镜片缺陷自动化检测系统光照方式的研究

摘要

自上世纪90年代中期以来，中国的整个眼镜行业从飞速发展的成长期进入了成熟期。目前，我国不仅是世界上潜力最大的眼镜消费大国，还是世界领先的眼镜生产大国。由于镜片在生产过程中不可避免的出现各种各样的缺陷，因此，依据严格的镜片质量分级要求进行有效的镜片缺陷检测是保证镜片质量最重要的因素。然而，现阶段国内绝大部分镜片生产厂商都是通过最原始的人工检测来进行镜片缺陷检测，这种检测方法不仅耗时长、效率低、成本高，而且依靠人眼观察检测具有误检率高、对人眼伤害严重等缺点，因此如何实现镜片缺陷的自动化检测成为目前迫切需要解决的问题。本文在玻璃缺陷自动化检测背景的基础上，对镜片疵病自动检测、分级和分拣装备系统中的镜片缺陷图像采集和光照方式进行了研究，研究主要内容如下:
　　采用光散射与视觉检测的方法，通过对光照方式进行研究，研制出了一种新的图像采取系统。为了检测出镜片生产过程中出现的所有缺陷，系统采用低角度照明与点光源投影照明组合的方式进行镜片缺陷的图像获取。系统针对六种常见的缺陷类型（斑、羽毛、气泡、伤、杂质和水印）做了初步实验研究，并对实验获取的镜片图像进行数字图像处理，为镜片缺陷自动化检测系统提供更加清晰的缺陷图像奠定了基础。
　　在上述实验的基础上，建立了基于LightTools的点光源投影照明模型，研究平行光光学单元下光线追迹的过程以及在这过程中镜片缺陷的成像方式。模拟采用了实验中的水印缺陷，分析了水印缺陷的照度图，并将实验与模拟结果进行对比，采用网孔优化对水印缺陷的光栅照度图进行优化，验证了实验结果的准确性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．1．1 课题研究的背景

1．1．2 课题研究的目的及意义

1．2 国内外研究现状及其应用

1．2．1 机器视觉技术的研究现状及其应用

1．2．2 国内外玻璃检测的研究现状及其应用

1．2．3 国内外光照方式的研究现状

1．3 存在的问题及发展趋势

1．4 本文的研究内容

第二章 镜片缺陷图像的获取

2．1 图像采集系统主要技术要求

2．2 工业相机的选择与分析

2．3 图像采集卡的选择与分析

2．4 镜头的选择与分析

2．5 图像获取光源的选择

2．6 图像获取的照明方式

2．6．1 前光照型照明方式

2．6．2 背光照型照明方式

2．6．3 同轴光照

2．6．4 散射照明

2．6．5 特殊照明

2．7 本章小结

第三章 图像采集系统照明实验方案

3．1 低角度照明设计

3．1．1 方案一及光线作用原理介绍

3．1．2 实验装置

3．1．3 实验过程

3．2 点光源投影照明

3．2．1 方案二及光线作用原理介绍

3．2．2 实验装置

3．2．3 实验过程

3．3 实验结果及分析

3．3．1 低角度照明方案实验结果及分析

3．3．2 点光源投影方案实验结果及分析

3．3．3 图像处理结果

3．4 本章小结

第四章 点光源投影照明方案的仿真研究

4．1 镜片缺陷图像获取的光学设计

4．1．1 LightTools光学仿真软件

4．1．2 LightToois二次曲面的面型

4．2 点光源投影照明仿真的过程

4．2．1 平行光光源的建立

4．2．2 光学系统模型的建立

4．2．3 接收面的设置

4．2．4 镜片缺陷的模拟设计

4．2．5 LightTools模块的选择和仿真过程的描述

4．3 照明系统光学仿真的结果

4．3．1 光线追迹路径

4．3．2 水印缺陷的照度显示

4．3．3 使用网孔优化输出

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的专利与论文