專利名稱：透明基質(zhì)的光學(xué)質(zhì)量分析方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及透明基質(zhì)的光學(xué)質(zhì)量分析裝置，使得尤其是可能檢測或者在該基質(zhì)的表面上或者在其主體內(nèi)存在的變形的光學(xué)缺陷。
背景技術(shù)：
透明基質(zhì)的光學(xué)缺陷是由當(dāng)這些基質(zhì)在使用狀況中、例如在汽車玻璃、建筑玻璃、等離子體或LCD顯示屏……中時產(chǎn)生的光學(xué)變形來表征的。在生產(chǎn)線末尾處這些基質(zhì)中的光學(xué)缺陷檢測，雖然從質(zhì)量控制的觀點這能被證實是有效的，該檢測通常是很昂貴的，因為檢測實施在準(zhǔn)備發(fā)貨的最終產(chǎn)品上。顯然優(yōu)選盡可能快地，也就是說將用于實現(xiàn)最終產(chǎn)品的基質(zhì)形成時，檢測這些缺陷。由于通常利用拉或擠工藝生產(chǎn)這些基質(zhì)以便將其生產(chǎn)成連續(xù)帶狀，這需要在生產(chǎn)線上在連續(xù)帶上布置與該工具適配的檢驗工具，用于徹底的檢驗并且不需要修改生產(chǎn)線。在通過拉形成的浮法玻璃的情況下，產(chǎn)生光學(xué)變形的缺陷出現(xiàn)在一單個方向中，平行于片材的邊緣，并對應(yīng)于成型工藝的特征(signature)。這些缺陷的強(qiáng)度根據(jù)成形工藝的質(zhì)量或多或少是重要的。一般用來檢測和評價缺陷的技術(shù)通常在于:
一或者，通過使用在線陰影照相(omtooscopie)技術(shù)可視地觀察缺陷，借助大功率點光源照亮片材，并且在穿過基質(zhì)透射后將光通量聚集到屏幕上。該圖像的可視分析大多數(shù)時間可以檢測具有大梯度的缺陷，也就是說，狹小而強(qiáng)烈的缺陷，它們提供可觀察的足夠?qū)Ρ榷鹊膱D像，而不提供這些缺陷強(qiáng)度的詳細(xì)信息。因此抽樣是必需的；
一或者，規(guī)律地提取大尺寸玻璃樣品并離線地可視分析；
一或者，提取可以借助適當(dāng)測量設(shè)備進(jìn)行測量的小樣品。這些檢驗技術(shù)不是非常有效，不徹底，不精確，涉及許多操作者且尤其是不利地影響生產(chǎn)成本。在缺陷強(qiáng)度一般或小的情況下，這些技術(shù)不是非常有效。所測量的強(qiáng)度很少地可檢查。另外，在商業(yè)上存在透明基質(zhì)檢驗技術(shù)，其可以通過基于在遍及基質(zhì)地觀察規(guī)律標(biāo)尺在透射方面的測量來檢測光學(xué)缺陷。文件US 6 509 967描述了一種用于基于對在透射方面觀察的二維標(biāo)尺的變形進(jìn)行分析來檢測光學(xué)缺陷的方法。有缺陷時，標(biāo)尺圖像變形，圖像的許多點的變形被測量，用來從中推斷，在在前的校準(zhǔn)以后，沿兩個方向的光學(xué)功率，其值代表所述缺陷存在或不存在以及大小。該文件強(qiáng)調(diào)標(biāo)尺相對于負(fù)責(zé)獲取透射圖像的照相機(jī)的精心耦合。每個標(biāo)尺的線必須與照相機(jī)的像素的線的整數(shù)精確對應(yīng)。但是，該美國專利的方法要求知道或適配標(biāo)尺(其尺寸、其形狀和其位置)和照相機(jī)(像素數(shù)目、距標(biāo)尺的距離……)的特征，用以保證標(biāo)尺圖案與照相機(jī)像素適當(dāng)?shù)貙R。這樣的對齊是限制的，并且在 工業(yè)環(huán)境中很少是可能的(標(biāo)尺的差的規(guī)則性、標(biāo)尺一天內(nèi)隨溫度變化膨脹、地面振動……)。
文件US 6 208 412提供另一測量方法，其中在透射方面觀察一維標(biāo)尺。上述文件的測量裝置使用用來在總是基本大于待測量玻璃板的尺寸(通常2 X 3m)的大屏幕上產(chǎn)生形成的標(biāo)尺的聚光燈、隨時間可變化的一維周期性圖案、以及還有穿過待分析的玻璃板顯示標(biāo)尺的矩陣照相機(jī)。標(biāo)尺必須具有累進(jìn)的灰色色度，即標(biāo)尺不必具有敏銳的局部對比度。后面的文件中描述的裝置，雖然在試驗室中或者在用于通過提取樣本質(zhì)量控制的生產(chǎn)線的邊緣上可能令人滿意，但是在應(yīng)當(dāng)在沒有短暫停止玻璃的可能性下徹底的檢驗的框架下，不能被用于在連續(xù)運(yùn)行的帶子上的在線檢驗。聚光燈和大屏幕在工業(yè)線上的合并還是很少地是可能的或希望的，因為沒有空間。另外，由聚光燈產(chǎn)生的圖像通常是不太明亮的。因此通過大的蓋罩和通過甚至將地面涂黑保護(hù)屏幕防干擾環(huán)境光。最后，所述的測量方法是公知的“相移(phase-shifting)”方法，其在停止玻璃板的情況下在于，連續(xù)投射多個(通常是4個)在空間上偏移的標(biāo)尺，以及在于為每個標(biāo)尺位置獲取圖像。該系列的獲取因此非常消耗時間并此外延長在其期間玻璃板停止的時間。該運(yùn)行方式與在持續(xù)移動的基質(zhì)上的測量是不兼容的。因此，在US 6 208 412中描述的裝置和其測量過程與在工業(yè)線上對由徹底檢驗限制的持續(xù)移動的連續(xù)基質(zhì)的測量不兼容。因此給予申請人設(shè)計透明基質(zhì)光學(xué)質(zhì)量分析裝置的任務(wù)，該裝置沒有上述技術(shù)缺點，并且可以以容易、精確和可重復(fù)的方式在透射方面檢測和量化該基質(zhì)的缺陷，同時仍滿足用于在固定或移動的基質(zhì)上在玻璃的全部長度上檢驗玻璃而在工業(yè)線上的實施的所有約束，并尤其是減少在生產(chǎn)線上玻璃一致性檢驗的成本。創(chuàng)新的該裝置還必須可以使用導(dǎo)致優(yōu)化分析時間的測量方法。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的一個目標(biāo)是基質(zhì)的透明表面的分析裝置，其包括面對待測量基質(zhì)的表面形成在支撐件上的標(biāo)尺，用于獲得由所測量的基質(zhì)變形的標(biāo)尺的至少一個圖像的照相機(jī)，標(biāo)尺照明系統(tǒng)，以及連接到照相機(jī)的圖像處理/數(shù)字分析部件，其特征在于，支撐件具有小的和大的伸展的長方形形狀，標(biāo)尺是單方向的并由沿支撐件的較小伸展延伸的圖案構(gòu)成，第一圖案橫向于小的伸展是周期性的；以及，照相機(jī)是線性的并被定位用于沿支撐件的大的伸展獲得標(biāo)尺通過基質(zhì)的透射的線性圖像。根據(jù)特別實施方式，裝置包括一個或多個下面的特點，單獨地或按照任何可能的技術(shù)組合選取:
一支撐件的大的伸展和支撐件的小的伸展之比例如等于或大于10，優(yōu)選等于或大于
20 ；
一圖案包括至少一個沿支撐件的小的伸展具有在0.1mm和5cm之間、優(yōu)選在Imm和2_之間的寬度的線；
一圖案由淺淡和深重的線的交替連續(xù)構(gòu)成；
一標(biāo)尺的支撐件由通過照明系統(tǒng)背光的板構(gòu)成；
一支撐件在其面對待測量玻璃板的面上是半透明的和漫射的，例如白色塑料片材； 一照明系統(tǒng)由大量光電二極管形成；一基質(zhì)布置在標(biāo)尺和照相機(jī)之間，用于測量透射；
一標(biāo)尺的支撐件被安裝以便相對于基質(zhì)垂直于基質(zhì)在其中運(yùn)行的平面移動；
一裝置包括升高/降低機(jī)械系統(tǒng)，用于相對基質(zhì)更遠(yuǎn)離或更靠近地移動標(biāo)尺的支撐件，而仍保持由照相機(jī)捕獲的標(biāo)尺圖像的足夠的清晰度；
一裝置包括存儲器，在存儲器中記錄合適的程序，用于:
借助線性照相機(jī)獲得被照亮的標(biāo)尺的線性透射圖像，基質(zhì)或標(biāo)尺沿與缺陷方向和標(biāo)尺線平行的單一運(yùn)行方向相對彼此移動，
(I)獲取線性圖像的像素行，其沿著標(biāo)尺的大的伸展而得到，而不相對標(biāo)尺移動照相
機(jī)，
(2)對獲取的像素行做數(shù)字處理，以便對每個像素行計算表示基質(zhì)對由基質(zhì)透射的光的效果的量，例如每個像素的光學(xué)功率；
(3)在存儲器中 存儲對于行的每個像素的該量的值并顯示像素行的圖像，其中每個像素的顏色表示其量；
周期性重復(fù)獲取/處理/顯示(I) (2) (3)循環(huán)多次并堆疊像素行圖像，以便重構(gòu)基質(zhì)的一部分的圖像；和
通過數(shù)字處理分析重構(gòu)圖像，以從中推斷缺陷的位置并量化它們的嚴(yán)重性。
一行獲取周期大于每個行的獲取時間，例如0.1秒或更長；
一在每個步驟(2)后顯示每個行，以使基質(zhì)的一部分的重構(gòu)圖像模擬將與缺陷二維圖形的實時顯示對應(yīng)的連續(xù)運(yùn)行效果；
一基質(zhì)是連續(xù)的玻璃帶。線形照相機(jī)包括單一視頻傳感器，其作為輸出信號輸送單一像素行。傳感器包括由多個與輸出信號的相應(yīng)像素對應(yīng)的并列敏感元件組成的單一接收器，敏感元件在單一行上對齊。線形照相機(jī)體積小并實現(xiàn)快速獲取。與線形照相機(jī)的使用相配的標(biāo)尺的支撐件的長方形形狀可以非常有利地減小標(biāo)尺占據(jù)的區(qū)域并因此限制裝置在生產(chǎn)線上所需的空間。標(biāo)尺的圖案的大小和標(biāo)尺、玻璃以及照相機(jī)的位置顯然是適應(yīng)于每種測量的，該裝置可以適于檢驗幾厘米寬的樣品，諸如檢驗持續(xù)運(yùn)行的幾米寬的玻璃帶。在該后一情況中，組合多個照相機(jī)/標(biāo)尺系統(tǒng)，用以覆蓋待分析帶的整個寬度。對于更小的基質(zhì)，支撐件的大的伸展可以對應(yīng)于待測量基質(zhì)的寬度。支撐件的大的伸展和支撐件的小的伸展之比例如等于或大于10，優(yōu)選等于或大于20。也已知的是，用術(shù)語光學(xué)放大表示的由布置在透射觀察基質(zhì)一側(cè)的固定觀察者感受到的變形隨基質(zhì)與從光學(xué)上講充當(dāng)對象的標(biāo)尺之間的距離而變化。應(yīng)指出的是，光學(xué)功率以已知的方式定義為如果被定位在缺陷位置則給出與觀察者感受到的相同的放大率的等效光學(xué)透鏡的焦距的倒數(shù)。因此，為了適應(yīng)裝置的敏感度，即為了提高或減小給出的光學(xué)缺陷的變形效果，可以修改在標(biāo)尺與該缺陷、和從而基質(zhì)之間的距離。該效果可以借助升高和降低機(jī)械系統(tǒng)實現(xiàn)，其更遠(yuǎn)離或更靠近基質(zhì)地移動標(biāo)尺，而仍然保持照相機(jī)捕獲的標(biāo)尺的圖像的足夠的清晰度。由于裝置不要求照相機(jī)在標(biāo)尺上精確的深度聚焦，所以可以通過將標(biāo)尺基質(zhì)距離提高到大約2倍而容易地使該裝置的敏感度加倍。因此可以不實施另外的光學(xué)調(diào)節(jié)地而快速地重新配置裝置，以便適于由不同光學(xué)功率表征的新的缺陷范圍。根據(jù)一特征，標(biāo)尺的圖案由淺淡和深重的、優(yōu)選強(qiáng)烈對比(例如白色和黑色線)和分別等長的線的交替連續(xù)構(gòu)成。形成各個圖案的線的寬度實際上適應(yīng)于測量和缺陷寬度條件。因此線的寬度可以在0.1mm和IOmm之間，優(yōu)選在Imm和2mm之間。另外，如果照明系統(tǒng)例如通過背光直接與標(biāo)尺相關(guān)聯(lián)，則標(biāo)尺的支撐板不能超過5cm寬，因此相比于現(xiàn)有的一個明顯減小用于安裝本發(fā)明裝置的尺寸。對于背光板，在其面對待測量基質(zhì)的面上，板是半透明的和漫射的。這例如是白色塑料片材。這也可以是其上印刷標(biāo)尺的透明基質(zhì)。在此情況下，與照明相關(guān)聯(lián)的第二半透明板提供標(biāo)尺的近似均勻的背光需要的光底，盡管該均勻性不是緊要的。有利地，且在背光的情況下特別地，照明系統(tǒng)由多個發(fā)光二極管形成。該照明可以在時間上合理地被調(diào)制強(qiáng)度，用以例如提高其壽命或者用于適應(yīng)相對吸收的基質(zhì)的透射。為了進(jìn)行透射的測量，基質(zhì)定位在標(biāo)尺和照相機(jī)之間。本發(fā)明還涉及用于借助于裝置分析基質(zhì)的透明的或反射的表面的方法，所述裝置包括形成在有小的和大的伸展的長方形形狀的支撐件上的標(biāo)尺，用于獲得由被測量的基質(zhì)變形的標(biāo)尺的至少一個圖像的照相機(jī)，標(biāo)尺照明系統(tǒng)，以及連接到照相機(jī)的圖像處理/數(shù)字分析部件，該方法包括的步驟:
一借助線性照相機(jī)獲得被照亮的標(biāo)尺的透射的線性圖像，基質(zhì)或標(biāo)尺沿與缺陷方向和標(biāo)尺的線平行的單一運(yùn)行方向相對彼此移動；
-(O獲取沿標(biāo)尺的大的伸展得到的線性圖像的像素行，而不相對標(biāo)尺移動照相機(jī)；-(2)對獲取的像素行做數(shù)字處理，以便對每個像素行計算表示基質(zhì)對由基質(zhì)透射的光的效果的量，例如每個像素的光學(xué)功率；
-(3)在存儲器中存儲對于行的每個像素的該量的值并顯示像素行的圖像，其中每個像素的顏色表示該量；
一周期性多次重復(fù)獲取/處理/顯示(I) (2) (3)的循環(huán)，并堆疊像素行的圖像，以便重構(gòu)基質(zhì)的一部分的圖像；
一通過數(shù)字處理分析重構(gòu)圖像，以從中推斷缺陷的位置并量化它們的嚴(yán)重性。根據(jù)特定實施方式，本方法還具有一個或多個下面的特點，單獨地或在技術(shù)地任何可能組合地:
-在每個步驟(2)后顯示每個線，以使基質(zhì)的一部分的重構(gòu)圖像模擬與缺陷二維圖形的實時顯示對應(yīng)的連續(xù)運(yùn)行效果；
一基質(zhì)是連續(xù)的玻璃帶；
一線獲取周期大于每個行的獲取時間，例如0.1秒或更多。每個線的成像速率隨從于基質(zhì)相對于標(biāo)尺的相對位移的速率，以防止在運(yùn)行方向中一個像素行到下一像素行的圖像的任何重疊。為了節(jié)約時間，可以接受線的獲取時間比其處理時間短，這具有的效果是不記錄已知的基質(zhì)斷裂。分析僅涉及秒數(shù)量級的時間的在照相機(jī)下通過的缺陷，而通常秒的十分之一的時間在照相機(jī)下通過的點缺陷僅以隨機(jī)方式被檢測。以此方式，借助于根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法，可以對基質(zhì)上規(guī)律間隔的線的表示樣品進(jìn)行快速和可靠的檢驗。整個基質(zhì)因此能被快速檢驗，即使線之間的空間不被檢驗。如果分析的線之間的空間也應(yīng)該需要檢驗的，將會有利的是，通過在下游放置一個或多個同樣的裝置來增加裝置，完全同步用于分析基質(zhì)的不同部分，即由其它裝置分析的線之間的空間，所有裝置優(yōu)選在獲取圖像的相同周期上是同步的。每個線的數(shù)字處理以已知的方式進(jìn)行。這涉及例如提取通過借助線性照相機(jī)獲取的像素行的局部相位，以及從中推斷相位變化，用以推斷缺陷位置以及通過測量標(biāo)尺線的變形量化缺陷，其中由于光學(xué)計算模型，從標(biāo)尺線的變形可以得出變形的大小或者代表缺陷的光學(xué)功率。要指出的是，利用已知的方法以及傅立葉變換，相位提取的數(shù)字處理可以實現(xiàn)?？梢姼鶕?jù)本發(fā)明的方法在不修改工業(yè)線的情況下在工業(yè)線上給出滿意的結(jié)果，使得成本降低以及允許比現(xiàn)有技術(shù)更快的檢驗。本發(fā)明的裝置和實施方法可應(yīng)用于透明基質(zhì)，如單片或?qū)訝?、平的或彎的、任何尺寸不同用?建筑物、汽車、航空、鐵路)的玻璃板。特別地，裝置和方法可以有利的方式應(yīng)用于浮動線上的平玻璃的條。它們也可以應(yīng)用于用于建筑物應(yīng)用的平玻璃板或應(yīng)用于用于電子應(yīng)用(等離子體或LCD屏幕，……)的特定玻璃板以及應(yīng)用于任何其它透明基質(zhì)。


現(xiàn)在將借助本發(fā)明范圍的非限制性純粹說明性示例并基于附圖描述本發(fā)明，其中: 一圖1示出用于透射測量的根據(jù)本發(fā)明的分析裝置的示意性剖視 一圖2示出根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)尺的示例；以及 一圖3示出基質(zhì)重構(gòu)圖像，使其中央顯出缺陷。圖1和2不比按比例繪出，以便使得更容易地對其進(jìn)行觀察。
具體實施例方式當(dāng)支撐板11是半透明的時，如白色塑料片材，照明系統(tǒng)4可以是背光系統(tǒng)。優(yōu)選地，照明系統(tǒng)4于是由許多定位在半透明支撐板后面的發(fā)光二極管構(gòu)成。作為變型，當(dāng)支撐板11不透明時，照明系統(tǒng)4由布置在標(biāo)尺前部上的光源形成，例如用于照亮標(biāo)尺的支撐板的前面的定向斑點。照相機(jī)3是線性照相機(jī)；其產(chǎn)生圖像幀，所述圖像幀通過數(shù)字處理用前面的幀堆疊，用于形成移動的基質(zhì)的總二維圖像。如將看出的，由于標(biāo)尺比基質(zhì)小，基質(zhì)2或標(biāo)尺能夠相對彼此移動，以保證在整個基質(zhì)上的圖像獲得的所需的數(shù)量。照相機(jī)對于每個圖像獲取被觸發(fā)所利用的頻率隨動于位移速度。照相機(jī)被定位在適合的距離d處，以便于顯示基質(zhì)的整個伸展或部分，其橫向于基質(zhì)或標(biāo)尺的位移方向。因此，如果位移在水平面中，則照相機(jī)豎直地放置。照相機(jī)3可以相對于豎直具有適合工業(yè)線上的植入條件的角度。標(biāo)尺10，如圖2中所示，形成在長方形形狀的支撐件11上。標(biāo)尺是單方向的并由圖案IOa組成。根據(jù)本發(fā)明的標(biāo)尺具有相比于待測量的基質(zhì)小的小伸展。例如對于測量0.80m寬的連續(xù)基質(zhì)，標(biāo)尺在5cmxl.m上延伸。標(biāo)尺的圖案IOa沿支撐件的較小的伸展，橫向于小的伸展是周期性的，即沿支撐件的長的伸展是周期性的。圖案IOa由明顯形成對比的淺淡和深重的線的交替連續(xù)組成。處理/計算部件5連接至照相機(jī)，用以在連續(xù)圖像獲取后進(jìn)行數(shù)學(xué)處理和分析。圖3示出照相機(jī)記錄的圖像，標(biāo)尺的圖像在一個方向上由于缺陷的存在而變形。裝置的實施在于:
一借助照相機(jī)獲得被照亮的標(biāo)尺的透射的線性圖像，基質(zhì)或標(biāo)尺沿與缺陷的方向和標(biāo)尺線平行的單一運(yùn)行方向相對彼此移動，
-(I)獲取沿標(biāo)尺的大的伸展而得到的線性圖像的像素行，而不相對標(biāo)尺移動照相機(jī)，-(2)對獲取的像素行做數(shù)字處理，以便對每個像素行計算表示基質(zhì)對由基質(zhì)透射的光的效果的量，例如每個像素的光學(xué)功率；
-(3)顯示像素行的圖像，其中每個像素行的顏色表示像素的光學(xué)功率；
一周期性重復(fù)獲取/處理/顯示(I) (2) (3)循環(huán)多次并堆疊像素行的圖像，以便通過模擬與缺陷二維圖形的實時顯示對應(yīng)的連續(xù)運(yùn)行效果，重構(gòu)基質(zhì)的一部分的圖像；和一通過數(shù)字處理分析重構(gòu)圖像，以從中推斷缺陷的位置并量化它們的嚴(yán)重性。當(dāng)基質(zhì)運(yùn)行通過標(biāo)尺時一系列η個像素行的獲取可以通過行的簡單的堆疊重構(gòu)二維的單一圖像。申請人表明的是，該類型標(biāo)尺尤其由于其有限的尺度和其在檢測用裝置獲得的連續(xù)帶上的缺陷方面的性能而是有利的?？蓪γ扛@得的線計算光學(xué)缺陷強(qiáng)度。用該方法，不必知道在前的線的狀態(tài)，也不必知道接著的線的狀態(tài)。然而，為了分析缺陷的嚴(yán)重性，必需看其整體以及因此使用由多個線構(gòu)成的圖像(缺陷可能持續(xù)幾分鐘，或者甚至幾小時)。每個線因此被“轉(zhuǎn)換”成光學(xué)功率以及該光學(xué)功率的二維圖形經(jīng)歷圖像處理用以分析缺陷的嚴(yán)重性?？傊€經(jīng)歷信號處理，圖形經(jīng)歷圖像處理，這尤其是有利的。最簡單的圖像處理是簡單閾值處理操作。標(biāo)尺是空間上周期性的信號。數(shù)學(xué)分析在于，在照相機(jī)的像素處，以已知的方式通過其以2 π為模的局部相位描述該信號的特征，并且因此定義在透射方面看二維圖像的(與所有像素對應(yīng)的)相位的二維圖形，稱作相圖。以2 π為模的相圖的該提取可以通過隨后的公知的傅立葉變換分析技術(shù)得到。該文獻(xiàn)中廣泛描述該方法。它因此可以劃分成:
一獲取被樣品變形的標(biāo)尺的線性圖像；
一計算像素行的傅立葉變換(一維變換);
-自動搜索標(biāo)尺的基礎(chǔ)頻率fo的特征峰值；
一借助該基礎(chǔ)頻率fo的高斯帶通濾波器或其它這樣的濾波器進(jìn)行帶通濾波。該濾波的效果是消除標(biāo)尺圖像的連續(xù)背景和標(biāo)尺的信號諧波；
一偏移經(jīng)fo濾波的頻譜，用以將圖像標(biāo)尺的特征峰值置于O頻率。該偏移隱藏了標(biāo)尺的柵格線，使得只有標(biāo)尺的變形繼續(xù)存在；
一逐像素列地計算圖像的反傅立葉變化。得到的圖像僅顯示變形。該圖像是包括實部R和虛部I的復(fù)合圖像； 一計算圖像的以2 π為模的在像素處的局部相位。該相位通過逐像素地計算arctgd/R)的值得到。一旦對每個像素進(jìn)行了圖像的以2 π為模的相位的計算步驟，由此輕易地推斷出相位的衍生圖形，也叫梯度圖。圖像的相位梯度的該計算通過相位的簡單差分逐像素地得至|J，容易地消除2π相位跳躍。該機(jī)算可以在獲取每個線之后或否則在一組線上進(jìn)行。在從由照相機(jī)捕獲的線性圖像系列推斷出完整重構(gòu)圖像的相圖之后，于是可以借助光學(xué)計算模型將圖像的每個點處的相位的衍生與引起這些局部相位變化的玻璃板缺陷的光學(xué)功率Pi連接，所述光學(xué)計算模型可以從該相位的衍生計算光學(xué)功率Pi。通過確定光學(xué)功率以及將其與閾值比較可以量化缺陷。作為變型，相位衍生更確切地將能夠與局部校準(zhǔn)寬度比較，這將提供也代表缺陷的大小的變形寬度。通過缺陷的量化因此可以直接在生產(chǎn)線上確定基質(zhì)的光學(xué)質(zhì)量。因此，根據(jù)本發(fā)明的基質(zhì)分析方法在于:
一借助線性照相機(jī)捕獲在所述基質(zhì)上的窄小單一標(biāo)尺圖案的透射的一系列線性圖像，而不需要如現(xiàn)有技術(shù)中那樣標(biāo)尺相對于照相機(jī)的精心耦合或者聚光燈和大屏幕的的使用；
一通過數(shù)字處理提取局部相位、計算這些相位的衍生以及通過數(shù)學(xué)計算推斷缺陷強(qiáng)度分布圖(優(yōu)選使用光學(xué)功率計算和其與閾值的比較);
一在屏幕上豎直堆疊這些分布圖，用以逐行地重構(gòu)基質(zhì)缺陷圖形的圖像；
一進(jìn)行該圖形的分析，以便通過使用通常的圖像處理技術(shù)，如邊緣檢測或動態(tài)閾值處理，其中自動檢測位于容許界限以外的缺陷的存在。最后，所提出的測量裝置許可在存在于工業(yè)線上的基質(zhì)的整個長度上的檢驗，而不對基質(zhì)取樣，不停止或減速基質(zhì)，不修改其在運(yùn)輸系統(tǒng)上的位置，并且不使用連續(xù)標(biāo)尺投射系統(tǒng)，沒有任何光學(xué)或機(jī)械控制約束。相比于明顯小于現(xiàn)有的一個的標(biāo)尺的尺寸，該裝置使用小的區(qū)域；典型地，本發(fā)明的標(biāo)尺的支撐板是I米長乘5cm寬。
權(quán)利要求
1.質(zhì)(2)的透明表面的分析裝置(1)，包括:標(biāo)尺(10)，其面對待測量的基質(zhì)的表面形成在支撐件(11)上；照相機(jī)(3)，用于捕獲由被測量的基質(zhì)變形的標(biāo)尺的至少一個圖像；標(biāo)尺照明系統(tǒng)(4);以及連接到照相機(jī)(3)的圖像處理/數(shù)字分析部件(5)，其特征在于，支撐件(11)具有小的和大的伸展的長方形形狀，標(biāo)尺是單方向的并由沿支撐件的小伸展延伸的圖案(10)構(gòu)成，圖案(10)橫向于小的伸展是周期性的；以及，照相機(jī)是線性的并被定位用于沿支撐件(11)的大的伸展獲得標(biāo)尺通過基質(zhì)的透射的線性圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置(1)，其中，支撐件(11)的大的伸展和支撐件(11)的小的伸展之比例如等于或大于10，優(yōu)選等于或大于20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置(1)，其中，圖案(10)包括至少一個沿支撐件(11)的小的伸展具有在0.1mm和5cm之間、優(yōu)選在Imm和2mm之間的寬度的線。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置(1)，其中，圖案由淺淡和深重的線的交替連續(xù)構(gòu)成。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置(1)，其中，標(biāo)尺的支撐件(11)由通過照明系統(tǒng)(4)背光的板構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置(I)，其中，支撐件(11)在其面對待測量的玻璃板的面上是半透明的和漫射的，例如是白色塑料片材。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置(I)，其中，基質(zhì)(2)放置在標(biāo)尺(10)和照相機(jī)(3)之間，用于測量透射。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置(1)，其中，標(biāo)尺(10)的支撐件(11)被安裝以相對于基質(zhì)(2 )垂直于基質(zhì)(2 )在其中運(yùn)行的平面移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置(I)，包括升高/降低機(jī)械系統(tǒng)，用于更遠(yuǎn)離或靠近于基質(zhì)地移動標(biāo)尺的支撐件，而仍保持由照相機(jī)捕獲的標(biāo)尺的圖像的足夠的清晰度。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝置(I)，包括存儲器，在存儲器中記錄合適的程序，用于: 一借助線性照相機(jī)獲得被照亮的標(biāo)尺的透射的線性圖像，基質(zhì)或標(biāo)尺沿與缺陷方向和標(biāo)尺的線平行的單一運(yùn)行方向相對彼此移動， -(I)獲取沿標(biāo)尺的大的伸展得到的線性圖像的像素行，而不相對標(biāo)尺移動照相機(jī)， —(2)對獲取的像素行做數(shù)字處理，以便對于每個像素行計算表示基質(zhì)對由基質(zhì)透射的光的效果的量，例如每個像素的光學(xué)功率； -(3)在存儲器中存儲對于行的每個像素的該量的值并顯示像素行的圖像，其中每個像素的顏色表示該量； 一周期性多次重復(fù)獲取/處理/顯示(I) (2) (3)的循環(huán)，并堆疊像素行的圖像，以便重構(gòu)基質(zhì)的一部分的圖像；和 一通過數(shù)字處理分析重構(gòu)圖像，以從總推斷缺陷的位置并量化它們的嚴(yán)重性。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，行獲取周期大于每個行的獲取時間，例如0.1秒或更長。
12.助于裝置分析基質(zhì)(2)的透明的或反射的表面的方法，所述裝置包括形成在有小的和大的伸展的長方形形狀的支撐件(11)上的標(biāo)尺(10)，用于獲得由被測量的基質(zhì)變形的標(biāo)尺的至少一個圖像的線性照相機(jī)(3)，標(biāo)尺照明系統(tǒng)(4)，以及連接到照相機(jī)(3)的圖像處理/數(shù)字分析部件(5)，所述方法包括步驟: 一借助線性照相機(jī)獲得被照亮的標(biāo)尺的透射的線性圖像，基質(zhì)或標(biāo)尺沿與缺陷的方向和標(biāo)尺的線平行的單一運(yùn)行方向相對彼此移動； -(O獲取沿標(biāo)尺的大的伸展得到的線性圖像的像素行，而不相對標(biāo)尺移動照相機(jī)；-(2)對獲取的像素行做數(shù)字處理，以便對于每個像素行計算表示基質(zhì)對由基質(zhì)透射的光的效果的量，例如每個像素的光學(xué)功率； -(3)在存儲器中存儲對于行的每個像素的該量的值并顯示像素行的圖像，其中每個像素的顏色表示該量； 一周期性多次重復(fù)獲取/處理/顯示(I) (2) (3)的循環(huán)，并堆疊像素行的圖像，以便重構(gòu)基質(zhì)的一部分的圖像；和 一通過數(shù)字處理分析重構(gòu)圖像，以從中推斷缺陷的位置并量化它們的嚴(yán)重性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在每個步驟(2)之后每個行被顯示，以便基質(zhì)的一部分的重構(gòu)圖像模擬與缺陷二維圖形的實時顯示對應(yīng)的連續(xù)運(yùn)行效果。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其中，基質(zhì)是連續(xù)玻璃帶。
全文摘要
用于分析基質(zhì)(2)的透明表面的該裝置(1)，包括面對待測量的基質(zhì)表面布置的標(biāo)尺(10)，標(biāo)尺形成在有小的和大的伸展的支撐件(11)上。照相機(jī)(3)被設(shè)置用于得到由被測量的基質(zhì)變形的標(biāo)尺的至少一個圖像。標(biāo)尺照明系統(tǒng)(4)和用于處理圖像以及數(shù)字分析的部件(5)連接到照相機(jī)(3)。支撐件(11)是長方形的，標(biāo)尺是單方向的并由沿支撐件的最小伸展延伸的圖案(10)構(gòu)成。圖案(10)橫向于小的伸展是周期性的，以及照相機(jī)是線性的。
文檔編號G01N21/958GK103097879SQ201180017405
公開日2013年5月8日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者M.皮雄, F.達(dá)韋納 申請人:法國圣戈班玻璃廠