一種鏡片面狀疵病自動檢測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鏡片面狀疵病自動檢測裝置及方法，特別是指采用機器視覺方法 對鏡片表面的水印、樹脂紋、橘皮、霧等面狀疵病實現(xiàn)自動檢測的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 眼鏡已成為必不可少的消費品，且其消費群體龐大，鏡片行業(yè)近年來通過提高自 主研發(fā)和引進國外技術(shù)，鏡片生產(chǎn)過程的自動化水平逐步提高，但鏡片質(zhì)量檢測目前依然 全部采用人工檢測的方式完成。人工檢測很大程度上依賴于檢測人員的經(jīng)驗和技術(shù)，易受 主觀因素、個體差異等因素影響，而對于面狀疵病檢測方面，檢測工人需要在白熾燈的輔助 下，通過旋轉(zhuǎn)和傾斜等動作實現(xiàn)對被檢鏡片的多角度觀測，該方法不僅傷害檢測人員視力， 而且檢測速度較慢，更為甚者，容易漏檢疵病特征不明顯的鏡片，檢測的品質(zhì)質(zhì)量很不穩(wěn) 定。因此，鏡片品質(zhì)檢測的低效、低精度和高成本嚴重制約了我國眼睛行業(yè)的發(fā)展。
[0003] 對于鏡片疵病的自動化檢測，專利:一種光柵調(diào)制的鏡片疵病自動檢測裝置和方 法（CN201510424415.6)、一種鏡片疵病在線檢測裝置（CN201510424414.1)、一種鏡片表面 點狀與線狀雜質(zhì)的檢測裝置（CN201310543198.3)和一種鏡片雙面疵病檢測裝置及方法 (CN201310543428.6)等專利均提出了采用機器視覺方法實現(xiàn)對鏡片點狀和線狀疵病的自 動化識別和檢測，并設計了相應的自動檢測裝置；專利：一種鏡片水印疵病圖像檢測裝置 (CN201310749191.7)提出了一種鏡片水印疵病圖像檢測裝置，上述方法通過平行光透射的 方法將水印缺陷投影成像至白色光屏上，結(jié)合數(shù)字圖像處理方法實現(xiàn)對鏡片水印缺陷的檢 測，但無法實現(xiàn)對樹脂紋、霧等低折射率的面狀瑕疵的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有的鏡片面狀疵病檢測技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可實 現(xiàn)對鏡片面狀疵病的快速檢測裝置和方法，用于提高檢測準確率和效率，為鏡片在線檢測 提供基礎。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種鏡片面狀疵病自動檢測裝置，由主控制器、暗室柜、光 源、放大鏡片支架裝置、放大鏡片、成像光屏和工業(yè)相機、被檢鏡片夾持裝置組成;所述被檢 鏡片夾持裝置由單片機控制器、步進電機驅(qū)動器、步進電機、雙向直線絲杠和鏡片夾爪組 成，被檢鏡片夾持裝置安裝于暗室柜內(nèi)，使被檢鏡片平面與光源光軸呈垂直狀態(tài)，其特征在 于:所述的主控制器通過串口向單片機控制器發(fā)送步進電機控制命令，同時通過數(shù)據(jù)線獲 取工業(yè)相機所拍攝數(shù)字圖像，結(jié)合數(shù)字圖像處理方法實現(xiàn)對被檢鏡片品質(zhì)的判斷。
[0006] 所述的暗室柜為一框架結(jié)構(gòu)，用于提供機器視覺檢測環(huán)境，隔離外界環(huán)境光干擾； 所述光源安裝于暗室柜頂部，其光軸與被檢鏡片和放大鏡片中心位于同一垂直線，且距離 被檢鏡片物理尺寸2 40cm〇
[0007] 所述的單片機控制器與主控制器采用串口相連，并通過I/O 口通過步進電機與步 進電機驅(qū)動器相連，步進電機再與雙向直線絲杠連接，鏡片夾爪安裝固定于雙向直線絲杠 上，用于支撐被檢鏡片，所述的雙向直線絲杠帶動鏡片夾爪移動，其單邊運動自由度2 10cm〇
[0008] 所述放大鏡片支架裝置由舵機、放大鏡片支架和放大鏡片組成，安裝在被檢鏡片 夾持裝置的正下方，使被檢鏡片與放大鏡片中心位于同一垂直，所述舵機與單片機控制器 通過I/O 口連接，根據(jù)鏡片類型改變其轉(zhuǎn)動角度，所述放大鏡片支架為一圓環(huán)，并設置有臺 階結(jié)構(gòu)，使放大鏡片緊密放置于放大鏡片支架臺階上。
[0009] 所述的成像光屏為一白色成像平面，位于被檢鏡片正下方，其面積大于被檢鏡片 的投影圖像。
[0010] 所述的工業(yè)相機安裝在被檢鏡片的側(cè)面，通過數(shù)據(jù)線與主控制器相連。
[0011] -種鏡片面狀疵病自動檢測的方法，包括以下步驟： 1) 、圖像分割:對被檢鏡片投影圖像進行初步提取，采用被檢鏡片投影圖像中心為種子 點，以區(qū)域灰度平均值為約束條件進行區(qū)域生長處理，當沒有像素滿足歸入條件時停止區(qū) 域生長； 2) 、孔洞填充:將圖像分割所得區(qū)域內(nèi)所有的輪廓，進行填充處理，以填補由于面狀缺 陷所產(chǎn)生的漏分割區(qū)域； 3) 、區(qū)域篩選:采用區(qū)域圓形度和面積為約束條件對所填充區(qū)域進一步篩選感興趣區(qū) 域，以防止無被檢鏡片時的誤識別； 4) 、灰度特征提取:計算感興趣區(qū)域灰度共生矩陣，并提取熵、相關(guān)性、同質(zhì)性和方差， 用于描述所拍攝鏡片投影圖像的紋理特征； 5) 、鏡片品質(zhì)判斷:根據(jù)前期所建立品質(zhì)數(shù)據(jù)庫信息，對比熵、相關(guān)性、同質(zhì)性和方差參 數(shù)，實現(xiàn)對鏡片品質(zhì)判斷。
[0012] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：1采用機器視覺技術(shù)對鏡片面狀疵病進行自動快速檢測和 分類，可有效的提高鏡片品質(zhì)檢測的效率;2采用錐形光束的打光方式可將被檢鏡片面狀疵 病通過投影方式成像，且可有效的適應不同尺寸和類別鏡片;3針對鏡片類型的差異，選擇 性的采用放大鏡片對疵病特征進行放大處理;4采用雙向直線絲杠調(diào)整鏡片夾爪尺寸，使系 統(tǒng)可自適應不同尺寸鏡片的檢測。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明被檢鏡片夾持裝置示意圖； 圖3是本發(fā)明檢測裝置中測控系統(tǒng)的示意圖； 圖4是本發(fā)明數(shù)字圖像處理流程圖； 圖5為本發(fā)明面狀疵病檢測流程圖； 圖中：1主控制器;2暗示柜;3光源;4單片機控制器;5步進電機驅(qū)動器;6步進電機;7雙 向直線絲杠;8鏡片夾爪;9被檢鏡片；10舵機;11放大鏡片支架；12放大鏡片；13成像光屏；14 工業(yè)相機;15被檢鏡片夾持裝置。
【具體實施方式】
[0014] 如圖1所示，一種鏡片面狀疵病自動檢測裝置，由主控制器1、暗室柜2、光源3、放大 鏡片支架裝置、放大鏡片12、成像光屏13和工業(yè)相機14、被檢鏡片夾持裝置15組成。所述被 檢鏡片夾持裝置15由單片機控制器4、步進電機驅(qū)動器5、步進電機6、雙向直線絲杠 7和鏡片 夾爪8組成，用于根據(jù)被檢鏡片9大小調(diào)整鏡片夾爪8位置，以適應不同尺寸鏡片的檢測;被 檢鏡片夾持裝置15安裝于暗室柜2內(nèi)，保證被檢鏡片9平面與光源3光軸呈垂直狀態(tài)，所述暗 室柜2為一框架結(jié)構(gòu)，用于提供機器視覺檢測環(huán)境，隔離外界環(huán)境光干擾;所述光源3可發(fā)出 錐形光，用于提供有利于數(shù)字圖像處理效果的光照條件，同時保證圖像的穩(wěn)定性，光源安裝 于暗室柜2頂部，其光軸與被檢鏡片9和放大鏡片12中心位于同一垂直線，且距離被檢鏡片9 物理尺寸2 40cm;所述放大鏡片支架裝置由舵機10、放大鏡片支架11和放大鏡片12組成，安 裝在被檢鏡片夾持裝置15的正下方，保證被檢鏡片9與放大鏡片12中心位于同一垂直線，用 于放大老花鏡的成像效果;所述舵機10與單片機控制器4通過I/O 口連接，根據(jù)鏡片類型改 變其轉(zhuǎn)動角度，當被檢鏡片9為老花鏡時放大成像，當為近視鏡片時則移除放大鏡片12;所 述放大鏡片支架11為一圓環(huán)，并設置有臺階結(jié)構(gòu)，保證放大鏡片12可緊密放置于放大鏡片 支架11的臺階上;所述成像光屏13為一白色成像平面，位于被檢鏡片9正下方，其面積大于 被檢鏡片9的投影圖像;所述工業(yè)相機14安裝位于被檢鏡片9側(cè)面，通過數(shù)據(jù)線與主控制器1 相連，用于獲取被檢鏡片投影圖像，在保證相機視野覆蓋被檢鏡片9投影圖像的同時，盡可 能增大相機光軸與水平面之間的夾角。
[0015] 由圖2知，是本發(fā)