專利名稱：用于眼鏡片檢查的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鏡片檢查系統(tǒng)，更具體而言，本發(fā)明涉及用于通過采集和分析正被檢查的鏡片的多個(gè)影像來檢查眼鏡片的自動(dòng)系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
制造諸如接觸鏡片的眼鏡片的精確度和準(zhǔn)確度對(duì)于病人中的這種鏡片的使用是至關(guān)重要的。由于對(duì)接觸鏡片的增加的需求，接觸鏡片的制造過程已被自動(dòng)化以減小制造時(shí)間并增加產(chǎn)品周轉(zhuǎn)。然而，接觸鏡片對(duì)將使鏡片不適合在病人中使用的損壞、異常或玷污是敏感的。固此，理想的是提供一種對(duì)所制造的鏡片的檢查過程，用來減少并優(yōu)選地消除缺陷鏡片的生產(chǎn)。
接觸鏡片檢查系統(tǒng)的實(shí)例被公開于U.S.專利No.5,500,732；5,574,554；5,748,300；5,818,573和5,828,446中。
U.S.專利No.5,574,554公開了一種自動(dòng)接觸鏡片檢查系統(tǒng)，其在鏡片仍在透明鏡片模子上的原地時(shí)檢查接觸鏡片。該系統(tǒng)使用白光源，該光源通過透明鏡片模子和正被檢查的鏡片而將經(jīng)準(zhǔn)直的白光發(fā)射到照相機(jī)。該照相機(jī)利用具有以下這樣的觀察角的透鏡其對(duì)于2/3英寸CCD陣列照相機(jī)在0.5°內(nèi)并且對(duì)1/2英寸照相機(jī)在0.4°內(nèi)是恒定的，這在用于對(duì)接觸鏡片邊緣的光學(xué)檢測(cè)的所述系統(tǒng)中是重要的。所述照相機(jī)采集接觸鏡片的單個(gè)影像并將該影像轉(zhuǎn)換成鏡片的數(shù)字表示以便于計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步處理以檢測(cè)鏡片的異常。
U.S.專利No.5,818,573公開了一種眼鏡片檢查系統(tǒng)，其使用擴(kuò)散的白光來照明所檢查的鏡片。鏡片檢查系統(tǒng)利用多個(gè)照相機(jī)來采集所檢查的鏡片的影像，并且每個(gè)照相機(jī)都被提供有光源。成像鏡片邊緣的照相機(jī)僅成像鏡片邊緣的一部分。因此，為了獲得眼鏡片邊緣的完整影像，使用了繞眼鏡片在外圍被放置的八個(gè)照相機(jī)。每個(gè)照相機(jī)都被置于相對(duì)于鏡片支持平面的銳角處。由八個(gè)照相機(jī)的每個(gè)采集的每個(gè)影像被單獨(dú)處理以使計(jì)算處理功率最小?！?73專利的系統(tǒng)并不對(duì)鏡片檢查缺陷，相反，’573專利的系統(tǒng)檢查鏡片以確定該鏡片是否被適當(dāng)?shù)丶杏跈z查系統(tǒng)上。
U.S.專利No.5,500,732公開了一種眼鏡片檢查系統(tǒng)，其利用非紅外光來成像水合鏡片(hydrated lens)。光必須經(jīng)過毛玻璃擴(kuò)散體、空氣隔開的雙重聚光透鏡和場(chǎng)鏡。檢查系統(tǒng)中所需要的諸多部件必然需要各種光學(xué)部件的精確對(duì)準(zhǔn)和隔開以實(shí)現(xiàn)所需結(jié)果。影像處理器從照相機(jī)采集單個(gè)影像并分析眼鏡片的中心或眼鏡片的邊緣。
U.S.專利No.5,748,300和5,828,446公開了一種自動(dòng)鏡片檢查系統(tǒng)，其使用暗場(chǎng)照明來檢查水合鏡片。鏡片被成像于單個(gè)步驟中，由此有助于在此所公開的連續(xù)鏡片檢查循環(huán)。鏡片的每個(gè)暗場(chǎng)影像可揭示鏡片邊緣以及鏡片中的任何缺陷或異常，其足以導(dǎo)致光的散射，從而使該光由照相機(jī)來成像。
僅采集眼鏡片的單個(gè)影像的以上所公開的鏡片檢查系統(tǒng)對(duì)于可由系統(tǒng)內(nèi)或鏡片上的碎片導(dǎo)致的或由系統(tǒng)內(nèi)的“噪聲”，如光學(xué)噪聲導(dǎo)致的高誤拒絕率是敏感的。例如，這些系統(tǒng)不能容易地確定鏡片邊緣的潛在缺陷是否實(shí)際上是鏡片的缺陷，或者它是否是鏡片所位于的窗口上的碎片。因此，這些系統(tǒng)可具有高誤拒絕率(例如對(duì)被置于被玷污的窗口上的鏡片的拒絕)，或者可接受具有鏡片邊緣的小但明顯的缺陷的鏡片。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的自動(dòng)眼鏡片檢查系統(tǒng)包括鏡片成像系統(tǒng)，其采集正被檢查的每個(gè)鏡片的多個(gè)影像；以及鏡片影像分析系統(tǒng)，其分析鏡片的每個(gè)影像以確定正被檢查的鏡片是否具有一個(gè)或多個(gè)缺陷或異常。自動(dòng)鏡片檢查系統(tǒng)采集鏡片邊緣的一個(gè)或多個(gè)影像以及鏡片表面的一個(gè)或多個(gè)影像。在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，鏡片檢查系統(tǒng)對(duì)鏡片檢查鏡片的前表面、鏡片的后表面、或者鏡片的前后表面兩者的組合上的缺陷。另外，鏡片檢查系統(tǒng)被配置成對(duì)鏡片檢查鏡片的中心處(例如鏡片的視區(qū)中)或者位于鏡片的視區(qū)和邊緣之間的鏡片的一部分中的缺陷。
在優(yōu)選實(shí)施例中，由檢查系統(tǒng)采集的影像是處于其非水合或“干燥”狀態(tài)下的鏡片。典型地，鏡片在該鏡片被置于透明或?qū)t外(NIR)電磁能量透明的支持表面上的同時(shí)被成像。如在此所使用的，NIR電磁能量被限定為具有大約780nm到大約2,500nm之間的波長(zhǎng)范圍的光。在所說明的實(shí)施例中，鏡片檢查系統(tǒng)將兩個(gè)照相機(jī)用于正被檢查的每個(gè)鏡片。在另外的實(shí)施例中，一個(gè)照相機(jī)可被用于采集鏡片的兩個(gè)或多個(gè)影像，如在此所使用的。在更進(jìn)一步的實(shí)施例中，多于兩個(gè)照相機(jī)可被用于檢查鏡片。檢查系統(tǒng)被構(gòu)造成提供對(duì)多個(gè)鏡片的幾乎同時(shí)的檢查。所說明的檢查系統(tǒng)的照相機(jī)具有定焦物鏡，其接收來自檢查系統(tǒng)的光源的NIR光。
眼鏡片的邊緣和表面影像可被單獨(dú)和/或組合檢查。在在此所公開的所說明的實(shí)施例中，影像是通過執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來檢查的，該計(jì)算機(jī)程序分析鏡片的數(shù)字化影像的像素亮度或?qū)Ρ榷鹊淖兓?。來自?duì)透鏡影像的分析的組合結(jié)果試圖提供對(duì)鏡片缺陷的較準(zhǔn)確的檢測(cè)，并且試圖減少對(duì)所檢查的鏡片的誤拒絕。例如，通過組合來自鏡片的每個(gè)影像的結(jié)果，可能看起來為否則可接受的鏡片中的鏡片缺陷的“噪聲”被減少或消除以使該鏡片不被拒絕。另外，通過借助具有相對(duì)窄的場(chǎng)深的照相機(jī)來采集鏡片的多個(gè)影像，每個(gè)影像是鏡片邊緣或鏡片表面的高分辨率影像，因此，包括鏡片邊緣和/或鏡片中心的鏡片中的細(xì)微缺陷以及鏡片邊緣附近的檢查窗口上的玷污可被檢測(cè)。被提供給檢查系統(tǒng)的軟件亦可基于這種缺陷的預(yù)定準(zhǔn)則來分類在鏡片中或鏡片上檢測(cè)的缺陷。例如，可基于響應(yīng)于缺陷的影像的亮度、形狀或尺寸來分類。被提供給檢查系統(tǒng)的軟件亦能以高分辨率準(zhǔn)確地跟蹤鏡片邊緣，從而能在可能處于鏡片邊緣附近的檢查窗口上但實(shí)際上不接觸鏡片邊緣的碎片與鏡片邊緣上或鏡片邊緣中的實(shí)際缺陷之間進(jìn)行區(qū)別。換句話說，系統(tǒng)的軟件可允許處于檢查系統(tǒng)的光路徑中并且接近鏡片邊緣但不鄰接鏡片邊緣的碎片被檢測(cè)。在另外的實(shí)施例中，系統(tǒng)亦能檢測(cè)接觸鏡片邊緣的碎片和鏡片邊緣缺陷上的差異。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，眼鏡片檢查系統(tǒng)包括眼鏡片成像子系統(tǒng)，其包括光源和數(shù)字照相機(jī)；眼鏡片支持，其允許來自光源的光從中經(jīng)過。以及影像分析子系統(tǒng)，其包括分析鏡片的數(shù)字化影像的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)。鏡片影像包括一個(gè)或多個(gè)分離的邊緣影像以及一個(gè)或多個(gè)分離的表面影像，如鏡片中心的表面影像。眼鏡片的邊緣影像可由一個(gè)照相機(jī)來獲得，并且眼鏡片的表面影像可由另一個(gè)照相機(jī)來獲得。檢查系統(tǒng)的照相機(jī)垂直于與眼鏡片支持結(jié)構(gòu)平行的平面而取向。
在一個(gè)實(shí)施例中，檢查眼鏡片的方法包括以下步驟獲得眼鏡片邊緣的完整影像，并且獲得與鏡片邊緣隔開的眼鏡片表面的影像，以及將這些影像傳遞給計(jì)算機(jī)以便于分析。在某些實(shí)施例中，眼鏡片是非水合狀態(tài)下的接觸鏡片。影像由一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)來分析以檢測(cè)鏡片的缺陷或其它不理想的特征。例如，可通過對(duì)邊緣影像執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)邊緣跟蹤算法來分析影像。一種鏡片跟蹤算法跟蹤被成像的眼鏡片邊緣的內(nèi)邊緣和外邊緣兩者。根據(jù)由軟件檢測(cè)的異常的特征，尤其比如所述異常的亮度、直徑或長(zhǎng)度，異常亦可被分類成一個(gè)或多個(gè)缺陷類別。
檢查眼鏡片的方法亦可包括以下步驟(a)將眼鏡片定位于支持窗口上；(b)通過使從光源發(fā)射的光經(jīng)過支持窗口和眼鏡片來單獨(dú)成像鏡片邊緣和鏡片表面，并用照相機(jī)來捕獲鏡片影像；(c)數(shù)字化在步驟(b)中捕獲的鏡片影像，并將數(shù)字化影像傳送給一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)；以及(d)用一個(gè)或多個(gè)算法來分析數(shù)字化鏡片影像以確定眼鏡片是否具有缺陷。該方法亦可包括組合鏡片影像以減少光學(xué)噪聲的步驟。鏡片亦可被定位于作為旋轉(zhuǎn)臺(tái)的一部分的支持窗口上，該旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)以使鏡片被置于光源和照相機(jī)之間。依照以上方法而使用的照相機(jī)可以是數(shù)字照相機(jī)。
在此所述的任何特征和特征組合被包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)，假定被包括在任何這種組合中的特征并不相互矛盾，如從上下文、本說明書和本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的知識(shí)來看將顯而易見的。
本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)和方面在以下詳述中是顯而易見的。


圖1描述了眼鏡片檢查系統(tǒng)，其包括照明子系統(tǒng)和影像分析子系統(tǒng)。
圖2是圖1的照明子系統(tǒng)的檢查頭的透視圖。
圖3是圖2的檢查頭的光源、照明傳遞系統(tǒng)和照相機(jī)的側(cè)視圖。
圖4是圖3中所示的光源和照明傳遞系統(tǒng)的放大側(cè)視圖。
圖5說明了圖1的鏡片檢查系統(tǒng)的檢查頭和照相機(jī)單元的接線。
圖6說明了鏡片檢查系統(tǒng)的硬件和軟件部件。
圖7是眼鏡片完整邊緣的影像的頂部平面圖。
圖8是具有鏡片中的眼淚的眼鏡片表面的影像的頂部平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1說明了鏡片檢查系統(tǒng)10，其被用于自動(dòng)檢查鏡片，如接觸鏡片或其它眼鏡片。鏡片檢查系統(tǒng)10被構(gòu)造成檢查處于其干燥或非水合狀態(tài)下的鏡片。在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，鏡片檢查系統(tǒng)10在鏡片已從鏡片模子被去除之后檢查每個(gè)鏡片。檢查系統(tǒng)10通過以下來檢查鏡片成像鏡片邊緣并成像鏡片表面，并且使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)算法來處理邊緣和表面影像以檢測(cè)鏡片缺陷或異常。
鏡片檢查系統(tǒng)10通常包括影像采集子系統(tǒng)100和影像分析子系統(tǒng)200。根據(jù)在此的公開內(nèi)容，影像采集子系統(tǒng)100可以是眼鏡片脫模機(jī)，并且影像分析子系統(tǒng)200可被稱為檢查平臺(tái)。
1.影像采集子系統(tǒng)100。
影像采集子系統(tǒng)100包括一個(gè)或多個(gè)檢查頭110。在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，影像采集子系統(tǒng)100包括兩個(gè)檢查頭110。檢查頭110的每個(gè)都具有一個(gè)或多個(gè)照明/影像采集系統(tǒng)112，其通常包括光源114、用于接觸鏡片的支持116(見圖2)和照相機(jī)118。如在圖1和2中所說明的，每個(gè)檢查頭110包括六個(gè)照明/影像采集系統(tǒng)112。每個(gè)照明/影像采集系統(tǒng)112都被構(gòu)造成使每個(gè)照相機(jī)118與其相應(yīng)的光源114處于光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。換句話說，從光源114發(fā)射的光投影到照相機(jī)118的透鏡。接觸鏡片支持116被構(gòu)造成支撐待由檢查頭110檢查的一個(gè)或多個(gè)鏡片。在所說明的實(shí)施例中，脫模臺(tái)116是彎曲的臺(tái)，其旋轉(zhuǎn)以使待檢查的每個(gè)鏡片經(jīng)過照相機(jī)118和光源114之間以允許照相機(jī)獲得待檢查的鏡片的影像。由于脫模機(jī)100的所說明的實(shí)施例包括兩組六個(gè)照明/影像采集系統(tǒng)112，自動(dòng)檢查系統(tǒng)10可一次成像十二個(gè)不同的鏡片。自動(dòng)鏡片檢查系統(tǒng)10可每分鐘檢查180個(gè)鏡片(例如每2秒6個(gè)鏡片)。
1A.照明源114。
如圖3和圖4中所說明的，照明源114包括框架或外殼115，其具有球形腔122，該腔被裝備有一個(gè)或多個(gè)NIR發(fā)光二極管(LED)128(見圖4)以提供均勻或近乎均勻的NIR照明源。照明源114提供具有空間均勻性的照明以減少鏡片影像中的服明假象；使用NIR通過(和可視塊)過濾器來提供用于環(huán)境拒絕的NIR譜照明；提供高的峰值發(fā)光度以在短持續(xù)時(shí)間內(nèi)提供對(duì)正被檢查的鏡片的足夠曝光；并且具有外部亮度控制以允許獨(dú)立于成像照相機(jī)118的透鏡孔徑而進(jìn)行的曝光控制。
LED 128可被提供于LED板130(圖4)上，該板可以是小印刷電路板(PCB)，具有四個(gè)IR LED(例如Siemens SFH421)。LED被用于照明正被檢查的鏡片。LED在工作上被連接于光控制器240(見圖5)以使LED接收來自光控制器(在此所述的)的信號(hào)，如電流脈沖，從而使LED可發(fā)光。例如，LED可發(fā)射處于近似880nm的峰值波長(zhǎng)的NIR光。在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，每個(gè)照明源114有一個(gè)照明PCB。然而，根據(jù)檢查系統(tǒng)，多于一個(gè)的照明PCB可被提供于每個(gè)照明源中。LED PCB可從Cambridge Consultants，Ltd.(Cambridge，U.K.)公開獲得。
照明源114亦可被提供有反射涂層以使從LED 128發(fā)射的光被有效地發(fā)射通過照明源114的開口，如端口126。反射涂層可以以球形形狀被提供。該球可以是具有高反射率的空薄壁金屬球。這與在其它系統(tǒng)中使用的常規(guī)空厚壁球形成對(duì)比。
在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，照明源114是具有球形腔122的立方體形狀結(jié)構(gòu)。球形腔122被提供有反射涂層。在所說明的實(shí)施例中，涂層是SpectaflectTM涂層。照明源114可被稱為積分球。積分球114至少部分地類似于可公開獲得的Labsphere IS-020-SF(Labsphere，Inc.，North Sutton，NH，U.S.)。依照此處的描述的積分球114已從LabsphereIS-020-SF被修改以使球腔122的寬度被減小到54.5mm以允許用于脫模器機(jī)器上的鏡片的55mm間距；使積分球具有一個(gè)15mm端口和兩個(gè)0.5”端口而不是四個(gè)0.5”端口；并且使內(nèi)部擋板已被省略。一個(gè)0.5”端口124被用于NIR LED光源130。15mm端口126可以是提供均勻NIR照明的源的輸出端口。該孔徑的尺寸貢獻(xiàn)于照明的角度特性。在所說明的實(shí)施例中，15mm端口提供相對(duì)全方向的照明以得到具有相對(duì)均勻的對(duì)比度的鏡片影像(沒有缺陷)。盡管參考本發(fā)明的所說明的實(shí)施例而公開了特定的尺度，該尺度可被調(diào)節(jié)以滿足檢查系統(tǒng)的特定需要。例如，較小孔徑(例如小于15mm)的使用可提供定向的光照并可增加例如鏡片外圍的對(duì)比度。
保護(hù)窗口142可被提供于積分球114上以進(jìn)一步減小對(duì)反射涂層的損壞或玷污的可能性。保護(hù)窗口142可由允許諸如NIR光的光從中透射的任何適當(dāng)?shù)牟牧现瞥伞＠?，保護(hù)窗口142可以是BK7玻璃窗口。本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中所示的保護(hù)窗口可具有16mm的直徑和3mm的厚度。一個(gè)適當(dāng)?shù)膶?shí)例是由Comar(Buena，NJ，U.S.；零件號(hào)16GQ00)出售的。保護(hù)窗口142的頂部表面應(yīng)被保持沒有任何明顯的鏡片碎片以使適當(dāng)?shù)恼彰鞑槐幌魅?。為進(jìn)一步減小在保護(hù)鏡片上積累碎片的可能性，歧管(manifold)(未示出)可被提供檢查系統(tǒng)。歧管允許空氣的小射流被引導(dǎo)到每個(gè)窗口上以去除任何潛在積累的碎片?？梢勒账槠e累的所觀察的速率以適當(dāng)?shù)拈g隔在脫模器可編程邏輯控制器250的控制下將空氣的吹送施加給歧管。
1B.照明傳遞系統(tǒng)116。
照明傳遞系統(tǒng)116包括用于支持待檢查的一個(gè)或多個(gè)眼鏡片的臺(tái)132。照明傳遞系統(tǒng)116提供了從積分球114經(jīng)過輸出端口126經(jīng)過正被檢查的鏡片136到照相機(jī)118的物鏡138的光的有效傳遞。照明傳遞系統(tǒng)116亦可包括照明透鏡134和窗口140。照明透鏡134和窗口140可被提供于照明插入物(insert)中，其被構(gòu)造成保留透鏡134和窗口140，并且在臺(tái)132內(nèi)配合。臺(tái)132具有支持鏡片136的平面表面。如所說明的，鏡片136包括前凸表面136a和后凹表面136b。鏡片邊緣136c位于前表面136a和后表面136b的接合處。如在圖7中更清楚地說明的，鏡片邊緣136c包括外邊緣136d和內(nèi)邊緣136e，外和內(nèi)邊緣之間的距離限定鏡片的厚度。臺(tái)132被配置成支持處于其干燥狀態(tài)下的鏡片136(例如，鏡片136不被包含在一個(gè)體積的液體，如鹽水或水中)。如所說明的，鏡片136被置于臺(tái)132上以使鏡片邊緣136c靠著(lie against)臺(tái)132的平面表面，并由此使前凸表面136a位于比后凹表面136b近的與照相機(jī)118的物鏡138的距離處。
臺(tái)132被放置在照相機(jī)118和積分球114之間，并且旋轉(zhuǎn)以使正被檢查的鏡片可在積分球和照相機(jī)之間被對(duì)準(zhǔn)。如圖3和4中所示并且如以上所述，鏡片136被邊緣向下放置(即，鏡片的凸表面面向照相機(jī)物鏡138)于窗口140上。因此，窗口140應(yīng)由允許諸如NIR光的光透射經(jīng)過該窗口到達(dá)鏡片136的材料來制造。照明傳遞窗口140被提供以生成相對(duì)平的或平面的表面，其允許眼鏡片的不受妨礙的成像和照明。適當(dāng)窗口的一個(gè)實(shí)例是這樣的窗口，其具有至少19mm的通光孔徑，NIR(大于或等于780nm)中大于80％的外部透射；用于在脫模器中使用而不破裂的足夠強(qiáng)度；沒有造成對(duì)鏡片的誤拒絕的缺陷；以及足夠的抗劃性以使可導(dǎo)致對(duì)鏡片的誤拒絕的缺陷不隨時(shí)間而發(fā)展。適合的窗口可包括一個(gè)或多個(gè)以上屬性。一個(gè)適合的窗口是3mm厚的藍(lán)寶石窗口，但玻璃窗口亦是可接受的。另外，玻璃窗口可被提供有硬涂層，如鉆石類涂層(DLC)。
在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中使用的照明透鏡134的實(shí)例是40mm焦距和25mm直徑的平凸透鏡。該透鏡可從COMAR(Buena，NJ，U.S.)零件號(hào)40PQ25公開獲得。該透鏡典型地被取向成使透鏡的凸側(cè)面向正被檢查的鏡片。
1C.照相機(jī)118。
成像和采集子系統(tǒng)100的照相機(jī)應(yīng)能使鏡片136的影像數(shù)字化以使影像可由計(jì)算機(jī)來分析。在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，每個(gè)照相機(jī)118都是數(shù)字照相機(jī)，其被裝配有諸如宏物鏡的物鏡138和能透射NIR光的過濾器?？山邮艿恼障鄼C(jī)的一個(gè)實(shí)例是可從Sony公開獲得的XCD-SX900數(shù)字單色照相機(jī)。照相機(jī)可具有正方形4.65um像素的1280×960的分辨率。在成像和采集子系統(tǒng)中使用的物鏡可被用于獲得處于從C座基準(zhǔn)到焦平面測(cè)量的161.5mm的額定固定工作距離的13mm的視場(chǎng)。為考慮鏡片容差，每個(gè)鏡片必須被設(shè)置有隔離(例如在12和14mm之間)。該隔離被選擇成使照相機(jī)的正確聚焦最優(yōu)(例如處于士2mm的聚焦調(diào)節(jié)范圍內(nèi))。在檢查系統(tǒng)中使用的鏡片的一個(gè)實(shí)例是SILL Optics(Wendelstein，Germany)生產(chǎn)的S5 LPJ 3038。過濾器應(yīng)減小并且優(yōu)選地防止可見光的透射，例如可干擾由NIR照明提供的鏡片成像的可見光的透射。在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中使用的過濾器的一個(gè)實(shí)例是3mm厚的Schott RG780玻璃(可從Phoenix Optical Glass，Ltd，Wales，U.K.公開獲得)。
檢查頭110的部件在電荷耦合器件(CCD)影像傳感器陣列的平面中形成鏡片136的高質(zhì)量影像，并且將影像傳遞給檢查系統(tǒng)以便于通過一個(gè)或多個(gè)算法來評(píng)估，如在此所討論的。數(shù)字影像數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)可通過任何適合的通信協(xié)議和計(jì)算機(jī)連接，包括火線連接，傳送給計(jì)算機(jī)。卡口配合連接器(BNC)可提供用于觸發(fā)器輸入的通信信號(hào)。
檢查頭110的各種部件被附著于框架120，其被構(gòu)造成與脫模機(jī)一起工作?？赏ㄟ^任何常規(guī)方式，如緊固方式，包括螺釘、銷子或鉚釘，或者通過壓力密接嚙合(pressure fit engagement)，將部件附著于框架。包括照相機(jī)的部件被提供于可調(diào)座上，如垂直可調(diào)座，其提供用于初始調(diào)節(jié)和聚焦的位置校正和對(duì)準(zhǔn)。
如在此所討論的，對(duì)照相機(jī)正在檢查鏡片邊緣或鏡片表面的確定取決于照相機(jī)的焦點(diǎn)(即，邊緣成像是通過采集在檢查窗口的水平處或附近聚焦的鏡片影像來獲得的(例如見圖7)，并且表面影像是通過在檢查窗口略微以上或與鏡片邊緣隔開而采集鏡片影像來獲得的(例如見圖8))。換句話說，照相機(jī)被定位于與鏡片表面或邊緣的預(yù)定距離處以獲得鏡片邊緣的一個(gè)完整、聚焦的影像和鏡片表面的一個(gè)完整、聚焦的影像。在此情況下，術(shù)語(yǔ)“完整”指的是不被劃分成部分的鏡片的影像。例如，鏡片的完整聚焦影像將基本上是圓形的(圖7和8)。在完整邊緣影像的情況下，所述形狀將是環(huán)形的，或者換句話說，影像將具有焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的環(huán)的形狀(圖7)，并且將具有焦點(diǎn)沒有對(duì)準(zhǔn)的中心部分。在表面影像的情況下，影像將具有中心部分(圖8)。由于照相機(jī)被固定在原地，由特定照相機(jī)采集的影像的特定類型可通過相對(duì)于照相機(jī)的物鏡而垂直定位安裝盤或旋轉(zhuǎn)臺(tái)來確定。
在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，并且如圖5中所示，照相機(jī)118被交錯(cuò)排列以使各個(gè)照相機(jī)被聚焦于鏡片邊緣或鏡片表面上。例如，檢查頭110包括兩個(gè)站13和14。每個(gè)站都包括六個(gè)照相機(jī)(13-1，13-2，...，13-6；和14-1，...，14-6)。照相機(jī)13-1被定位成聚焦于鏡片1的邊緣上(1E；E表示邊緣)，而照相機(jī)14-1被定位成聚焦于鏡片1的表面上(1S；S表示表面)。類似地，照相機(jī)13-2被定位成聚焦于鏡片2的表面上(2S)，而照相機(jī)14-2被定位成聚焦于鏡片2的邊緣上(2E)。因此，一組六個(gè)眼鏡片可通過站13而傳給一個(gè)臺(tái)，其中三個(gè)鏡片被成像于邊緣視圖中，而三個(gè)鏡片被成像于表面視圖中。六個(gè)眼鏡片然后可被傳遞給站14，其中已使其邊緣被成像的鏡片可使其表面被成像，而已使其表面被成像的鏡片可使其邊緣被成像。這樣，在一個(gè)完整的循環(huán)中，每個(gè)眼鏡片都已使兩個(gè)完整的影像被獲取，其然后被檢查缺陷。盡管這里的公開內(nèi)容涉及利用兩個(gè)單獨(dú)的照相機(jī)來采集鏡片的完整邊緣影像和完整表面影像的檢查系統(tǒng)，本發(fā)明的其它實(shí)施例可采用獲取兩個(gè)不同焦平面處的兩個(gè)影像的單個(gè)照相機(jī)，或者可使用一個(gè)檢查頭中的兩個(gè)照相機(jī)來采集影像，假定調(diào)節(jié)支持鏡片的臺(tái)的旋轉(zhuǎn)和增量是理想的。為兩個(gè)分離的視圖提供兩個(gè)分離的照相機(jī)尤其具有堅(jiān)固性和穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明更進(jìn)一步的實(shí)施例中，附加的照相機(jī)可被提供以采集鏡片的附加視圖。
這樣，在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，影像采集系統(tǒng)100的檢查頭110負(fù)責(zé)采集經(jīng)過脫模器的鏡片的電子影像。每個(gè)檢查頭110都能在一個(gè)機(jī)器索引周期(例如大約2秒)內(nèi)在其站處檢查所有六個(gè)鏡片。兩個(gè)檢查頭提供了這樣的能力能采集經(jīng)過脫模器的六個(gè)軌跡能力(trackcapacity)的每個(gè)鏡片的兩個(gè)影像。
所述兩個(gè)檢查頭被構(gòu)造成生成每個(gè)鏡片的兩個(gè)部分的兩個(gè)截然不同的視圖，如邊緣視圖和表面視圖。這兩個(gè)視圖將對(duì)應(yīng)于單個(gè)鏡片的影像。在邊緣視圖中，聚焦的平面與鏡片的邊緣重合或近乎重合，從而使邊緣缺陷或異常是可檢測(cè)的。鏡片邊緣的所獲得的影像是整個(gè)鏡片邊緣的影像?；蛘邠Q句話說，所述影像是鏡片邊緣的單個(gè)、完整的影像，這與獲得鏡片邊緣的多個(gè)分離影像的一些現(xiàn)有系統(tǒng)形成對(duì)比。另外，不在鏡片上的檢查窗口上的任何碎片可被檢測(cè)。用單個(gè)照相機(jī)分別成像鏡片邊緣改進(jìn)了常規(guī)檢查系統(tǒng)，這是因?yàn)榭梢砸员认惹跋到y(tǒng)精細(xì)的分辨率來成像邊緣，所述先前系統(tǒng)僅采集鏡片表面和鏡片邊緣兩者的單個(gè)影像。較精細(xì)的分辨率提供了檢測(cè)鏡片邊緣中的缺陷或異常的增加的靈敏度。場(chǎng)系統(tǒng)的大深度不能在檢查窗口上的碎片和鏡片邊緣缺陷之間進(jìn)行區(qū)分，由此促使了可接受鏡片的增加的拒絕率。
在所說明的實(shí)施例中，鏡片是在其邊緣向下于諸如藍(lán)寶石窗口的窗口上時(shí)被檢查的。在表面視圖中，照相機(jī)的焦平面被升高以相交鏡片于其邊緣以上，從而使表面缺陷是可檢測(cè)的。鏡片的表面視圖提供了鏡片表面的單個(gè)、完整的視圖。在一個(gè)實(shí)施例中，照相機(jī)透鏡和眼鏡片之間的距離被設(shè)置成使鏡片的整個(gè)表面(例如與鏡片邊緣隔開的鏡片部分)形成單個(gè)影像。在其它實(shí)施例中，焦平面可被更加局限以檢查鏡片表面的部分，如視區(qū)或外圍區(qū)(即視區(qū)和鏡片邊緣之間的區(qū))。聚焦的深度亦可被限制以使在檢查窗口上聚集的任何碎片不在表面視圖中以銳聚焦出現(xiàn)。該途徑(即獲得鏡片的表面和邊緣視圖)克服了在采集鏡片影像的過程中利用場(chǎng)視圖的單個(gè)高深度的檢查系統(tǒng)中存在的高誤拒絕率。在不可控制的量的碎片積累的情況下，在此所述的檢查系統(tǒng)的脫模器亦可包括清潔站。另外，檢查系統(tǒng)可包括這樣的裝置，其將離子化空氣遞送給鏡片以幫助減小鏡片上的玷污的可能性。
2.影像分析子系統(tǒng)200。
影像分析子系統(tǒng)200或檢查平臺(tái)包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)210，其與影像采集子系統(tǒng)100通信以使計(jì)算機(jī)可接收和分析由照相機(jī)118捕獲的鏡片影像數(shù)據(jù)(見圖5-7)。
更具體而言，檢查平臺(tái)200包括一個(gè)或多個(gè)照相機(jī)單元220；以及一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)檢查系統(tǒng)服務(wù)器230。附加的計(jì)算機(jī)部件可被提供以允許數(shù)據(jù)輸入，如鍵盤或鼠標(biāo)，數(shù)據(jù)顯示，如監(jiān)視器、網(wǎng)絡(luò)開關(guān)、調(diào)制解調(diào)器和電源。檢查平臺(tái)200的元件可被提供于一個(gè)或多個(gè)箱體中。如圖5中所說明的，檢查平臺(tái)200的元件可被接線在一起。
在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，檢查平臺(tái)200包括三個(gè)照相機(jī)單元220。每個(gè)照相機(jī)單元220都是運(yùn)行照相機(jī)單元軟件的計(jì)算機(jī)。每個(gè)照相機(jī)單元都負(fù)責(zé)分析鏡片的六個(gè)軌跡中的兩個(gè)(例如，如圖5中所示，軌跡1和2中的鏡片)。每個(gè)照相機(jī)單元220都可包括一個(gè)或多個(gè)通信卡，如火線卡，其被構(gòu)造成從照相機(jī)118接收影像數(shù)據(jù)并控制照相機(jī)118的設(shè)置。適合的火線卡的一個(gè)實(shí)例是可公開獲得的Unibrain FireBoard400(The 1394 Store，San Ramon，CA，U.S.)。計(jì)算機(jī)220亦可包括數(shù)字輸入/輸出(I/O)卡，其通過光絕緣體222而連接于脫模機(jī)可編程邏輯控制器250以便于進(jìn)行數(shù)字通信。適合的I/O卡的一個(gè)實(shí)例是來自NationalInstruments(Newbury，Berkshire，U.K.)的PCI-6503.
檢查系統(tǒng)10的自動(dòng)檢查系統(tǒng)(AIS)服務(wù)器230負(fù)責(zé)運(yùn)行AIS服務(wù)器軟件。AIS服務(wù)器被網(wǎng)絡(luò)連接于監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)應(yīng)用(SCADA)以便于過程監(jiān)督。
檢查平臺(tái)200的光照控制器240提供了對(duì)照相機(jī)觸發(fā)器和LED閃光燈的可編程控制?？赏ㄟ^RS232接口來提供所述控制。在本發(fā)明的所說明的實(shí)施例中，每個(gè)照相機(jī)單元220都將控制光照控制器240并使用四個(gè)光照控制器的LED輸出以用限定的電流和持續(xù)時(shí)間使積分球114的照明LED 128閃光，并且使用開關(guān)輸出來觸發(fā)四個(gè)所附著的照相機(jī)(通過照相機(jī)觸發(fā)板(CTB))。適當(dāng)光照控制器的一個(gè)實(shí)例是可從GardasoftVision(Ben Drayton，U.K.)獲得的PP101光照控制器。照相機(jī)觸發(fā)板可以是允許光照控制器發(fā)送電壓信號(hào)(如5伏觸發(fā)信號(hào))給照相機(jī)的任何適當(dāng)?shù)陌?。自?dòng)檢查系統(tǒng)被接線成當(dāng)照相機(jī)觸發(fā)板被觸發(fā)時(shí)，照相機(jī)單元的光絕緣體之一亦被觸發(fā)，從而使照相機(jī)單元可確定或檢測(cè)已發(fā)生光照控制器觸發(fā)。
光絕緣體被用于使計(jì)算機(jī)的觸發(fā)信號(hào)與可編程邏輯控制器的電壓信號(hào)絕緣。光絕緣體的適合實(shí)例是具有Crydom輸入/輸出模塊(6321和6101A，其分別是DC輸出和DC輸入模塊)的Grayhill 70RCK24(NorvellElectronics，Inc.，Irvine，CA，U.S.)。
位置傳感器可被接線到檢查平臺(tái)200中。位置傳感器可以是WenglorLD86PCV3。在所說明的實(shí)施例中，所述傳感器被設(shè)置成通過以下而正常開啟旋轉(zhuǎn)最接近傳感器紅透鏡的電位計(jì)以使它完全順時(shí)針。較低的電位計(jì)調(diào)節(jié)靈敏度并且典型地在安裝期間被設(shè)置。位置傳感器用來指示眼鏡片支持臺(tái)的徑向位置。
3.鏡片檢查。
自動(dòng)檢查系統(tǒng)提供了眼鏡片制造過程中的單個(gè)檢查點(diǎn)。干燥或相反非水合的鏡片在該鏡片已被脫模之后在單個(gè)狀態(tài)下被檢查。在單個(gè)狀態(tài)下，如在干燥狀態(tài)下檢查鏡片在自動(dòng)系統(tǒng)中是有利的，這是因?yàn)闄z查鏡片的步驟數(shù)被減小。自動(dòng)檢查系統(tǒng)采集鏡片邊緣的完整影像，并且采集與鏡片邊緣隔開的鏡片表面的完整影像。每個(gè)影像單獨(dú)和/或一起被檢查。如果兩種檢查均不得到可檢測(cè)的缺陷，則鏡片被接受并且傳遞給下一級(jí)的處理。如果需要，可為每個(gè)鏡片重復(fù)該過程以提高檢查的可靠性。如將從這里的公開內(nèi)容所理解的，應(yīng)執(zhí)行對(duì)鏡片的任何附加處理以使鏡片在經(jīng)過檢查系統(tǒng)之后不被損壞或相反玷污。
作為一個(gè)實(shí)例，使用鏡片檢查系統(tǒng)10而執(zhí)行的檢查循環(huán)可包括旋轉(zhuǎn)脫模機(jī)的臺(tái)132以將經(jīng)脫模的眼鏡片置于在影像采集子系統(tǒng)100中使用的每個(gè)照相機(jī)以下。眼鏡片可被集中在脫模機(jī)臺(tái)上以使當(dāng)臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)，鏡片將處于從光源發(fā)出到達(dá)照相機(jī)的光路徑中。脫模器機(jī)器產(chǎn)生信號(hào)以觸發(fā)影像采集子系統(tǒng)100從而采集鏡片的影像。影像采集子系統(tǒng)將采集鏡片邊緣的影像和鏡片表面的影像。可使用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)算法來分析鏡片的影像以確定所檢查的鏡片通過或未通過系統(tǒng)所需要的標(biāo)準(zhǔn)。分析結(jié)果然后可被傳遞給脫模器機(jī)器以決定整個(gè)鏡片已通過或未通過檢查。在將可接受的鏡片傳遞給下一站以便于包裝或進(jìn)一步的處理之前，脫模機(jī)可拒絕有缺陷的鏡片。影像分析子系統(tǒng)亦可產(chǎn)生有關(guān)檢查進(jìn)程或結(jié)果的詳細(xì)報(bào)告。
當(dāng)鏡片邊緣影像被采集時(shí)，照相機(jī)基本上被聚焦于鏡片所放置的窗口上。當(dāng)鏡片表面影像被采集時(shí)，照相機(jī)被聚焦于檢查窗口的表面以上(例如，與鏡片邊緣隔開)。舉例來說，當(dāng)正被檢查的鏡片是近似4mm高(例如，從窗口到鏡片的中心的垂直距離是近似4mm)時(shí)，照相機(jī)可被聚焦于距離檢查窗口的2mm處。
如以上所討論的，每個(gè)照相機(jī)單元220都是計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)220通過軟件使用一個(gè)或多個(gè)鏡片檢查算法來提供對(duì)鏡片影像的影像捕獲、分析和分類。所述軟件亦可提供與自動(dòng)檢查系統(tǒng)的其它計(jì)算機(jī)或部件的通信，并且可提供對(duì)正被檢查的鏡片的照明的自動(dòng)控制。
對(duì)邊緣和表面影像的分析和分類發(fā)生在脫模器的兩個(gè)索引上。因此，“AND”功能被實(shí)施以確定鏡片最終通過或未通過檢查(例如，邊緣檢查通過AND表面檢查通過)，其可能不由照相機(jī)單元來實(shí)施，而相反可由可編程邏輯控制器250來確定。所述控制器的一個(gè)實(shí)例是由Rockwell Automation(Milwaukee，WI)制造的SLC 5/05。
有關(guān)照相機(jī)單元220所獲得的影像的數(shù)據(jù)然后可被傳送給影像服務(wù)器230，其存儲(chǔ)有關(guān)影像的數(shù)據(jù)結(jié)果，核對(duì)檢查數(shù)據(jù)，與SCADA系統(tǒng)進(jìn)行通信，分析影像數(shù)據(jù)以幫助過程最優(yōu)化和理解，并且與一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)通信。
自動(dòng)檢查系統(tǒng)的概觀被說明于圖6中。為了說明的目的，該圖僅示出照相機(jī)單元220之一的配置。如以上所示，每個(gè)照相機(jī)單元220都負(fù)責(zé)采集正被檢查的鏡片的至少一個(gè)表面影像和至少一個(gè)邊緣影像。這些影像被分析，并且通過/未通過決策被給予(render for)每個(gè)視圖。因此，每個(gè)照相機(jī)單元都將多個(gè)通過/未通過決策報(bào)告給可編程邏輯控制器250，并且通過自動(dòng)檢查服務(wù)器230將更詳細(xì)的結(jié)果報(bào)告給SCADA。
照相機(jī)單元220的平臺(tái)軟件是用于檢查系統(tǒng)的中心模塊。該平臺(tái)軟件協(xié)調(diào)正被檢查的鏡片的影像捕獲、影像的處理以及對(duì)檢查系統(tǒng)各個(gè)其它部件的結(jié)果傳送。該平臺(tái)軟件可提供有關(guān)其狀態(tài)的操作信息，并且可顯示或報(bào)告任何錯(cuò)誤消息。由平臺(tái)軟件提供的信息可被顯示在系統(tǒng)的監(jiān)視器上，并且/或者可被傳遞給服務(wù)器230。
照相機(jī)單元的檢查庫(kù)包含影像處理算法。檢查庫(kù)可被傳遞鏡片影像。該庫(kù)檢查被成像的鏡片有故障或具有這樣的特性，如不理想的物理或光學(xué)特性，并且它返回有關(guān)鏡片的通過/未通過決策以及有關(guān)通過/未通過的原因的更詳細(xì)信息?？筛鶕?jù)鏡片影像是邊緣影像或表面影像來使用算法的不同配置。
照相機(jī)單元220亦包括檢查庫(kù)配置文件，其限定用于檢查庫(kù)的關(guān)鍵配置參數(shù)。參數(shù)的實(shí)例包括但不局限于算法內(nèi)的各種檢查測(cè)試(test)的閾，并因此限定用于通過或未通過鏡片的檢查庫(kù)的總體準(zhǔn)則。所述文件可以以可擴(kuò)展置標(biāo)語(yǔ)言格式(XML格式)而被存儲(chǔ)。
諸如NIDAQ庫(kù)和火線庫(kù)的其它庫(kù)可被提供給照相機(jī)單元220。這些庫(kù)可被用于驅(qū)動(dòng)檢查系統(tǒng)的各種其它部件并與這些部件通信。
照相機(jī)單元亦可包括一個(gè)或多個(gè)程序以存儲(chǔ)包括數(shù)字化影像的影像數(shù)據(jù)，并且自動(dòng)和周期性地去除不想要的或不使用的數(shù)字文件。
自動(dòng)檢查系統(tǒng)服務(wù)器230的自動(dòng)檢查系統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)用提供了SCADA和照相機(jī)單元之間的接口。例如，在SCADA處發(fā)出的命令可被傳遞給照相機(jī)單元以便于執(zhí)行，并且由照相機(jī)單元產(chǎn)生的報(bào)告可被傳遞給SCADA。
自動(dòng)檢查系統(tǒng)服務(wù)器的網(wǎng)服務(wù)器部件提供允許操作者在檢查結(jié)果被照相機(jī)單元報(bào)告時(shí)看到它們的界面。用戶可具有檢查診斷結(jié)果、批量(lot)結(jié)果和近期影像以及顯示AIS系統(tǒng)的事件日志的能力。
自動(dòng)檢查服務(wù)器結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)包含表以容納從照相機(jī)單元接收的狀態(tài)消息的事件日志；詳細(xì)結(jié)果，其可根據(jù)批量和脫模器軌跡索引來索引；運(yùn)行診斷模式的結(jié)果；以及近期批量結(jié)果的概述。所述數(shù)據(jù)庫(kù)亦可維持一組所存進(jìn)程，其允許產(chǎn)生用于當(dāng)前批量的鏡片類別的概述，并且允許從數(shù)據(jù)庫(kù)中去除與特定批量關(guān)聯(lián)的結(jié)果。
照相機(jī)單元220的檢查庫(kù)的邊緣檢查算法處理正被檢查的鏡片的邊緣影像。邊緣算法負(fù)責(zé)檢測(cè)鏡片邊緣缺陷、奇形鏡片和遺漏的鏡片。所述算法將能檢測(cè)是否沒有鏡片存在于檢測(cè)窗口上；檢測(cè)鏡片影像是否照明不足、照明過度、焦點(diǎn)沒有對(duì)準(zhǔn)、以及未被集中；檢測(cè)具有過小或過大直徑的鏡片；檢測(cè)過于非圓形的鏡片；并且檢測(cè)由與完美橢圓的鏡片邊緣輪廓中的顯著偏差或沿鏡片邊緣的影像亮度的顯著變化指示的邊緣缺陷。邊緣檢查算法亦可被用于測(cè)量鏡片邊緣厚度以確定鏡片是否具有所需邊緣厚度，如尤其是恒定邊緣厚度，并且/或者確定鏡片邊緣是否具有所需結(jié)構(gòu)形狀，如例如低邊緣頂點(diǎn)上的斜角(bevel)形狀。
照相機(jī)單元220的檢查庫(kù)的表面檢查方法負(fù)責(zé)檢測(cè)鏡片表面上的缺陷或者鏡片表面上的外來體。亦可借助與邊緣缺陷檢測(cè)方法類似的方式來檢測(cè)粗糙的或總的邊緣缺陷。然而，如以上所討論的，對(duì)邊緣缺陷的靈敏度低于專用的邊緣缺陷檢測(cè)算法。表面檢查算法應(yīng)當(dāng)能檢測(cè)是否沒有鏡片存在；檢測(cè)照明不足的、照明過度的、焦點(diǎn)沒有對(duì)準(zhǔn)的和/或未被集中的鏡片影像；檢測(cè)具有過小或過大直徑的鏡片；檢測(cè)過于非圓形的鏡片；檢測(cè)由與完美橢圓的鏡片邊緣輪廓中的顯著偏差或沿鏡片邊緣的影像亮度的顯著變化指示的邊緣缺陷?？衫斫獾氖?，表面檢查算法中提供的邊緣缺陷檢測(cè)技術(shù)比在邊緣缺陷檢測(cè)算法中所使用的不敏感。表面缺陷檢測(cè)算法亦可檢測(cè)如由與本地背景水平相比的鏡片影像的對(duì)比度的變化指示的鏡片表面上的缺陷。如在此所討論的，表面缺陷檢測(cè)算法可被用于檢查整個(gè)鏡片表面或者鏡片表面的部分。例如，表面缺陷檢測(cè)算法可被用于檢查鏡片的視區(qū)、鏡片的外圍區(qū)或視區(qū)和外圍區(qū)的組合。典型地，表面缺陷檢測(cè)算法至少以高分辨率檢查如與鏡片邊緣相對(duì)的鏡片的中心。該算法亦能將缺陷分類成諸如顆粒、劃痕、污點(diǎn)、氣泡、纖維和未知的類別。該算法亦能施加對(duì)所檢測(cè)的缺陷類型特定的鏡片拒絕準(zhǔn)則。例如，該準(zhǔn)則可基于所檢測(cè)的缺陷的面積、長(zhǎng)度、對(duì)比度和位置(半徑)。另外，該算法亦能輸出使鏡片被拒絕的信息。
檢查庫(kù)配置文件可包含被應(yīng)用于檢查算法的規(guī)則。該規(guī)則由此可作為參數(shù)被傳遞給軟件以便于程序的執(zhí)行。因此，檢查系統(tǒng)的操作者可改變規(guī)則而無需修改或重新編譯調(diào)用這些參數(shù)的軟件。
如在本領(lǐng)域所理解的，依照本發(fā)明而使用的特定算法和軟件程序可使用任何常規(guī)的編程語(yǔ)言和規(guī)則來實(shí)施。在實(shí)際上被縮減以實(shí)施的本發(fā)明實(shí)施例中，檢查算法是以C或C++來編程的。盡管所使用的特定參數(shù)或算法可在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)變化，一些參數(shù)可包括并且不局限于包圍鏡片的影像面積，用于跟蹤鏡片邊緣的準(zhǔn)則，用于拒絕遺漏鏡片的準(zhǔn)則，用于拒絕壞鏡片影像的準(zhǔn)則，用于拒絕奇形或未對(duì)準(zhǔn)的影像的準(zhǔn)則，以及用于拒絕鏡片邊緣缺陷的準(zhǔn)則。
包圍鏡片的影像面積可被選擇成允許處理較小比例的照相機(jī)CCD陣列，這幫助減少計(jì)算并提高處理速度。邊緣跟蹤準(zhǔn)則被用于識(shí)別和跟蹤潛在的鏡片邊緣。該準(zhǔn)則包括用于檢測(cè)鏡片邊緣上的候選象元(pel)的最小對(duì)比度水平，以及用于跟蹤候選鏡片邊緣的最小對(duì)比度。該準(zhǔn)則亦可包括這樣的參數(shù)，其區(qū)分鏡片的周長(zhǎng)和諸如鏡片上的特征的另一個(gè)物體的周長(zhǎng)。該準(zhǔn)則亦可包括限定鏡片邊緣的內(nèi)外軌跡(例如內(nèi)外邊緣)之間的距離或間隙的參數(shù)。用于檢查的準(zhǔn)則亦可包括確定鏡片是否遺漏的參數(shù)，如最小周長(zhǎng)或半徑。確定有關(guān)對(duì)鏡片影像的聚焦和光照的限制的參數(shù)可包括最小和最大亮度值(例如影像的給定區(qū)域內(nèi)的平均像素亮度)，以及便于檢測(cè)不足聚焦的最小邊緣對(duì)比度值。針對(duì)鏡片橢圓與圓形形狀的最大容許偏差的準(zhǔn)則亦可被提供。準(zhǔn)則亦可包括缺陷的最小幅度和最小長(zhǎng)度。缺陷典型地將其本身表示為CCD像素陣列的照明的變化，因此設(shè)置特定閾值可允許所述算法確定特定鏡片的鏡片影像是否超過這些閾。
檢測(cè)和跟蹤算法利用了缺陷和相鄰背景之間的對(duì)比度水平和像素亮度?？筛鶕?jù)鏡片檢查所需的靈敏度來限定不同的檢測(cè)和跟蹤閾。例如，較高的閾可被提供于具有高曲率的鏡片區(qū)域中，在其中對(duì)比度水平可較迅速地變化。較高的閾通常被用于缺陷檢測(cè)而不是跟蹤。被用于檢查算法的特定閾值可從經(jīng)驗(yàn)上被確定，并且被最優(yōu)化以實(shí)現(xiàn)所需的鏡片通過和未通過率。
通過使用邊緣檢查算法，有可能基于鏡片邊緣和背景之間的對(duì)比度的差異來跟蹤鏡片邊緣。通過向算法提供用戶定義的參數(shù)，如對(duì)比度閾，檢查系統(tǒng)提供了具有減小的對(duì)比度差的對(duì)鏡片的精確檢查。換句話說，該檢查系統(tǒng)比需要高對(duì)比度影像的常規(guī)系統(tǒng)靈敏。邊緣跟蹤算法亦提供對(duì)鏡片邊緣的精確跟蹤。在邊緣被跟蹤時(shí)，其它系統(tǒng)經(jīng)歷跳躍，例如，其它系統(tǒng)可不理想地且周期性地跟蹤鏡片邊緣的外邊緣，然后“跳躍”到鏡片邊緣的內(nèi)邊緣。跟蹤上的變化可被感覺為鏡片中的缺陷。相反，本發(fā)明的軟件包括這樣的參數(shù)，其減小對(duì)鏡片邊緣的跟蹤將被這種跳躍折中的可能性。
被提供有檢查系統(tǒng)的軟件亦可包括用于診斷功能的一個(gè)或多個(gè)程序。例如，檢查系統(tǒng)亦能在鏡片檢查窗口被加載鏡片之前對(duì)其檢查損壞，并且能監(jiān)視已針對(duì)周期性錯(cuò)誤而被記錄的缺陷。周期性錯(cuò)誤可表示脫模過程中或檢查或制造過程中的某個(gè)其它點(diǎn)處的錯(cuò)誤。
在此所公開的檢查系統(tǒng)由此具有以下優(yōu)點(diǎn)掃描眼鏡片邊緣的提高的分辨率，由此減小誤拒絕率并減小通過有缺陷鏡片的比率；通過對(duì)鏡片檢查兩個(gè)或多個(gè)影像中的缺陷而改進(jìn)的缺陷檢查；以及基于檢查結(jié)果而提供有關(guān)鏡片缺陷的增加的診斷的能力。
盡管已參照各種特定實(shí)例和實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)理解本發(fā)明并不局限于此，并且其它實(shí)施例處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。
許多專利和其它文檔在此已被標(biāo)識(shí)。在此標(biāo)識(shí)的每個(gè)專利和文檔由此整體引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)眼鏡片檢查系統(tǒng)，包括(a)影像采集系統(tǒng)，包括第一和第二數(shù)字照相機(jī)以及眼鏡片支持，該影像采集系統(tǒng)被構(gòu)造成將處于非水合狀態(tài)下的眼鏡片置于眼鏡片支持上以允許第一照相機(jī)和第二照相機(jī)在不同時(shí)間處聚焦于眼鏡片上，第一照相機(jī)被定位于與眼鏡片的一個(gè)距離處以使第一照相機(jī)的透鏡聚焦于眼鏡片的邊緣上以獲得眼鏡片整個(gè)邊緣的單個(gè)影像，并且第二照相機(jī)被定位于與眼鏡片的一個(gè)距離處以使第二照相機(jī)的透鏡聚焦于與眼鏡片邊緣隔開的眼鏡片表面上以獲得與眼鏡片邊緣隔開的眼鏡片表面的單個(gè)影像；以及(b)影像分析系統(tǒng)，包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)，其具有一個(gè)或多個(gè)程序以檢查分別通過第一和第二照相機(jī)獲得的眼鏡片邊緣和與眼鏡片邊緣隔開的眼鏡片表面的影像。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中第一和第二照相機(jī)的每個(gè)都被定位成聚焦于鏡片的一部分上以相對(duì)于僅借助被定位于單個(gè)焦平面處的單個(gè)照相機(jī)所獲得的影像的清晰度而獲得鏡片邊緣或與眼鏡片邊緣隔開的鏡片表面的較清晰的影像。
3.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中第一和第二照相機(jī)被配置成接收通過眼鏡片的近紅外光。
4.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)與第一和第二照相機(jī)通信以接收借助照相機(jī)而獲得的影像。
5.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)包括邊緣跟蹤程序，其被配置成通過檢查眼鏡片邊緣和與眼鏡片邊緣相鄰的背景之間的對(duì)比度的變化來跟蹤眼鏡片的外邊緣和內(nèi)邊緣。
6.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)包括邊緣跟蹤程序，其被配置成分類在眼鏡片邊緣和與眼鏡片邊緣隔開的眼鏡片表面的影像中檢測(cè)的缺陷。
7.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中由所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)檢查的影像是接觸鏡片邊緣的影像和與接觸鏡片邊緣隔開的接觸鏡片表面的影像。
8.一種自動(dòng)眼鏡片檢查系統(tǒng)，包括(a)影像采集系統(tǒng)，包括(i)光源，(ii)眼鏡片支持，其被構(gòu)造成將眼鏡片支撐于與光源的預(yù)定距離處并且經(jīng)過來自光源的光，以及(iii)照相機(jī)，其具有物鏡，被定位以接收由光源提供并經(jīng)過眼鏡片支持的光，假定照相機(jī)不同時(shí)聚焦于眼鏡片的邊緣和與眼鏡片邊緣隔開的眼鏡片的表面兩者上，則照相機(jī)的物鏡被定位于與眼鏡片支持上放置的眼鏡片的預(yù)定距離處以使照相機(jī)聚焦于眼鏡片的邊緣或與眼鏡片邊緣隔開的眼鏡片的表面上，從而獲得眼鏡片整個(gè)邊緣或與眼鏡片邊緣隔開的眼鏡片整個(gè)表面的單個(gè)數(shù)字影像；以及(b)影像分析系統(tǒng)，包括至少一個(gè)計(jì)算機(jī)，其與影像采集系統(tǒng)的照相機(jī)通信以接收眼鏡片的數(shù)字影像，該計(jì)算機(jī)包括指令以分析眼鏡片的數(shù)字影像。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中光源被構(gòu)造成提供處于近似880nm的光。
10.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中光源包括位于外殼中的發(fā)光二極管，其被構(gòu)造成提供對(duì)眼鏡片的空間上均勻的照明。
11.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中眼鏡片支持包括平面表面，其被配置成支持處于非水合狀態(tài)下的眼鏡片。
12.權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中眼鏡片是具有凸前表面和凹后表面的接觸鏡片，并且眼鏡片支持被配置成支持接觸鏡片以使凸前表面被放置的比凹后表面接近于照相機(jī)的物鏡。
13.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中眼鏡片支持是旋轉(zhuǎn)支持，其將眼鏡片移動(dòng)得與光源和照相機(jī)對(duì)準(zhǔn)和不對(duì)準(zhǔn)。
14.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中照相機(jī)包括過濾器以減小除了近紅外光以外的光的透射。
15.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，包括多個(gè)光源和照相機(jī)，該照相機(jī)被定位成采集多個(gè)眼鏡片的完整鏡片邊緣和與眼鏡片隔開的鏡片表面的影像。
16.權(quán)利要求15的系統(tǒng)，包括第一組照相機(jī)和第二組照相機(jī)，第一組照相機(jī)被定位成使照相機(jī)的物鏡聚焦于正被檢查的眼鏡片的邊緣上，并且第二組照相機(jī)被定位成使照相機(jī)的物鏡聚焦于與正被檢查的眼鏡片邊緣隔開的表面上。
17.一種用于自動(dòng)檢查眼鏡片的方法，包括(a)將眼鏡片提供于眼鏡片支持上以使眼鏡片位于光源和具有被聚焦于眼鏡片的部分上的物鏡的照相機(jī)之間的光路徑中，所述部分是眼鏡片的邊緣或與鏡片邊緣隔開的眼鏡片的表面，而不是被聚焦于眼鏡片的邊緣和表面兩者上；(b)獲得焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的眼鏡片部分的數(shù)字影像；(c)將眼鏡片定位于照相機(jī)之下以使在步驟(a)中焦點(diǎn)沒有對(duì)準(zhǔn)的眼鏡片的部分焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)；(d)獲得在步驟(c)中焦點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)的眼鏡片部分的數(shù)字影像；以及(e)對(duì)眼鏡片的數(shù)字影像檢查缺陷。
18.權(quán)利要求17的方法，其中眼鏡片是具有凸前表面和凹后表面的接觸鏡片，并且接觸鏡片位于眼鏡片支持上以使凸前表面比凹后表面接近于照相機(jī)的物鏡。
19.權(quán)利要求17的方法，其中定位步驟包括移動(dòng)眼鏡片支持以使眼鏡片被定位于第二照相機(jī)之下，該照相機(jī)具有聚焦于在步驟(a)中焦點(diǎn)沒有對(duì)準(zhǔn)的鏡片部分上的物鏡。
20.權(quán)利要求17的方法，其中步驟(c)包括移動(dòng)在步驟(b)中使用的照相機(jī)以使該照相機(jī)的物鏡聚焦于在步驟(a)中焦點(diǎn)沒有對(duì)準(zhǔn)的眼鏡片部分上。
21.權(quán)利要求17的方法，其中數(shù)字影像包括像素，并且步驟(e)包括通過測(cè)量數(shù)字影像邊緣周圍的像素的亮度來跟蹤鏡片的數(shù)字影像的邊緣。
22.權(quán)利要求21的方法，其中步驟(e)包括跟蹤眼鏡片邊緣的外邊緣和內(nèi)邊緣。
23.權(quán)利要求21的方法，其中步驟(e)包括檢測(cè)表示鏡片邊緣的像素和相鄰像素之間的對(duì)比度變化，其中超過預(yù)定閾的對(duì)比度的變化被分類成缺陷。
24.權(quán)利要求21的方法，進(jìn)一步包括(f)分類在步驟(e)中檢測(cè)的缺陷。
25.權(quán)利要求21的方法，其中步驟(b)包括接收從光源發(fā)射并透射經(jīng)過眼鏡片的近紅外光。
26.一種用于自動(dòng)檢查眼鏡片的方法，包括(a)借助聚焦于眼鏡片邊緣上的照相機(jī)來獲得眼鏡片邊緣的完整影像；(b)借助遠(yuǎn)離眼鏡片邊緣而被聚焦的照相機(jī)來獲得眼鏡片表面的影像；以及(c)將步驟(a)和(b)的影像傳遞給至少一個(gè)計(jì)算機(jī)以便于對(duì)影像的分析。
27.權(quán)利要求26的方法，其中眼鏡片是接觸鏡片，并且其中接觸鏡片的影像是處于非水合狀態(tài)下的接觸鏡片的影像。
28.權(quán)利要求26的方法，其中眼鏡片邊緣的影像具有內(nèi)邊緣和外邊緣，并且進(jìn)一步包括借助被提供給所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)的軟件來跟蹤內(nèi)邊緣和外邊緣。
29.權(quán)利要求26的方法，進(jìn)一步包括分類由所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)檢測(cè)的缺陷。
全文摘要
一種成像眼鏡片邊緣和表面的自動(dòng)鏡片檢查系統(tǒng)(10)通過眼鏡片將光(114)透射到照相機(jī)(118)以生成鏡片表面或鏡片邊緣的完整數(shù)字影像。數(shù)字化影像被分析以檢測(cè)眼鏡片的缺陷或異常。檢查眼鏡片的方法亦被公開。
文檔編號(hào)G01B1/00GK1633582SQ03803978
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月15日
發(fā)明者K·S·萊帕, M·S·哈澤爾, C·A·湯森, M·S·霍伊爾 申請(qǐng)人:眼科科學(xué)公司