状缺陷检测方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。