本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于對(duì)鋼化玻璃的碎片數(shù)量進(jìn)行檢測(cè)的碎片檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鋼化玻璃是在日常生活中被人們熟知的安全玻璃的一種，廣泛應(yīng)用在建筑、汽車、玻璃幕墻、家用玻璃制品等領(lǐng)域。在鋼化玻璃的制作過(guò)程中，為提高玻璃的強(qiáng)度，通常使用化學(xué)或物理的方法，在玻璃表面形成壓應(yīng)力，玻璃承受外力時(shí)首先抵消表層應(yīng)力，從而提高了承載能力，增強(qiáng)玻璃自身的抗風(fēng)壓性，寒暑性，沖擊性等。當(dāng)這種玻璃受外力破壞時(shí)，會(huì)碎裂成類似蜂窩狀的鈍角碎小顆粒，不易對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。

目前，對(duì)鋼化玻璃的碎片測(cè)試是通過(guò)模擬鋼化玻璃在沖擊條件下破碎，記錄破碎鋼化玻璃碎片的數(shù)量和尺寸，來(lái)評(píng)價(jià)鋼化玻璃破碎時(shí)碎片對(duì)人體造成傷害的可能性。不同國(guó)家對(duì)鋼化玻璃的標(biāo)準(zhǔn)性規(guī)定不同，標(biāo)準(zhǔn)中涉及的碎片測(cè)試技術(shù)表征也有所不同。如按照ECE R43(用于汽車玻璃窗的歐洲相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn))的規(guī)定，用于汽車的鋼化玻璃在ECE R43規(guī)定的用于均勻鋼化玻璃窗格的碎裂測(cè)試中，任何5cm×5cm面積內(nèi)的碎片數(shù)量不少于40或者不多于400，對(duì)厚度為3.5mm的鋼化玻璃，任何5cm×5cm面積內(nèi)的碎片數(shù)量不多于450。

根據(jù)上述或者類似標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試要求，可以看出，測(cè)試過(guò)程中都需要記錄一定區(qū)域內(nèi)的碎片數(shù)量、分布等。通常這樣的測(cè)試依賴光學(xué)設(shè)備進(jìn)行，具體的，即在按照測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的條件執(zhí)行沖擊前，玻璃被放置在一片感光紙上，一旦玻璃破碎，對(duì)感光紙進(jìn)行曝光以產(chǎn)生生成的碎片的藍(lán)圖圖像作為記錄，在選定區(qū)域內(nèi)的碎片的數(shù)量、形狀和尺寸隨后被確定，然后測(cè)量選定區(qū)域內(nèi)的碎片數(shù)量、最大碎片的面積、長(zhǎng)度和最長(zhǎng)碎片的長(zhǎng)度。在實(shí)際測(cè)試中，藍(lán)圖圖像上的數(shù)據(jù)采集一般通過(guò)目測(cè)完成，由操作員計(jì)數(shù)并測(cè)量碎片，但是人工計(jì)數(shù)不僅效率低，而且容易出錯(cuò)，造成準(zhǔn)確率低下；也有使用自動(dòng)化系統(tǒng)完成的，但由于碎片太細(xì)小且形狀不規(guī)則，測(cè)試用的光學(xué)系統(tǒng)往往比較復(fù)雜，成本顯著增加。同時(shí)基于藍(lán)圖方法的方式由于存在較多的雜散光影響，也不利于準(zhǔn)確的目視采集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，提供了一種鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

用于放置鋼化玻璃和感光部件的水平面的檢測(cè)平臺(tái)；

置于檢測(cè)平臺(tái)上的用于遮蔽鋼化玻璃上待檢測(cè)區(qū)域的底部開口的遮光罩單元；

位于遮光罩單元內(nèi)側(cè)壁的用以預(yù)定角度照射鋼化玻璃的待檢測(cè)區(qū)域的照明光源；

位于遮光罩單元內(nèi)頂部的用以在垂直于鋼化玻璃所在平面對(duì)待檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像捕獲的圖像捕獲單元；

連接至圖像捕獲單元的對(duì)所述圖像捕獲單元捕獲的圖像進(jìn)行處理并得到玻璃碎片數(shù)量的數(shù)據(jù)處理裝置。

所述照明光源固定在遮光罩單元內(nèi)的頂部。

所述照明光源為單光源或者多光源。

所述單光源是點(diǎn)光源或者面光源。

所述多光源是多個(gè)LED光源，且分布在遮光罩單元內(nèi)側(cè)壁上。

還包括由兩根標(biāo)尺相互垂直構(gòu)成的標(biāo)定元件，所述標(biāo)定元件可拆卸地內(nèi)嵌合在遮光罩單元的底面開口。

所述兩根標(biāo)尺通過(guò)各自的一個(gè)端部相交于一點(diǎn)。

所述標(biāo)定元件包括開口尺寸調(diào)節(jié)部件和/或開口位置選擇部件。

所述圖像捕獲單元為CCD傳感器或者CMOS傳感器，或者線性掃描光電倍增管。

本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)，由于無(wú)雜光影響，因此對(duì)待檢測(cè)區(qū)域可以進(jìn)行高質(zhì)量的光學(xué)成像，避免了操作員目測(cè)觀察的誤差，并且對(duì)所有標(biāo)定區(qū)域進(jìn)行了完整的記錄，效率和準(zhǔn)確性均得到保障。本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)可以提高檢測(cè)速度和結(jié)果的準(zhǔn)確性,而且通過(guò)數(shù)字化管理,實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)結(jié)果的復(fù)現(xiàn)性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)中照明光源的示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)中標(biāo)定元件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)圖像處理的流程圖；

圖5所示為本實(shí)用新型檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行圖像處理前的照片；

圖6為用本實(shí)用新型檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)碎片計(jì)數(shù)的示意圖；

圖7為用人工對(duì)碎片計(jì)數(shù)的示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型提出的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)提供遮光罩單元內(nèi)的光學(xué)照明裝置以及圖像捕獲單元，可獲得可靠標(biāo)定區(qū)域內(nèi)的玻璃碎片感光圖像，避免了雜光的影響。該玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)，包括：檢測(cè)平臺(tái)，用于放置感光部件和鋼化玻璃；遮光罩單元，置于檢測(cè)平臺(tái)上并遮蔽待檢測(cè)區(qū)域；照明光源，位于遮光罩單元內(nèi)，以預(yù)定角度照射待檢測(cè)區(qū)域；圖像捕獲單元，位于遮光罩單元內(nèi)，用以在垂直于待檢測(cè)區(qū)域所在表面對(duì)待測(cè)區(qū)域進(jìn)行圖像捕獲。

進(jìn)一步的，所述的照明光源固定在遮光罩單元上，以進(jìn)行照明。

可選擇的照明光源為多個(gè)LED，所述多個(gè)LED在內(nèi)側(cè)壁上以預(yù)訂間隔設(shè)置，構(gòu)成從不同方向入射的環(huán)狀照明。

為了便于根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，本實(shí)用新型的檢測(cè)系統(tǒng)還包括標(biāo)定元件，所述標(biāo)定元件與遮光罩單元構(gòu)成可拆卸的內(nèi)嵌合，標(biāo)定元件上具有開口，開口的尺寸或位置可以根據(jù)調(diào)節(jié)部件和位置選擇部件進(jìn)行調(diào)節(jié)或選擇。

優(yōu)選的，圖像捕獲單元為電荷耦合元件CCD(Charge-coupled Device)傳感器或者互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)傳感器，或者線性掃描光電倍增管PMT(Photo Multiplier Tube)。還進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)處理裝置，所述數(shù)據(jù)處理裝置連接至圖像捕獲單元，對(duì)圖像捕獲單元捕獲的圖像進(jìn)行處理。

以下，參照附圖對(duì)于本實(shí)用新型的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。在以下的說(shuō)明中，為便于理解和描述，相同的部件使用了相同的數(shù)字標(biāo)號(hào)。

如圖1所示，本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)，包括置于檢測(cè)平臺(tái)5上的遮光罩單元1、照明光源2和圖像捕獲單元3，其中照明光源2設(shè)置于遮光罩單元1的內(nèi)側(cè)壁上，圖像捕獲單元3固定在遮光罩單元1的內(nèi)頂壁上，使得照明光源2和圖像捕獲單元3均穩(wěn)定地處于遮光罩單元1內(nèi)，在遮光罩單元1內(nèi)壁埋設(shè)有供電線纜和數(shù)據(jù)線(未圖示)，供電線纜連接至照明光源2和圖像捕獲單元3，用以提供工作所需的電力，數(shù)據(jù)線連接至諸如常見的CCD/CMOS/PMT等的圖像捕獲單元3，用以將圖像捕獲單元3采集的圖像數(shù)據(jù)傳送到后續(xù)的數(shù)據(jù)處理裝置。數(shù)據(jù)處理裝置可以是具有數(shù)據(jù)處理軟件的通用計(jì)算機(jī)，也可以是專用的數(shù)據(jù)處理器。當(dāng)數(shù)據(jù)處理裝置是小型的數(shù)據(jù)處理器時(shí)，可設(shè)置在圖像捕獲單元3內(nèi)部，此時(shí)可以省略埋設(shè)數(shù)據(jù)線。

可選擇的，照明光源2為鹵素?zé)?，如圖1所示的位于遮光罩單元1的一個(gè)內(nèi)側(cè)壁方向，從側(cè)面入射照明待檢測(cè)區(qū)域的碎片，從而避免垂直入射時(shí)玻璃碎片的反光對(duì)圖像捕獲單元3捕獲圖像質(zhì)量的影響。

或者，可變形的，照明光源2為多個(gè)LED光源22，如圖2所示，沿遮光罩單元內(nèi)側(cè)壁以一定間距(間距可相等，可不等)在同一水平面上設(shè)置，形成環(huán)狀照明，從多個(gè)側(cè)面方向入射照明待檢測(cè)區(qū)域的碎片，實(shí)現(xiàn)類似于手術(shù)無(wú)影燈多角度去除陰影的照明效果，從而不僅能夠避免垂直入射照明時(shí)玻璃碎片的反光對(duì)圖像捕獲單元3捕獲圖像質(zhì)量的影響，而且能夠確保照明后的待檢測(cè)區(qū)域無(wú)陰影，提高圖像捕獲單元3捕獲圖像的對(duì)比度。

進(jìn)一步的，本實(shí)施方式的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)還包括標(biāo)定元件4，標(biāo)定元件4的形狀與遮光罩單元1的橫截面一致，尺寸與遮光罩單元1的橫截面內(nèi)尺寸基本相同，以使標(biāo)定單元4可以內(nèi)嵌在遮光罩單元1內(nèi)，并可從遮光罩單元1內(nèi)移出，即標(biāo)定元件4與遮光罩單元1構(gòu)成可拆卸的嵌合。如圖3所示，標(biāo)定元件4由兩根標(biāo)尺祖成，兩根標(biāo)尺相互垂直，一根標(biāo)尺的一端與另一根標(biāo)尺的一端相交并固定于一點(diǎn)，組成一個(gè)正方形相鄰的兩條邊，形成一個(gè)開口41。為了滿足ECE R43標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，兩根標(biāo)尺的尺寸為5cm。對(duì)于本實(shí)施方式的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)，標(biāo)定元件4可以有多個(gè)，每個(gè)標(biāo)尺可以具有不同的尺寸，以分別適應(yīng)多種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的需要?？勺儞Q的，標(biāo)定元件4可以只有一個(gè)，標(biāo)尺上設(shè)有開口尺寸調(diào)節(jié)部件42，開口尺寸調(diào)節(jié)部件42為帶有標(biāo)尺的尺子,尺子可以平行移動(dòng),標(biāo)尺顯示尺子的坐標(biāo)，用以根據(jù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)開口尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)。

優(yōu)選的，標(biāo)定元件4進(jìn)一步包括開口位置選擇部件(未圖示)，這一部件為設(shè)在標(biāo)定原件上的方形開口邊上的標(biāo)尺，使得圖像捕獲單元3在遮光罩單元所遮蔽的區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行掃描。所選定的待檢測(cè)區(qū)域可以是遮光罩單元邊緣的區(qū)域，也可以是遮光罩單元中間的區(qū)域，待檢測(cè)區(qū)域在本實(shí)施例中并不需特別限定。

在實(shí)際使用中，首先要按照預(yù)定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的沖擊方式對(duì)玻璃進(jìn)行沖擊，然后用感光元件對(duì)玻璃破碎情況進(jìn)行記錄，從而獲得已生成碎片的藍(lán)圖圖像，根據(jù)藍(lán)圖圖像確定待檢測(cè)區(qū)域的最大范圍。這樣的記錄可以通過(guò)在沖擊前將玻璃置于諸如感光紙這樣的感光元件上，沖擊后對(duì)感光紙進(jìn)行曝光，得到已生成碎片的藍(lán)圖圖像而實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)其他任何現(xiàn)有技術(shù)已知的可以記錄玻璃破碎情況的方式實(shí)現(xiàn)；預(yù)定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)可以為ECE R43等已公開頒布的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，也可以是根據(jù)測(cè)試目標(biāo)制定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求。

以按照ECE R43標(biāo)準(zhǔn)，利用感光紙記錄時(shí)為例說(shuō)明，將本實(shí)用新型的玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)置于曝光后的感光紙上，標(biāo)定元件4嵌入在遮光罩單元的底部開口里，標(biāo)定元件上的開口41限定出了待檢測(cè)區(qū)域，在照明光源2的照明下，圖像捕獲單元3在垂直于待檢測(cè)區(qū)域所在平面的方向上捕獲到待檢測(cè)區(qū)域的圖像，通過(guò)對(duì)捕獲到的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而獲得待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的碎片數(shù)量。

在進(jìn)行圖像處理時(shí)，根據(jù)圖4所示，對(duì)捕獲的圖像先進(jìn)行預(yù)處理，通常這樣的預(yù)處理可以包括彩色圖片灰度化處理，以及對(duì)得到的灰度圖片進(jìn)行歸一化處理、濾波等等，本實(shí)用新型不限于此，其它可以有利于清楚提取圖像中信息的預(yù)處理步驟也可以使用。

對(duì)于預(yù)處理后的圖像，設(shè)定邊界條件，如邊界的定點(diǎn)、邊界的長(zhǎng)度、邊界的寬度等，對(duì)設(shè)定的邊界內(nèi)確定邊界識(shí)別值，識(shí)別每個(gè)碎片的邊界和區(qū)域，從而得到待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)碎片的數(shù)量。

用本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)鋼化玻璃的碎片數(shù)量，具體按以下步驟進(jìn)行：

(1)、將感光紙置于檢測(cè)平臺(tái)上，將一塊被測(cè)鋼化玻璃置于感光紙上；

(2)、按照ECE R43標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的沖擊方式對(duì)被測(cè)鋼化玻璃進(jìn)行破壞產(chǎn)生碎片，在感光紙上生成碎片的藍(lán)圖圖像，形成不小于5cm×5cm的面積作為待檢測(cè)區(qū)域；

(3)、將遮光罩單元遮蔽住被測(cè)鋼化玻璃上的待檢測(cè)區(qū)域；

(4)、開啟照明光源照射待檢測(cè)區(qū)域，同時(shí)用CMOS傳感器作為圖像捕獲單元對(duì)待檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行拍攝；

(5)、將步驟(4)拍攝到的圖像傳輸?shù)窖b有圖像處理系統(tǒng)(如圖像分析軟件)的筆記本電腦內(nèi)進(jìn)行圖像處理：

A.對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，即歸一化和濾波：

首先對(duì)圖像(即圖像1，見圖5)進(jìn)行歸一化，消除因?yàn)楣庠磪^(qū)域亮度不均勻造成的圖像明暗不均，然后對(duì)歸一化后的圖像進(jìn)行濾波,濾除因?yàn)閳D像捕獲單元缺陷(如ccd某點(diǎn)壞掉)造成的圖像缺陷(如圖像上顯示亮點(diǎn)或者暗點(diǎn))；預(yù)處理后的圖像(即圖像2，見圖6)；

B.設(shè)定邊界條件：

隨機(jī)選取圖像2的待檢測(cè)區(qū)域上一塊面積為5cm×5cm的區(qū)域作為分析區(qū)域，如圖6中方框內(nèi)所標(biāo)示的區(qū)域；

C.根據(jù)步驟B設(shè)定的分析區(qū)域，識(shí)別該分析區(qū)域的邊界條件后，識(shí)別邊界內(nèi)的碎片，用不同顏色區(qū)分分析區(qū)域邊界的半塊玻璃碎片與分析區(qū)域內(nèi)部的整塊玻璃碎片，計(jì)算機(jī)根據(jù)顏色自動(dòng)計(jì)算得到鋼化玻璃碎片數(shù)量。

檢測(cè)結(jié)果如圖6所示(分析區(qū)域內(nèi)用于計(jì)數(shù)的玻璃碎片用“·”表示)，分析區(qū)域邊緣的半塊玻璃碎片數(shù)為22塊，分析區(qū)域內(nèi)部的整塊玻璃碎片數(shù)為169塊，總計(jì)碎片數(shù)為191塊，用時(shí)1min。

同樣用操作員對(duì)分析區(qū)域的玻璃碎片進(jìn)行計(jì)數(shù)，分析區(qū)域邊緣的半塊玻璃碎片用×表示，內(nèi)部整塊玻璃碎片用√表示，如圖7所示。人工檢測(cè)結(jié)果也是分析區(qū)域邊緣的半塊玻璃碎片數(shù)為22塊，分析區(qū)域內(nèi)部的整塊玻璃碎片數(shù)為169塊，總計(jì)碎片數(shù)為191塊，用時(shí)15min。

可見，用本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)得到的結(jié)果為191塊碎片，與人工方法所得結(jié)果相同，而本實(shí)用新型檢測(cè)過(guò)程僅用時(shí)1分鐘，而人工方法則要用時(shí)15分鐘。證明本實(shí)用新型的檢測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確度可靠且檢測(cè)速度更快。

本實(shí)用新型的鋼化玻璃碎片檢測(cè)系統(tǒng)，使用了遮光罩單元避免了雜散光的影像，可以利用成像器件在較低的成本下獲得不依賴于操作者目視操作技能的準(zhǔn)確檢測(cè)結(jié)果，提高了檢測(cè)精度，使本實(shí)用新型的檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)速度又快又準(zhǔn)確。

本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，說(shuō)明書中的各種實(shí)施方式僅用于進(jìn)行說(shuō)明，其并不對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍起到限定作用。在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變形和修改。在本領(lǐng)域技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，在本實(shí)用新型公開的實(shí)施方式基礎(chǔ)上所做的任何省略、替換或修改將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。