專(zhuān)利名稱(chēng):透明物體中折光缺陷的檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
檢測(cè)玻璃物體中的光學(xué)缺陷，諸如玻璃瓶、玻璃罐中的缺陷，一直采用光束照亮這些玻璃罐，通常用散射逆光，并且用光學(xué)的或光敏的探測(cè)器來(lái)觀察這些容器。1983年3月29日公布的美國(guó)專(zhuān)利4378493所敘述的就是一種這樣的裝置。在這份專(zhuān)利中敘述了一個(gè)系統(tǒng)，它將一個(gè)放在檢測(cè)位置的容器在整個(gè)高度上照亮。所述的光源由許多放在一塊毛玻璃后的白熾燈所組成，以此產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的散射光源來(lái)逆光照亮放在檢測(cè)位置上的容器。采用這種散射光逆光照亮的裝置，由于在鄰近光線的容器壁上面可能存在折射缺陷，則在一定程度上它將會(huì)干擾從前面或容器對(duì)面的壁上發(fā)出的光線或使光不能進(jìn)入。一個(gè)聚焦在容器前壁上的、在垂直方向?yàn)榫€狀排列的照相機(jī)將在其象點(diǎn)的垂直陣列上提供容器壁的圖象。這樣象點(diǎn)被連續(xù)地檢驗(yàn)，比較相鄰象點(diǎn)的輸出信號(hào)，輸出信號(hào)是在其上所接收的光強(qiáng)的函數(shù)。采用這種方法，由容器壁上的缺陷反射到照相機(jī)視野中的光線將在線狀陣列的輸出信號(hào)中變得很明顯。當(dāng)然這種特殊的裝置還要求使容器繞它的垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以提供對(duì)整個(gè)容器壁的四周進(jìn)行掃描和觀察的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域可能也包括了容器的頸部和肩部。在這種系統(tǒng)中，當(dāng)容器壁中存在一個(gè)反光的缺陷時(shí)，如一個(gè)裂痕，一個(gè)吸光缺陷象結(jié)石等，若容器壁的這些部分通過(guò)照相機(jī)的觀察區(qū)域，則聚焦在器壁上的照相機(jī)象點(diǎn)將顯示暗影區(qū)域，這是因?yàn)閷?duì)照明光的反射使光射出了探測(cè)器的視野。由前所述，采用這種方法，通過(guò)比較相鄰象點(diǎn)的輸出信號(hào)，就可以確定缺陷在垂直平面的什么地方，并且在很大程度上也可確定缺陷的大小。象點(diǎn)以一個(gè)合適的速度被掃描，使得基本上瓶子的每一區(qū)域都被觀察到，實(shí)際上許多缺陷可以在一些連續(xù)的掃描中顯示出來(lái)比單次掃描更易被測(cè)到。
然而應(yīng)該記住，到達(dá)容器前壁的光線是來(lái)自散射光源，這樣的物體中產(chǎn)生的大多數(shù)折射效應(yīng)就不對(duì)光線產(chǎn)生影響?？紤]一下大多數(shù)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)這就很清楚了，這些系統(tǒng)是采用一個(gè)放置在直立的容器下面的散射光源來(lái)檢查容器中的污物，那么象工廠名字和模子的數(shù)字一類(lèi)字跡在容器上方裝有光學(xué)信號(hào)分析儀的地方就看不到。
另外，還有一種對(duì)玻璃物品上不同部位的裂痕這樣的缺陷進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)的方法，它是采用以特定角度將一束光線聚焦到物體的一個(gè)區(qū)域，然后將探測(cè)器，如光電池放在一個(gè)與聚焦光線約成90°的位置。如美國(guó)專(zhuān)利3245533所述的這種裝置，光線將從缺陷反射到光電池中，這樣就指示出反射缺陷的存在。過(guò)去這一直是檢查玻璃容器的平的和不平的部分的典型方法，聚焦的光線被裂痕反射到光電池中時(shí)，容器繞它的垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)所到達(dá)的位置就使缺陷得到檢測(cè)。應(yīng)當(dāng)理解，被檢測(cè)的這些缺陷是那些典型的被稱(chēng)為裂痕的缺陷，它們一般是在容器制作過(guò)程中的溫度驟降所引起的，一般是成形后的熱的玻璃觸到了加工設(shè)備的冷的部位。一般來(lái)說(shuō)，如果裂痕與表面相距為半波長(zhǎng)以上的話，裂痕就是反光的。如果相距小于半個(gè)波長(zhǎng)，光線就會(huì)通過(guò)，缺陷就不反射光線，于是就不能檢測(cè)到缺陷?？墒褂梅瓷涞木劢构鈾z測(cè)出來(lái)的另一種缺陷是那些在玻璃容器中產(chǎn)生的表面缺陷，它將使聚焦光線產(chǎn)生折射以偏離原來(lái)時(shí)到容器中的方向，如美國(guó)專(zhuān)利3302787所圖示的那樣，在折射方向上放置探測(cè)器，例如在通過(guò)加工缺陷的直線上，就可以檢測(cè)缺陷。
平板玻璃制品的檢測(cè)，比如電視機(jī)的玻璃面板或者建筑用的玻璃板，習(xí)慣上一直采用一束聚焦光照射在物體上并使光在物體上橫向掃動(dòng)，同時(shí)將物體在與掃描光線適當(dāng)?shù)慕嵌认乱苿?dòng)，這種方法幾乎可以用于所有玻璃表面。通過(guò)物體的光線由一個(gè)互補(bǔ)掃描光電池所接收。匹茲堡平板玻璃公司的美國(guó)專(zhuān)利3199401中就敘述了一個(gè)這樣的系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)注意到這種系統(tǒng)要求采用一個(gè)適當(dāng)?shù)恼丈浣嵌纫员苊庥捎诜瓷渌斐傻恼`讀。出現(xiàn)在光線和探測(cè)器視野中的玻璃表面上的輕微波動(dòng)將引起聚焦光線的折射，這時(shí)在探測(cè)器上沒(méi)有光照。所有這些在商業(yè)應(yīng)用上都沒(méi)有被重視，則發(fā)展一種檢測(cè)系統(tǒng)，在其中使產(chǎn)品不盡人意的那些缺陷可以增強(qiáng)，并從不嚴(yán)重的折射效應(yīng)中檢識(shí)出來(lái)，這還是很有好處的。
發(fā)明的目的及概述如前所述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種檢識(shí)和分選透明物體如電視機(jī)玻璃面板的方法和裝置，它采用特殊的照明技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，是較經(jīng)濟(jì)的，易于識(shí)別并有效地把有缺陷的不合格產(chǎn)品與合格產(chǎn)品分開(kāi)。
按照本發(fā)明，提供了一個(gè)用光照亮透明玻璃物體的系統(tǒng)，目的在于檢測(cè)器視場(chǎng)的物體進(jìn)行空間不變的照明。
于是，本發(fā)明的一個(gè)目的是使用一個(gè)放置在透鏡的焦平面上的遮擋的散射光源來(lái)產(chǎn)生許多在不同方向上傳播的“準(zhǔn)直光束”，用它來(lái)照明待檢物體以獲得光線方向的可變分布或角分布，由此檢測(cè)物體中的折光缺陷。
本發(fā)明的另一目的是逆光照射物體，并用一個(gè)線列照相機(jī)來(lái)觀察物體，分析照相機(jī)所接收的影陣信號(hào)以檢測(cè)那些具有折光性質(zhì)的缺陷，它們有一定傾斜度，而不檢測(cè)具有漸變性質(zhì)的折光形變的缺陷。
本發(fā)明還有一個(gè)目的，是提供一個(gè)檢測(cè)玻璃物體中的結(jié)石和埋藏的氣泡一類(lèi)光學(xué)缺陷的系統(tǒng)，它是用一個(gè)空間不變的系統(tǒng)逆光照射物體，將物體相對(duì)于光源移動(dòng)，并用線掃描照相機(jī)觀察穿過(guò)物體的發(fā)射光的強(qiáng)度變化。
附圖簡(jiǎn)釋圖1是本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。
圖2是沿圖1中2-2線的照明系統(tǒng)的垂直剖面圖。
圖3(a)是沿圖2的3-3線看去的放大部分截面圖。
圖3(b)是沿著圖2中的3-3線觀察到的放大圖象，用來(lái)解釋圖1的光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)。圖3(c)是由圖3(b)所示的觀測(cè)得到的透射率讀數(shù)的圖示。
圖4(a)是沿圖2中4-4線看到的物體部分的放大剖面圖。
圖4(b)是沿圖2中4-4線觀察到的、與圖3(a)所述的相似的放大圖象。
圖4(c)是由圖3(b)的觀測(cè)中獲得的光的透射讀數(shù)的圖示。
圖5是用來(lái)解釋本發(fā)明的光學(xué)原理的示意圖。
圖6是與圖1相似的檢測(cè)系統(tǒng)的立體圖，它所檢測(cè)的是一個(gè)玻璃容器。
圖7(a)是沿圖6中的7-7線的放大的剖面圖，其中顯示了一個(gè)內(nèi)含的氣泡。
圖7(b)是對(duì)圖7(a)的瓶子部分進(jìn)行照相觀察的圖象。
圖7(c)是對(duì)應(yīng)于圖7(b)的照相機(jī)信號(hào)強(qiáng)度的圖示。
圖8(a)是沿圖2中的8-8線的物體的放大剖面圖，在所示的區(qū)域內(nèi)有一個(gè)結(jié)石。
圖8(b)是對(duì)圖8(a)的區(qū)域進(jìn)行觀察的放大圖象。
圖8(c)是對(duì)應(yīng)于圖8(b)的照相信號(hào)強(qiáng)度的圖示。
附圖的詳細(xì)說(shuō)明用典型的玻璃生產(chǎn)機(jī)械生產(chǎn)玻璃制品時(shí)，一些不吸收光的缺陷可能存在于物品中。當(dāng)提到呈現(xiàn)出表面形變的缺陷時(shí)，這些結(jié)構(gòu)缺陷一般可歸為三類(lèi)。其一是上述加工缺陷中的線狀缺陷。其二是空洞，有時(shí)稱(chēng)它們?yōu)闅馀莼騼?nèi)核，這要視它們的相對(duì)尺寸而定，其三是材料的不均勻性。一般地，所有這些缺陷都會(huì)引起光線產(chǎn)生折射或反射。
簡(jiǎn)單幾何形狀的物體中的折光缺陷的檢測(cè)，比如對(duì)于平板玻璃，看起來(lái)相對(duì)是比較直接的，采用聚焦光束逆光照射這種玻璃板，并對(duì)發(fā)射的光用一個(gè)具有有限接收角度的光學(xué)系統(tǒng)描繪平板的象，那些對(duì)光學(xué)折射而使光射到光學(xué)系統(tǒng)之外的區(qū)域?qū)⒊蔀榘涤啊＿@種系統(tǒng)對(duì)缺陷的探測(cè)靈敏度依賴(lài)于影象光的接收角和照相光的角度。然而，對(duì)于具有較復(fù)雜形狀的物體中的折光缺陷的檢測(cè)，如玻璃容器，存在另一個(gè)重要問(wèn)題。容器將對(duì)那些由于容器的幾何形狀引起的反射光產(chǎn)生折射而并不需要有任何缺陷。此外，玻璃容器的內(nèi)表面是自然形成的，于是被認(rèn)為合格的商品的內(nèi)表面可有相當(dāng)大的表面形變。這些表面形變的形狀一般不能用上面所說(shuō)的用于平板玻璃的技術(shù)。
在檢測(cè)電視機(jī)的不合格的表面玻璃板的光學(xué)缺陷時(shí)，這種檢測(cè)應(yīng)首先進(jìn)行精拋光并去掉外表面的表面缺陷，當(dāng)一束有限角分布的光線照在表面缺陷上時(shí)，由于折射它會(huì)使傳送圖象的光線發(fā)生偏離。
為了提供一個(gè)可供檢測(cè)的照明，很明顯采用一個(gè)角分布更大的光源，如散射光源，是很必要的。如前所述，已知在檢測(cè)吸收光線的缺陷時(shí)，由折射引起的不需要效應(yīng)可以通過(guò)一個(gè)各向同性的逆光照明來(lái)平衡，并用透射光描繪物體的象。例如，要想檢測(cè)近似為圓柱形邊壁的透明容器，一個(gè)光源放置在瓶子輸送機(jī)構(gòu)的一邊，照相機(jī)放在一邊，對(duì)容器的照明經(jīng)容器兩壁能被觀測(cè)到。然而，當(dāng)使用一個(gè)一般的散射光源時(shí)，與接收系統(tǒng)靠近的容器壁與離接收系統(tǒng)較遠(yuǎn)的容器壁不出現(xiàn)時(shí)的結(jié)果并無(wú)區(qū)別。于是，由于透明度的要求，你可以想到消除遠(yuǎn)端的器壁并從本質(zhì)上考慮一個(gè)只有一個(gè)器壁被測(cè)的系統(tǒng)的檢測(cè)概念。大多數(shù)制造玻璃容器的機(jī)器存在一個(gè)所謂“駐波”，它一般在容器中部以下和底部以上區(qū)域出現(xiàn)。這個(gè)“駐波”是在把玻璃從坯料形狀吹成所需的瓶子形狀時(shí)所產(chǎn)生的，產(chǎn)生的條件是靠近擋板的坯料的一個(gè)環(huán)形區(qū)域中的玻璃通常較冷，這部分玻璃不如坯料中其它區(qū)域的玻璃擴(kuò)展得多。這在容器的邊壁玻璃上產(chǎn)生了一個(gè)較薄的環(huán)形區(qū)域。一般地駐波是一個(gè)明顯的問(wèn)題，如果它并不嚴(yán)重，通常并不影響容器的商品質(zhì)量?！榜v波”可以稱(chēng)作一個(gè)在容器邊壁上的漸變的、折射光線的擾光物。
如圖5所示，它在二維平面表示了通過(guò)玻璃物體截面的透射光被照相機(jī)10接收，它有一個(gè)接收角Ω，映出物體C點(diǎn)附近的象。如果物體內(nèi)表面是平整的，即如虛線12所示，經(jīng)過(guò)C點(diǎn)接收的光線來(lái)自光源區(qū)域A。但是，如果內(nèi)表面不平，如實(shí)線14所示，則觀測(cè)的軸實(shí)際上被折射了一個(gè)角度θ，通過(guò)C點(diǎn)被接收的光線來(lái)自光源區(qū)域A′。如果光源16亮度恒定并且是各向同性的，由于沒(méi)有吸收，則C點(diǎn)的表面亮度基本上不受所述折射的影響。另一方面，這個(gè)折射可用遮擋區(qū)域A′的方法來(lái)檢驗(yàn)。如在線18的右側(cè)遮光，于是使這個(gè)區(qū)域不發(fā)生光線，在這種情況下C點(diǎn)的象與亮的視場(chǎng)相比將呈現(xiàn)暗影。折光缺陷就可以用通過(guò)點(diǎn)如C點(diǎn)的表面透射光的減少來(lái)檢驗(yàn)，就如同它們是吸收光的缺陷一樣。
但是，采用遮光在缺陷檢測(cè)中僅得到很有限的應(yīng)用，因?yàn)檎诠獾膽?yīng)用不是在空間不變的。一個(gè)給定的缺陷的顯現(xiàn)依賴(lài)于C點(diǎn)的相對(duì)位置及遮光的邊緣18，這樣使缺陷的出現(xiàn)依賴(lài)于它在視場(chǎng)的橫向位置和從遮光點(diǎn)起算的物體的縱向長(zhǎng)度。這樣，即使一個(gè)較小的折光缺陷存在于視場(chǎng)的某一部分，它也能象其它部分的較大折光缺陷一樣能引起入射光的減少。這樣，系統(tǒng)是在空間可變的。但是，如果保持過(guò)C點(diǎn)的透射光的出現(xiàn)僅依賴(lài)于觀測(cè)軸向由折射所改變的角度θ，可設(shè)法克服這些限制。
如前所述，建議使用一個(gè)光的亮度均勻、光強(qiáng)分布各向異性的光源來(lái)逆光照射物體，透射光強(qiáng)度將與光源上的A′點(diǎn)及C點(diǎn)和A′點(diǎn)的相對(duì)位置無(wú)關(guān)，以獲得所希望的空間不變性。采用新設(shè)計(jì)的技術(shù)，在散射光源上產(chǎn)生一個(gè)空間強(qiáng)度分布，并在透鏡的樣品一側(cè)轉(zhuǎn)換成角度分布，有選擇地使?jié)u變的表面可被觀察到的任務(wù)就可以在光學(xué)上實(shí)現(xiàn)了。由于這些形變一般使觀測(cè)軸折過(guò)很小的角度，如果光強(qiáng)分布或角分布在這些小角度上是均勻的，則那些形變就觀察不到。
特別是參照?qǐng)D2，其中表示了一個(gè)具有所希望的角分布的可變光源的光學(xué)互補(bǔ)性。散射光源S是這樣構(gòu)成，毛玻璃16放置在許多燈泡17的前面，毛玻璃置于焦距為F的透鏡20前，與其相距為F。光源S上所有在透鏡前的板上未遮掩的點(diǎn)如X和Y就成為準(zhǔn)直光束，3對(duì)應(yīng)于X，2對(duì)應(yīng)于Y，它們與通過(guò)發(fā)光點(diǎn)和透鏡中心的線平行地射出。若光源是各向同性的并具有均勻亮度，每束光應(yīng)具有同樣的光流密度。若一個(gè)擋板22寬度為a＝2Ftgθ0，放置在散射光源上，則在透鏡前的照明光的角分布被限制在小于或等于±θ0的角度上。于是，可以看到，通過(guò)改變擋板寬度可以很容易改變角度θ0。此外，在透鏡前的平板上的二維角分布不需要各向同性，而可以通過(guò)選擇擋板的形狀任意地決定它的形狀。
應(yīng)用各向不同性的角分布特別適用于檢測(cè)透明的瓶子，因?yàn)樗鼈兊钠拭娌皇菆D的對(duì)稱(chēng)形狀?？梢钥闯觯捎脠D2中所描述的技術(shù)，提供了一個(gè)與前面提到的空間可變的情形相似的經(jīng)過(guò)改進(jìn)的、空間不變的遮擋光源。照明系統(tǒng)的基本效果就是提供了一個(gè)增強(qiáng)并以較大的檢測(cè)可靠性觀察到。由于照相機(jī)10是垂直的，線掃描線狀排列的，它聚焦在空間的一條線上，物體移過(guò)這條線。光源在物體移動(dòng)的方向d或在垂直于容器軸的方向做得較寬，如圖6所示，但在另一個(gè)方向可做得較窄。射到物體背面的光線在它們的照明方向上具有一定的角度和方向性，只要采用了一個(gè)散射光源，就可在所有方向上都給予照明。于是有一定角度的光照方向就可以把所觀察到的物體的物理性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)分開(kāi)，并且根據(jù)擋板選擇接收角和透鏡焦距，就使得光源在方向上具有很強(qiáng)的角度性。
光源16上的每一點(diǎn)都可產(chǎn)生一組從透鏡20發(fā)出的光線，并且它們平行于從那一點(diǎn)到透鏡中心的連成的直線。光源上每一點(diǎn)所產(chǎn)生的一組光線的方向取決于那一點(diǎn)到透鏡中心的相對(duì)位置的變化。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)光的角分布，它對(duì)透鏡前的所有點(diǎn)都是一樣的，即產(chǎn)生空間不變的照明。根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)可選擇光線分布的角度。你可選擇這樣的分布給予要檢測(cè)的那類(lèi)折光缺陷以最大的增強(qiáng)，同時(shí)照亮那些一般會(huì)使反射光產(chǎn)生折射的不規(guī)則的漸變傾斜。若光源很發(fā)散，所有折光缺陷都變得很淡，將會(huì)什么都看不到。應(yīng)該指出本發(fā)明所述的照相機(jī)對(duì)于移過(guò)視場(chǎng)的物體上的垂直窄條進(jìn)行觀察。在二次成象情況下也可應(yīng)用光源的“改變”技術(shù)。
這樣，由前述的系統(tǒng)可以看出，本發(fā)明的照明系統(tǒng)所產(chǎn)生的光線角分布導(dǎo)致了一種高靈敏的光照系統(tǒng)，用它來(lái)檢測(cè)比較尖突的折射形變同時(shí)又抑制那些可能存在的表面漸變的顯示，例如使一個(gè)玻璃器或其它的透明的玻璃物品移過(guò)照相機(jī)10的視場(chǎng)。
現(xiàn)在來(lái)看圖1，其中表示了本發(fā)明的照明系統(tǒng)用來(lái)照亮電視機(jī)表面玻璃板P，以檢測(cè)那些可選擇的折光缺陷諸如結(jié)石、氣泡、小坑以及其它在玻璃中的類(lèi)似缺陷。
由于電視機(jī)玻璃面板不僅面積較大而且在它的長(zhǎng)寬方向上都彎曲，所以確定采用三個(gè)檢測(cè)路徑是較適宜的。在圖2中詳細(xì)描述的光源28、29和30沿玻璃面板寬度方向并排排列在板的下面。每個(gè)光源的中軸垂直于所對(duì)的玻璃面板的表面。每個(gè)光源28、29、30各有一個(gè)照相機(jī)31，32，33，它們排列起來(lái)以觀察被光源照亮的玻璃面板的一個(gè)長(zhǎng)條形區(qū)域。每一照相機(jī)中的線形陣列都觀察到玻璃面板上短軸方向的一個(gè)線狀區(qū)域，也包括彎起來(lái)的邊緣。實(shí)際上玻璃面板是用一個(gè)未畫(huà)出的夾子夾持住，并按在玻璃面板兩端畫(huà)出的箭頭35所示方向沿弧形軌道移動(dòng)。夾子所移動(dòng)的弧線中心基本上對(duì)應(yīng)于待檢玻璃面板在長(zhǎng)軸方向的弧線的中心軸。由于玻璃板面在弧線上擺動(dòng)，所以它的所有表面區(qū)域都將經(jīng)過(guò)光源28-30和照相機(jī)31-33之間，玻璃面板上所有可觀察到的區(qū)域都會(huì)被檢測(cè)到。很明顯，將光源分為所述的三個(gè)部分，就可使用尺寸較小的菲涅耳透鏡，而且光源的軸可移到更適應(yīng)玻璃面板曲率的位置上。然而若用一個(gè)光源的散射光要照亮玻璃面板的整個(gè)寬度時(shí)就必須使用一個(gè)相當(dāng)大的單一的菲涅耳透鏡。
在圖6中可以看到透鏡20具有足夠大的尺寸以照亮整個(gè)待檢容器。但是為了對(duì)容器的四周進(jìn)行觀察，特別是圖6中的邊緣，有必要使容器繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)90°后再一次通過(guò)觀察區(qū)域。用這種方針，容器的所有區(qū)域都在檢測(cè)系統(tǒng)中被仔細(xì)檢驗(yàn)。顯然，當(dāng)容器的邊緣部分被觀測(cè)時(shí)，從照相機(jī)的象點(diǎn)發(fā)出任何信號(hào)都應(yīng)該用電子學(xué)方法排除掉。另外，放置在散射元件上面的擋板22可根據(jù)容器的形狀來(lái)安置以使容器的肩部和底部也可被檢測(cè)。這種情況下，擋板象展開(kāi)的蝴蝶翅膀，寬的部分對(duì)應(yīng)于容器傾斜的肩部。
參照?qǐng)D3a和圖4a，其中表示了兩種類(lèi)型的表面形狀的截面，它們可能存在于壓成的玻璃面板中。在圖3a中，玻璃上有一條線，在它的頂邊有一很陡的角度θ1和一個(gè)回到玻璃面板的正常平面上的較緩的斜坡，它具有角度θ2。對(duì)于角度θ1，光線將被折射，從圖3b所示的垂直象點(diǎn)列中可得到輸出信號(hào)的強(qiáng)度。正如所看到的那樣，由于θ1角遠(yuǎn)大于θ0角，則光線被折射，并且觀察傾斜表面的象點(diǎn)將不會(huì)收到任何光線，另一方面，若斜坡的角度θ2小于θ0，則它不會(huì)折射光源發(fā)出的光線，象點(diǎn)幾乎完全被照明。
圖4a所示的表面情況就是一個(gè)略微突起的區(qū)域，表示斜坡部分的角度θ3小于θ0。如同圖3a下半部的情況一樣，象點(diǎn)35將接收到很強(qiáng)的照明光，圖4c通過(guò)與圖4b一樣的象點(diǎn)所接收的信號(hào)強(qiáng)度的圖示反映了這一點(diǎn)。
現(xiàn)在來(lái)看圖7(a)-(c)及圖8(a)-(c)，其中表示了兩個(gè)放大的缺陷，它們是可用本檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)出的所有類(lèi)型的缺陷之中的兩種。圖7(a)中，缺陷是氣泡B，它是那類(lèi)其傾斜和角度可使入射光線折射到一個(gè)比照明光分布更大的角度上的缺陷。于是，由照明光產(chǎn)生的折射光射到幾個(gè)照相機(jī)象點(diǎn)的觀測(cè)線之外，則缺陷可被檢測(cè)出來(lái)。然而從圖7(c)可以看出氣泡的中心并不反射光線。
圖7(b)表示了被照相機(jī)接收的較低光強(qiáng)，而圖7(c)表示了照相機(jī)中每一象點(diǎn)35所示的信號(hào)強(qiáng)度。應(yīng)該記住當(dāng)被觀察的物體中沒(méi)有折射或吸收時(shí)光強(qiáng)為。100%，而在遇到完全折射時(shí)基本上為零，如圖3(a)和圖7(a)所示的情形。圖3.(a)的缺陷的下部具有較緩的斜坡可選擇入射光到可檢測(cè)出的程度。
圖8(a)中，表示的缺陷比如結(jié)石S完全擋住了光線，這是由于結(jié)石是在一些玻璃中發(fā)現(xiàn)的不透明的不同物體，它是一些組分沒(méi)有完全熔解。結(jié)石有構(gòu)成應(yīng)力集中點(diǎn)的性質(zhì)，所以在物體的接觸或溫度驟冷時(shí)會(huì)變成一個(gè)破碎的根源。這樣，每當(dāng)檢測(cè)出含有結(jié)石的玻璃容器應(yīng)把它們?nèi)サ粢员苊赓M(fèi)用的浪費(fèi)，不論在商品供應(yīng)線或者零售都一樣。顯然，當(dāng)電視機(jī)面板中有結(jié)石時(shí)，這是一個(gè)不能容忍的缺陷。圖7(a)中的氣泡和圖8(a)中的結(jié)石都是有礙的，因?yàn)楫?dāng)人們觀看面板含有這種缺陷的電視時(shí)它們會(huì)變得很顯然。
圖8(b)和(c)表示了在照相機(jī)中的光照強(qiáng)度，其中不只一個(gè)象點(diǎn)34被完全遮住。
以上所述的為本發(fā)明系統(tǒng)的幾個(gè)實(shí)施例，其中對(duì)待檢物體的照明系統(tǒng)做成空間不變的，這樣無(wú)論物體放在視場(chǎng)中何處，它都能得到同樣的光照強(qiáng)度并可用照相機(jī)來(lái)觀察，這樣，照相機(jī)對(duì)于物體的位置或物體通過(guò)照相機(jī)視場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)就不敏感了。
權(quán)利要求
1.檢測(cè)透的物體中折射缺陷的方法，包括產(chǎn)生一個(gè)具有均勻亮度的一般散射光源，將一個(gè)具有大于0的焦距F的透鏡置子光源的前面(距離為F)以此在透鏡前面產(chǎn)生準(zhǔn)直光束，它們以光源上的點(diǎn)發(fā)出并具有相同的光流密度，在光源上放置一個(gè)擋板的限制透鏡前面的透明光的角分布，把它限制在光強(qiáng)均勻分布的角度上，并且小于或等于從擋板邊緣到透鏡中心的延伸線與透鏡光軸所成的角度，將待檢物體垂直于透鏡光軸在透鏡前移動(dòng)，用光線增強(qiáng)折光缺陷并將缺陷從漸變的折光形變中區(qū)分出來(lái)，采用聚焦在物體表面的線形陣列照相機(jī)來(lái)觀察物體，由照相機(jī)所接收的光線強(qiáng)度的變化來(lái)檢測(cè)缺陷。
2.檢測(cè)透明物體諸如玻璃容器中折光缺陷的方法，缺陷具有與物體中較緩的折射形變相區(qū)別的較陡的接收角度，當(dāng)它們沿直線軌道直立地通過(guò)一個(gè)聚焦在物體的垂直壁上的，具有垂直線狀象點(diǎn)排列的照相機(jī)前面時(shí)，它們被逆光照亮，對(duì)物體的逆光照明的改進(jìn)步驟包括在物體的背景形成一個(gè)寬的散射照的光源，所說(shuō)的光源在其表面具有均勻亮度，在光源前的一段距離上放置一個(gè)凸的菲涅耳透鏡，以產(chǎn)生一個(gè)從透鏡照到物體移動(dòng)的路徑方向的準(zhǔn)直光分布，限制從光源到透鏡的照明角度。
3.一種檢測(cè)玻璃物體中的折光缺陷的裝置，當(dāng)缺陷通過(guò)一個(gè)檢測(cè)帶時(shí)被逆光照亮，在檢測(cè)帶上它們被一個(gè)具有垂直線狀光敏象點(diǎn)陣列的照相機(jī)所觀察，對(duì)折光缺陷的照明系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)的增強(qiáng)缺陷包括，一個(gè)具有均勻表面亮度的散射光源，一個(gè)放在光源前一定距離上的凸透鏡的產(chǎn)生一個(gè)以透鏡中射到檢測(cè)帶的準(zhǔn)直光分布，用它來(lái)提供對(duì)含有缺陷的物體的照明，由于存在折射缺陷，在照相機(jī)視場(chǎng)中的照明光線將會(huì)被折射。
4.按照權(quán)項(xiàng)3，有一個(gè)在所說(shuō)的光源表面部分上的擋板，所說(shuō)的擋板限制所說(shuō)的光線分布的照射角度，以便對(duì)折射漸變獲得較為不靈敏的照明。
5.按照權(quán)項(xiàng)4，其中所說(shuō)的玻璃物體是電視玻璃面板，有一組散射光源，每個(gè)光源照亮玻璃面板的一部分。
6.按照權(quán)項(xiàng)5，還有一組照相機(jī)，其中每個(gè)都能觀察到玻璃面板上被照亮的一個(gè)部分區(qū)域。
專(zhuān)利摘要
一個(gè)對(duì)透明玻璃物體，如電視玻璃面板的照明系統(tǒng)，它用來(lái)檢測(cè)光學(xué)缺陷。光源可被改變以成為空間不變的，并可產(chǎn)生沿各個(gè)方向傳播的許多準(zhǔn)直光束，一個(gè)帶有擋板的被均勻地照亮的散射元件具有將折射缺陷增強(qiáng)到給定的程度，同時(shí)并不檢測(cè)出那些較緩的折光形變的性質(zhì)。通過(guò)具有給定接收角的、帶有線形二極管陣列的照相機(jī)來(lái)觀察物體。
文檔編號(hào)G01N21/41GK85101640SQ85101640
公開(kāi)日1987年1月17日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者比爾林格 申請(qǐng)人:歐文斯-伊利諾衣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan