一种镜片面状疵病自动检测装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种镜片面状疵病自动检测装置及方法，特别是指采用机器视觉方法 对镜片表面的水印、树脂纹、橘皮、雾等面状疵病实现自动检测的装置和方法。
【背景技术】
[0002] 眼镜已成为必不可少的消费品，且其消费群体庞大，镜片行业近年来通过提高自 主研发和引进国外技术，镜片生产过程的自动化水平逐步提高，但镜片质量检测目前依然 全部采用人工检测的方式完成。人工检测很大程度上依赖于检测人员的经验和技术，易受 主观因素、个体差异等因素影响，而对于面状疵病检测方面，检测工人需要在白炽灯的辅助 下，通过旋转和倾斜等动作实现对被检镜片的多角度观测，该方法不仅伤害检测人员视力， 而且检测速度较慢，更为甚者，容易漏检疵病特征不明显的镜片，检测的品质质量很不稳 定。因此，镜片品质检测的低效、低精度和高成本严重制约了我国眼睛行业的发展。
[0003] 对于镜片疵病的自动化检测，专利:一种光栅调制的镜片疵病自动检测装置和方 法（CN201510424415.6)、一种镜片疵病在线检测装置（CN201510424414.1)、一种镜片表面 点状与线状杂质的检测装置（CN201310543198.3)和一种镜片双面疵病检测装置及方法 (CN201310543428.6)等专利均提出了采用机器视觉方法实现对镜片点状和线状疵病的自 动化识别和检测，并设计了相应的自动检测装置；专利：一种镜片水印疵病图像检测装置 (CN201310749191.7)提出了一种镜片水印疵病图像检测装置，上述方法通过平行光透射的 方法将水印缺陷投影成像至白色光屏上，结合数字图像处理方法实现对镜片水印缺陷的检 测，但无法实现对树脂纹、雾等低折射率的面状瑕疵的检测。
【发明内容】
[0004] 针对现有的镜片面状疵病检测技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种可实 现对镜片面状疵病的快速检测装置和方法，用于提高检测准确率和效率，为镜片在线检测 提供基础。
[0005] 本发明的技术方案为:一种镜片面状疵病自动检测装置，由主控制器、暗室柜、光 源、放大镜片支架装置、放大镜片、成像光屏和工业相机、被检镜片夹持装置组成;所述被检 镜片夹持装置由单片机控制器、步进电机驱动器、步进电机、双向直线丝杠和镜片夹爪组 成，被检镜片夹持装置安装于暗室柜内，使被检镜片平面与光源光轴呈垂直状态，其特征在 于:所述的主控制器通过串口向单片机控制器发送步进电机控制命令，同时通过数据线获 取工业相机所拍摄数字图像，结合数字图像处理方法实现对被检镜片品质的判断。
[0006] 所述的暗室柜为一框架结构，用于提供机器视觉检测环境，隔离外界环境光干扰； 所述光源安装于暗室柜顶部，其光轴与被检镜片和放大镜片中心位于同一垂直线，且距离 被检镜片物理尺寸2 40cm〇
[0007] 所述的单片机控制器与主控制器采用串口相连，并通过I/O 口通过步进电机与步 进电机驱动器相连，步进电机再与双向直线丝杠连接，镜片夹爪安装固定于双向直线丝杠 上，用于支撑被检镜片，所述的双向直线丝杠带动镜片夹爪移动，其单边运动自由度2 10cm〇
[0008] 所述放大镜片支架装置由舵机、放大镜片支架和放大镜片组成，安装在被检镜片 夹持装置的正下方，使被检镜片与放大镜片中心位于同一垂直，所述舵机与单片机控制器 通过I/O 口连接，根据镜片类型改变其转动角度，所述放大镜片支架为一圆环，并设置有台 阶结构，使放大镜片紧密放置于放大镜片支架台阶上。
[0009] 所述的成像光屏为一白色成像平面，位于被检镜片正下方，其面积大于被检镜片 的投影图像。
[0010] 所述的工业相机安装在被检镜片的侧面，通过数据线与主控制器相连。
[0011] -种镜片面状疵病自动检测的方法，包括以下步骤： 1) 、图像分割:对被检镜片投影图像进行初步提取，采用被检镜片投影图像中心为种子 点，以区域灰度平均值为约束条件进行区域生长处理，当没有像素满足归入条件时停止区 域生长； 2) 、孔洞填充:将图像分割所得区域内所有的轮廓，进行填充处理，以填补由于面状缺 陷所产生的漏分割区域； 3) 、区域筛选:采用区域圆形度和面积为约束条件对所填充区域进一步筛选感兴趣区 域，以防止无被检镜片时的误识别； 4) 、灰度特征提取:计算感兴趣区域灰度共生矩阵，并提取熵、相关性、同质性和方差， 用于描述所拍摄镜片投影图像的纹理特征； 5) 、镜片品质判断:根据前期所建立品质数据库信息，对比熵、相关性、同质性和方差参 数，实现对镜片品质判断。
[0012] 本发明具有以下优点：1采用机器视觉技术对镜片面状疵病进行自动快速检测和 分类，可有效的提高镜片品质检测的效率;2采用锥形光束的打光方式可将被检镜片面状疵 病通过投影方式成像，且可有效的适应不同尺寸和类别镜片;3针对镜片类型的差异，选择 性的采用放大镜片对疵病特征进行放大处理;4采用双向直线丝杠调整镜片夹爪尺寸，使系 统可自适应不同尺寸镜片的检测。
【附图说明】
[0013] 图1是本发明的结构示意图； 图2是本发明被检镜片夹持装置示意图； 图3是本发明检测装置中测控系统的示意图； 图4是本发明数字图像处理流程图； 图5为本发明面状疵病检测流程图； 图中：1主控制器;2暗示柜;3光源;4单片机控制器;5步进电机驱动器;6步进电机;7双 向直线丝杠;8镜片夹爪;9被检镜片；10舵机;11放大镜片支架；12放大镜片；13成像光屏；14 工业相机;15被检镜片夹持装置。
【具体实施方式】
[0014] 如图1所示，一种镜片面状疵病自动检测装置，由主控制器1、暗室柜2、光源3、放大 镜片支架装置、放大镜片12、成像光屏13和工业相机14、被检镜片夹持装置15组成。所述被 检镜片夹持装置15由单片机控制器4、步进电机驱动器5、步进电机6、双向直线丝杠 7和镜片 夹爪8组成，用于根据被检镜片9大小调整镜片夹爪8位置，以适应不同尺寸镜片的检测;被 检镜片夹持装置15安装于暗室柜2内，保证被检镜片9平面与光源3光轴呈垂直状态，所述暗 室柜2为一框架结构，用于提供机器视觉检测环境，隔离外界环境光干扰;所述光源3可发出 锥形光，用于提供有利于数字图像处理效果的光照条件，同时保证图像的稳定性，光源安装 于暗室柜2顶部，其光轴与被检镜片9和放大镜片12中心位于同一垂直线，且距离被检镜片9 物理尺寸2 40cm;所述放大镜片支架装置由舵机10、放大镜片支架11和放大镜片12组成，安 装在被检镜片夹持装置15的正下方，保证被检镜片9与放大镜片12中心位于同一垂直线，用 于放大老花镜的成像效果;所述舵机10与单片机控制器4通过I/O 口连接，根据镜片类型改 变其转动角度，当被检镜片9为老花镜时放大成像，当为近视镜片时则移除放大镜片12;所 述放大镜片支架11为一圆环，并设置有台阶结构，保证放大镜片12可紧密放置于放大镜片 支架11的台阶上;所述成像光屏13为一白色成像平面，位于被检镜片9正下方，其面积大于 被检镜片9的投影图像;所述工业相机14安装位于被检镜片9侧面，通过数据线与主控制器1 相连，用于获取被检镜片投影图像，在保证相机视野覆盖被检镜片9投影图像的同时，尽可 能增大相机光轴与水平面之间的夹角。
[0015] 由图2知，是本发