專利名稱：用于測量玻璃板中透射的光學(xué)畸變的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測量玻璃板中透射的光學(xué)畸變的方法和裝置。
背景技術(shù)：
玻璃板尤其是被成形為各種彎曲形狀以用作汽車前風(fēng)擋玻璃、后風(fēng)擋玻璃和側(cè)風(fēng)擋玻璃的玻璃板的制造商都對測量和評估該已成形板材中可能被人類觀察者如安裝了該玻璃作為前風(fēng)擋玻璃、后風(fēng)擋琉璃或側(cè)風(fēng)擋玻璃的車輛中的駕駛員或乘客所能察覺到的光學(xué)畸變的數(shù)量感興趣。制造商還希望識別出該已成形玻璃板表面上的細(xì)小的痕跡或其他缺陷。發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種用于測量玻璃板表面上的透射的光學(xué)畸變和其他細(xì)小的可見缺陷的裝置以及相關(guān)方法。所披露的裝置包括一個玻璃支架，該玻璃支架接收了用于安裝在一個背景屏與一個數(shù)字相機(jī)之間的玻璃板，該背景屏包括一個預(yù)定義的對比圖案，并且該數(shù)字相機(jī)捕獲該圖案經(jīng)該玻璃板透射出的圖像。該數(shù)字圖像被下載到一臺計(jì)算機(jī)上，該計(jì)算機(jī)被適當(dāng)編程用于對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以便確定:(I)標(biāo)記，包括在所觀察到的該圖案經(jīng)該玻璃板透射出的圖像中的光學(xué)畸變的放大率和透鏡光學(xué)能力，以及(2)該玻璃板上細(xì)小的可見光學(xué)性或阻礙性缺陷?？梢詾樵摬ＡО宓念A(yù)定義區(qū)域報(bào)告各種統(tǒng)計(jì)信息，包括透鏡光學(xué)能力的最大值、最小值、范圍、平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以及可能感興趣的其他畸變指數(shù)。除上述由該系統(tǒng)識別并顯示的這些光學(xué)畸變的特征和數(shù)據(jù)外，所披露的系統(tǒng)和方法還識別并定位出在該玻璃板表面上出現(xiàn)的光學(xué)性和/或阻礙性畸變以及其他可見缺陷的區(qū)域，最小直徑達(dá)I毫米。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法還可包括自動區(qū)域定位特性，該特性具有從一部分到下一部分將圖像參考重新對準(zhǔn)的能力。從第一塊玻璃上的預(yù)定義區(qū)域識別出的邊緣或痕跡和/或未經(jīng)過濾的垂直性畸變場數(shù)據(jù)與下一玻璃部分上該相同區(qū)域的痕跡/畸變場數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，以產(chǎn)生用于將第二玻璃部分重新對準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換和旋轉(zhuǎn)值，從而實(shí)現(xiàn)與該第一部分中的該范圍的最大相關(guān)性。如果使用這些參數(shù)(如有適當(dāng)?shù)母呦嚓P(guān)度)將該第二部分重新對準(zhǔn)，會極大地增強(qiáng)系統(tǒng)輸出的再生產(chǎn)力。該系統(tǒng)可以采用獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)設(shè)備的形式，或者其可以與玻璃板加工設(shè)備中使用的其他加工站并行安裝，如汽車前風(fēng)擋玻璃和后風(fēng)擋玻璃制造生產(chǎn)線。該系統(tǒng)可由用戶進(jìn)行編程，從而以圖形和數(shù)字的形式顯示各種光學(xué)畸變的標(biāo)記，包括與歐洲經(jīng)濟(jì)委員會規(guī)號 43 (Economic Commission for Europe Regulation43, ECER43)等業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)度最高的標(biāo)記或業(yè)內(nèi)認(rèn)為與分析已成形和制造的玻璃板的光學(xué)透射質(zhì)量有關(guān)的其他標(biāo)記。該系統(tǒng)還可以被編程來顯示在玻璃板上識別出的細(xì)小的可見表面缺陷的位置。附圖簡要說明

圖1是所披露的裝置的透視圖2是所披露的系統(tǒng)的一個實(shí)施例中使用的陣列板的前視圖；圖2a是該陣列板的一部分的放大圖；圖3是所披露的作為圖像分析的一部分執(zhí)行的工藝操作的流程圖；圖4是使用所披露的裝置和方法進(jìn)行測量的前風(fēng)擋玻璃的測量結(jié)果的計(jì)算機(jī)顯不屏視圖；圖5是展示所描繪的前風(fēng)擋玻璃中所測得的垂直畸變的計(jì)算機(jī)顯示屏截圖；圖6是展示描繪了從所解調(diào)的數(shù)據(jù)的傅里葉逆變換的幅值分量生成的亮度圖的計(jì)算機(jī)顯示屏截圖；圖7是帶有所識別出的細(xì)小的缺陷的位置的計(jì)算機(jī)顯示屏截圖，這是圖像亮度圖分析疊加到一個玻璃前風(fēng)擋玻璃中測得的垂直畸變的描述上的結(jié)果；圖8是所披露的自動定位方法的流程圖；圖9是并行安裝到一般汽車后風(fēng)擋玻璃成形和回火生產(chǎn)線中的所披露系統(tǒng)的一個實(shí)施例的示意圖；圖10是并行安裝到一般汽車前風(fēng)擋玻璃成形和回火生產(chǎn)線中的所披露的系統(tǒng)的另一個實(shí)施例的不意圖；以及圖11是所披露的裝置并行安裝到一般玻璃板成形生產(chǎn)線中的傳送帶上的透視圖。詳細(xì)說明參見圖1，在一個實(shí)施例中，該系統(tǒng)10包括一個玻璃支架12，該玻璃支架用于將一個玻璃板14安裝在一個背景屏16上顯示的一個對比圖案與一個數(shù)字相機(jī)18之間。該數(shù)字相機(jī)18操作性地連接到一個傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)20上，以便協(xié)助定期下載圖像數(shù)據(jù)以根據(jù)所披露的方法進(jìn)行處理和分析。在一個實(shí)施例中，該玻璃支架包括第一和第二調(diào)整機(jī)構(gòu)22和24，以允許沿一條大致水平的軸線對該安裝框架26進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整，以及第三調(diào)整機(jī)構(gòu)28，以便沿一條大致垂直的軸線旋轉(zhuǎn)該玻璃框架26，從而將該玻璃板定位到該玻璃在車輛中安裝使用的相同位置。在一個實(shí)施例中，該背景屏提供由位于一個淺色背景上相互間隔已知預(yù)定距離的黑色方塊組成的圖案，形成了一個矩形格柵，從而使得該格柵的圖像穿過安裝在其間的該玻璃板14投射到該相機(jī)18上。在圖2和圖2a所示的實(shí)施例中，該屏16上的這些方塊安排在一個淺色背景上，從而使得在一個棋盤式圖案中的每個黑色方塊與每個相鄰黑色方塊之間的距離相等。在該系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，該格柵上的這些黑色方塊為2.25毫米寬，且每個黑色方塊與其緊鄰的黑色方塊之間的距離a為2.25毫米，使得相應(yīng)的邊到邊距離b為4.5毫米。然而，將認(rèn)識到該分析中使用的方塊厚度和距離不是在該屏16上測得的實(shí)際大小和距離，而是在以該相機(jī)和該玻璃板的安裝位置之間的距離為焦距對焦的圖像上測得的線條厚度和距離。還將認(rèn)識到在不脫離本發(fā)明精神的前提下，還可使用其他類似的對比格柵圖案。該數(shù)字相機(jī)18被安裝用于采集該屏16上的該格柵通過安裝在該玻璃支架上的該玻璃板14透射出的圖像。在一個實(shí)施例中，該數(shù)字相機(jī)是一個可商購的12.8MPa SLR型相機(jī)。在本發(fā)明的另一個實(shí)施例實(shí)施例中，該相機(jī)可采用由加拿大不列顛哥倫比亞省伯納比市(Burnaby, British Columbia, Canada)的 Prosilica 公司提供的 16MPa3 中貞 / 秒 GE4900型CCD相機(jī)。
該相機(jī)18通過一條傳統(tǒng)數(shù)據(jù)線連接到一臺計(jì)算機(jī)20上，該計(jì)算機(jī)被適當(dāng)編程以便從該相機(jī)獲取該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，處理該圖像數(shù)據(jù)以獲得該數(shù)據(jù)所需要的分辨率，并分析該數(shù)據(jù)，從而根據(jù)下文進(jìn)一步描述的本發(fā)明的方法生成該玻璃板中的各種畸變標(biāo)記以及細(xì)小的表面缺陷。該計(jì)算機(jī)還被編程用于以圖形(如彩色編碼的圖像)及統(tǒng)計(jì)兩種形式呈現(xiàn)導(dǎo)出的圖像畸變信息。在一個實(shí)施例中，該格柵屏是一個在一個半透明面板后使用傳統(tǒng)照明(如熒光燈)的燈箱，其中該半透明面板上采用傳統(tǒng)方法印制、噴涂或以其他方式應(yīng)用一個對比圖案，優(yōu)選地，該對比圖案的形式為白色背景上的黑色方塊格柵。該數(shù)字相機(jī)采用已知方法連接到該計(jì)算機(jī)上，優(yōu)選地，使得該相機(jī)可在該計(jì)算機(jī)的控制下獲取該圖像。該計(jì)算機(jī)20被編程用于為每一待測玻璃板執(zhí)行下文描述的圖像獲取、放大和分析步驟，并以圖形和/或數(shù)值格式顯示所得畸變標(biāo)記。主要圖像畸變分析過程如圖3所示。根據(jù)所披露的方法30，該系統(tǒng)先在步驟32至46進(jìn)行校準(zhǔn)。在32開始校準(zhǔn)，在該相機(jī)和該背景之間未安裝玻璃試件的情況下用一臺CCD相機(jī)獲取背景的圖像。在34，對所獲取的校準(zhǔn)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一個傅里葉變換。采用該屏上的該格柵圖案在水平和垂直方向上的基頻對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。帶寬被壓縮以消除不需要的信號數(shù)據(jù)，如二次諧波。在36，將變換后的數(shù)據(jù)解調(diào)以清除載頻。在38，對所解調(diào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個傅里葉逆變換，所得數(shù)據(jù)產(chǎn)生了一個與每個像素相關(guān)聯(lián)且具有一個相位分量和一個幅值分量的二維復(fù)數(shù)。在40，然后通過計(jì)算由該二維復(fù)數(shù)的虛部相除后的該二維復(fù)數(shù)的實(shí)部的反正切，為該圖像中的每個像素生成該傅里葉逆變換的一個相圖。該相圖的斜率代表該圖像中每個像素處的瞬時頻率。這些值在42生成。在44，逆變每個像素處的瞬時頻率以獲得局部節(jié)距。在46，然后將該局部節(jié)距圖存儲為校準(zhǔn)文件。在分析后續(xù)使用該系統(tǒng)測試的為每個玻璃板獲取的圖像的相位部分時，會用到該校準(zhǔn)文件。對每個玻璃板的分析如圖3中步驟33至60所示。一旦試件為了進(jìn)行分析而安裝后，開始的步驟如33至45所示，與上述步驟32至44相同，只是33是將被測玻璃部分(“測試部分”)定位到該相機(jī)與該背景屏之間的情況下使用一臺CCD相機(jī)獲取該背景屏的圖像。之后，所得圖像數(shù)據(jù)按下文進(jìn)一步的描述進(jìn)行處理，以生成該光學(xué)畸變的標(biāo)記，并識別和定位出該玻璃板上可見的細(xì)小的光學(xué)性和阻礙性缺陷。該玻璃測試部分的光學(xué)畸變的標(biāo)記如圖3的步驟41至52生成。在45 —旦確定了該測試部分圖像中的局部節(jié)距后，在48，該系統(tǒng)用每個對應(yīng)像素處的校準(zhǔn)圖像的局部節(jié)距除以該測試部分圖像的局部節(jié)距，以確定每個像素處的放大率。這些按逐個像素的值在50用于為該測試部分的圖像中的每個像素生成透鏡光學(xué)能力(焦距)值。透鏡光學(xué)能力一般用微折光度表示，玻璃行業(yè)一般使用此量來進(jìn)行該測量。該系統(tǒng)逐步為該圖像中每個點(diǎn)確定放大率和透鏡光學(xué)能力值。透鏡光學(xué)能力還可分解成其垂直分量和水平分量。再參見圖3，在后處理步驟52中，對從該相機(jī)獲取的該數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析或過濾以去除噪聲，將該圖像的分辨率降低到接近人類觀察者觀察該圖像的程度，和/或以其他方式按需要減少圖像數(shù)據(jù)的數(shù)量以節(jié)省不必要的處理時間?？刹捎酶鞣N已知過濾技術(shù)來分析該數(shù)據(jù)，如數(shù)據(jù)平均。在一個實(shí)施例中，開發(fā)了兩種標(biāo)準(zhǔn)過濾器以提供從經(jīng)驗(yàn)上看可與目前可由伊斯拉表面視像有限責(zé)任公司(ISRA Surface Vision GmbH)提供的其他光學(xué)畸變測量系統(tǒng)上使用的“4-5-6”和“4-5-12”過濾器相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，以便業(yè)內(nèi)用戶無論使用哪種測量系統(tǒng)都能為其產(chǎn)品生成可對照的畸變標(biāo)記。帶寬被以消除不需要的信號數(shù)據(jù)，如二次諧波。仍然參見圖3，在54，繼續(xù)對在39 (如上文結(jié)合38描述)進(jìn)行了傅里葉逆變換的復(fù)數(shù)的幅值分量進(jìn)行傅里葉逆變換，以產(chǎn)生與該圖像的亮度圖相對應(yīng)的數(shù)據(jù)。這可以通過確定該圖像中每個像素的二維復(fù)數(shù)的虛部和該二維復(fù)數(shù)的實(shí)部的平方和的平方根來完成。如圖6中的55所示，此亮度(或幅值)圖的一個示例類似于該玻璃板由一個點(diǎn)光源照射的一個灰度圖像，包括與細(xì)小的模糊點(diǎn)(大二進(jìn)制對象)對應(yīng)的亮度斷點(diǎn)，其與該玻璃板上的光學(xué)性或阻礙性缺陷相對應(yīng)。在56，用傳統(tǒng)邊緣檢測算法分析該亮度圖從而定位這些模糊點(diǎn)的邊緣。一種可用于此目的的邊緣檢測算法為Canny算法。在58，一旦檢測出這些模糊點(diǎn)的邊緣，所有滿足一個預(yù)定義大小閾值的模糊點(diǎn)都被數(shù)字化，以識別出這些選擇的模糊點(diǎn)的中心。需要識別的一般“細(xì)小的缺陷”對應(yīng)于直徑范圍在約10像素至300像素(S卩I至5)之間的模糊點(diǎn)。該預(yù)定義的缺陷大小可由系統(tǒng)用戶指定。例如，一種缺陷大小范圍被設(shè)置為10像素至200像素。滿足該預(yù)定義標(biāo)準(zhǔn)的每個細(xì)小的缺陷都在60進(jìn)行定位。如圖7所示，可在該系統(tǒng)所顯示的垂直和水平畸變圖像上顯示這些細(xì)小的可見表面缺陷各自的位置?？梢允褂么朔治鰜頇z測最小I毫米的表面缺陷/點(diǎn)。因此，可以通過分別隔離和分析從該板材的單一數(shù)字圖像中所獲取數(shù)據(jù)的傅里葉逆變換的相位分量和幅值分量為一個特定玻璃板生成并識別出光學(xué)畸變特征以及其他細(xì)小的光學(xué)性/阻礙性缺陷。在一個實(shí)施例中，該系統(tǒng)計(jì)算并顯示與該玻璃板上各種預(yù)定義區(qū)域相關(guān)聯(lián)的透鏡光學(xué)能力數(shù)據(jù)。具體而言，ECE R43規(guī)定了為其測量并分析畸變數(shù)據(jù)閾值的汽車前風(fēng)擋玻璃和后風(fēng)擋玻璃上的各種感興趣區(qū)域。例如，在圖4所示的表中，各區(qū)域的各種透鏡光學(xué)能力數(shù)據(jù)用微折光度表示，包括最大透鏡光學(xué)能力(正放大率)、最小透鏡光學(xué)能力(負(fù)放大率)、范圍(識別出的最大和最小透鏡光學(xué)能力之間的差值)、平均透鏡光學(xué)能力、以及標(biāo)準(zhǔn)偏差。當(dāng)界定出ECE R43區(qū)域時，用戶還可根據(jù)需要界定其他感興趣的區(qū)域。所披露系統(tǒng)和方法的一個實(shí)施例還提供了利用為所顯示的玻璃板生成的測量數(shù)據(jù)的畸變的一種圖形化、顏色編碼顯示。例如，如圖4所示，具有正透鏡光學(xué)能力的所有區(qū)域都用紅色顯示(灰度圖中為相對深灰色)，具有負(fù)透鏡光學(xué)能力的那些區(qū)域用綠色顯示(灰度圖中為相對淺灰色)，而具有零透鏡光學(xué)能力(無畸變)的那些區(qū)域用黑色顯示。用顏色顯示時，屏幕右側(cè)的色帶62上顯示與透鏡光學(xué)能力的各種范圍相對應(yīng)的色譜?？梢詾樵摬ＡО迳系念A(yù)定義范圍64和預(yù)定義區(qū)域66至70生成各種統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。圖4示出了在本發(fā)明的一個實(shí)施例中使用的范圍64。該范圍64的大小和形狀可由用戶基于所需要的精確度及導(dǎo)出信息量和/或處理限制進(jìn)行限定。在一個實(shí)施例中，使用一個大小為40毫米X80毫米的范圍。該范圍在該區(qū)域內(nèi)逐步移動,這樣使得將該區(qū)域內(nèi)的每個點(diǎn)(或像素)包括在至少一個范圍處理步驟中。在每個步驟中，訪問該范圍中的每個點(diǎn)，以便為該范圍內(nèi)的所有點(diǎn)確定最大透鏡光學(xué)能力和最小透鏡光學(xué)能力，以及這些點(diǎn)的范圍(該最大透鏡光學(xué)能力與該最小光學(xué)能力之間的差值)。下一步驟中，在該區(qū)域內(nèi)移動該范圍，以包括一個或多個新的點(diǎn)，并在其新的位置為該范圍內(nèi)的所有點(diǎn)確定最大、最小透鏡光學(xué)能力及其范圍。重復(fù)這一過程，直到該區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)都被包括在至少一次范圍處理步驟的范圍內(nèi)。將認(rèn)識到只要該區(qū)域內(nèi)的所有點(diǎn)都被定位到至少一次處理步驟的范圍內(nèi)，可根據(jù)用戶的需要，每個步驟中可跨任意距離在該區(qū)域內(nèi)重新定位該范圍。在一個實(shí)施例中，該范圍在該區(qū)域內(nèi)每次移動一個像素，這樣使得該區(qū)域內(nèi)的每個點(diǎn)(如最高點(diǎn)、最左側(cè)點(diǎn))落入特定處理步驟的范圍內(nèi)。當(dāng)然，通過移動該范圍以盡可能減少將每個點(diǎn)包括到一個處理步驟以上的范圍內(nèi)，從而減少處理時間。例如,如果該范圍的大小和形狀被合適地確定為在每一步驟中包括一個區(qū)域內(nèi)四分之一的點(diǎn)，將該范圍移動到不包含在前一步驟中處理過的點(diǎn)的位置(即，將該范圍移動到包括該區(qū)域內(nèi)四分之一點(diǎn)的位置)，使得每一點(diǎn)只被包括到一個范圍處理步驟中，從而取得最小處理時間。在圖4所示的實(shí)施例中，一旦特定區(qū)域的處理完成后，將為具有最大范圍(S卩，其最大透鏡光學(xué)能力和其最小透鏡光學(xué)能力之間的最大差值)的范圍顯示相關(guān)畸變標(biāo)記以及該范圍在該區(qū)域內(nèi)的位置。因此，在采用圖4所示的方法完成對特定玻璃板的處理后，將識別出該玻璃板每個區(qū)域中單獨(dú)的范圍，所識別出的范圍表示該區(qū)域的最大透鏡光學(xué)能力范圍的位置及值。將認(rèn)識到根據(jù)用戶的需要，可以按范圍和/或每個區(qū)域計(jì)算、識別并顯示其他光學(xué)畸變標(biāo)記。再參見圖4，為預(yù)定義區(qū)域66至70生成了各種畸變標(biāo)記。在該系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，與每個點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的圖像畸變值為用微折光度表示的透鏡光學(xué)能力，該畸變標(biāo)記包括該玻璃板上每個ECE R43區(qū)域的最大透鏡光學(xué)能力、最小透鏡光學(xué)能力、范圍(即最大透鏡光學(xué)能力減最小透鏡光學(xué)能力)、平均值以及標(biāo)準(zhǔn)偏差，以便根據(jù)當(dāng)前事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)提供測量玻璃的光學(xué)質(zhì)量要使用的分析和數(shù)據(jù)。當(dāng)然，將認(rèn)識到使用本發(fā)明的技術(shù)還可生成其他畸變和標(biāo)記。同理，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)考慮和/或該玻璃板的使用性質(zhì)，可根據(jù)需要在該玻璃板上界定其他感興趣區(qū)域。如圖4和圖5所示，同理，可為每個玻璃板提供僅與水平畸變或僅與垂直畸變相關(guān)的數(shù)據(jù)和圖形化顯示。應(yīng)注意，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常作為“水平”畸變描繪的畸變(如圖4所示)實(shí)際上是關(guān)于這些點(diǎn)及該畸變圖像與未畸變圖像之間的距離的偏差的垂直分量的畸變標(biāo)記。同理，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常作為垂直(或縱向)畸變描繪的畸變(如圖5所示)實(shí)際上描繪的是從該點(diǎn)陣屏的畸變圖像(通過該玻璃板觀察到的)到未畸變圖像的點(diǎn)之間距離變化的水平分量。除上述由該系統(tǒng)識別并顯示的光學(xué)畸變特征外，該系統(tǒng)和方法還識別并定位光學(xué)性和/或阻礙性畸變點(diǎn)以及玻璃板表面上出現(xiàn)的最小直徑達(dá)I毫米的其他可見缺陷。參見圖7，在示出該玻璃板的其他光學(xué)畸變特征的計(jì)算機(jī)屏幕上，可通過以下方式識別出在該玻璃板上檢測到的細(xì)小的缺陷的位置，如在每個缺陷周圍疊加高亮顯示的圓圈72。所披露的系統(tǒng)還可包括自動區(qū)域定位特性，其將圖像參考從一部分重新對準(zhǔn)到另一部分，以便對達(dá)到2英寸的線性未對準(zhǔn)及達(dá)到5度的旋轉(zhuǎn)未對準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償。參見圖8，在74識別出第一玻璃件上可識別的位置特定的特征。在75，該系統(tǒng)嘗試關(guān)聯(lián)與具有相同形狀的后續(xù)部分對應(yīng)的圖像上的同一區(qū)域的相同特征。在76，如果在距該初始部分的特征的位置預(yù)定義距離之內(nèi)的位置的下一部分中識別出該特征，則在77生成轉(zhuǎn)換和旋轉(zhuǎn)值，從而重新對準(zhǔn)該下一玻璃部分以便實(shí)現(xiàn)對該第一部分中的該范圍的最大相關(guān)性。如果使用這些參數(shù)(如有適當(dāng)?shù)母呦嚓P(guān)度)將該第二部分重新對準(zhǔn)，會極大地增強(qiáng)系統(tǒng)輸出的再生產(chǎn)力。在該系統(tǒng)的一個實(shí)施例中，來自該圖像的預(yù)定義區(qū)域的未經(jīng)過濾的垂直畸變分量與下一玻璃部分上相同區(qū)域的相同數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)?？商娲鼗蝾~外地，可以識別并關(guān)聯(lián)與其他位置特定的特征，如玻璃邊緣或油漆帶的邊緣，從而生成所需要的逐部分重新對準(zhǔn)值。在圖1所示的實(shí)施例中，該系統(tǒng)10作為獨(dú)立產(chǎn)品提供，其可放在工程實(shí)驗(yàn)室或生產(chǎn)環(huán)境中。該系統(tǒng)10的其他設(shè)想的實(shí)施例包括在玻璃板加工系統(tǒng)中的并行安裝，從而可在每個玻璃板在制造過程中傳送時測量該光學(xué)畸變。例如，圖9示出了一般的汽車后風(fēng)擋玻璃加熱、彎曲和回火系統(tǒng)80，其包括本發(fā)明并行的該系統(tǒng)10。這種安裝方式中，玻璃板(用G表示)進(jìn)入一個加熱區(qū)82，在其中該玻璃被軟化到適于將該玻璃成形為所需形狀的溫度。加熱后的該玻璃板隨后被輸送到一個彎曲站84，軟化后的板材在這里被成形為所需形狀，之后被輸送到一個冷卻站86，該玻璃板在這里被控制冷卻，以便取得適當(dāng)?shù)奈锢硖卣?。本?shí)施例中，該玻璃板之后可以被輸送出該冷卻站進(jìn)入傳送站，該板材通過傳送站從傳送帶移出并安裝到該玻璃支架上，以便根據(jù)本發(fā)明獲取圖像并進(jìn)行分析。測量之后，該玻璃板可從該支架上移除并放到輸送帶上或放入貨架，以便進(jìn)一步處理。將認(rèn)識到可采用已知技術(shù)來傳輸運(yùn)送該玻璃，如使用托輥、氣墊或傳送帶、定位器、及機(jī)器人臂，以便按上述方式操縱該玻璃。類似地，圖10示出了本發(fā)明的該系統(tǒng)10并行安裝到一般前風(fēng)擋玻璃制造系統(tǒng)90中的示意圖，其中可包括在該測量系統(tǒng)10上游的一個加熱站92、一個彎曲站94、一個冷卻站96以及一個層壓站98。將認(rèn)識到只要在該玻璃板成形為其最終形狀后進(jìn)行光學(xué)畸變測量，本發(fā)明的該測量系統(tǒng)10還可根據(jù)需要并行安裝到玻璃制造系統(tǒng)的各種其他點(diǎn)處，以取得該系統(tǒng)的最大生產(chǎn)率。圖11以圖形化方式示出了該系統(tǒng)10被并行集成到玻璃板彎曲系統(tǒng)出口處的傳送帶上，如以上圖9和10所述。玻璃一般用帶式或托輥傳送器從彎曲和回火/退火系統(tǒng)的冷卻部分傳送出來，如圖10所示的傳送器100，以便進(jìn)行各種二次加工操作，如對加熱器格柵和其他電氣元件進(jìn)行后續(xù)成形和焊接以及進(jìn)行形狀分析等其他檢查操作。本發(fā)明的該系統(tǒng)10可通過按以下方式安排該相機(jī)18和該背景陣列16來進(jìn)行并行集成，使每個玻璃板14可在到達(dá)傳送器上的預(yù)定位置時由一個機(jī)器人臂102拾取并以所需要的傾斜角度定位到該相機(jī)18與該屏16之間的路徑中。然后根據(jù)以上描述獲取并分析該陣列的圖像，從而確定放大率、透鏡光學(xué)能力及所需要的其他統(tǒng)計(jì)信息。獲取到該玻璃板的圖像后，控制該機(jī)器人臂102將該玻璃板重新放到該傳送器上，并在選擇的其他玻璃板從該加熱、彎曲和冷卻系統(tǒng)的出口向一個或多個后續(xù)處理站傳送的過程中，為其重復(fù)此過程。如圖11所示，定位擋塊104、106和108可按以下方式定位，使該玻璃板在傳送器上移動時，將其準(zhǔn)確定位到能夠被該機(jī)器人臂抓取到的位置。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到可使用各種已知定位裝置來實(shí)現(xiàn)此目的。同理，在所示例的實(shí)施例中，盡管該相機(jī)和陣列屏的安排方式使得與該相機(jī)18與背景陣列16之間的路徑與該玻璃的傳送方向平行，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可采用該系統(tǒng)10沿該傳送器100安排的各種可選方式。在一個實(shí)施例中，該畸變標(biāo)記被格式化并保存為Microsoft Excel 格式，以便用戶進(jìn)一步審查和操作。雖然上文描述了示例性實(shí)施例，并不旨在這些實(shí)施例描述本發(fā)明的所有可能的形式。而是，在本說明書中使用的語言是描述性而非限制性的語言，并且應(yīng)理解的是可以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出不同改變。另外，不同實(shí)施的實(shí)施例的特征可以被組合而形成本發(fā)明的另外的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于測量玻璃板的光學(xué)特征的裝置，該裝置包括: 一個數(shù)字相機(jī)， 一個背景屏，該背景屏包括在一個預(yù)定義的圖案中安排的多個對比元素， 一個玻璃支架，該玻璃支架用于將該玻璃板接收并保持在該相機(jī)與該背景屏之間的路徑中，這樣使得該相機(jī)捕獲該圖案經(jīng)該玻璃板透射出的圖像；以及 一個計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)包括邏輯，該邏輯用于接收與一個選定的玻璃板相關(guān)聯(lián)的已捕獲的圖像數(shù)據(jù)并且(I)確定與在該圖像上每一感興趣點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的選定的光學(xué)畸變的標(biāo)記，并且(2)識別并定位出在該玻璃板上細(xì)小光學(xué)性或阻礙性缺陷。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該計(jì)算機(jī)包括用于從該圖像數(shù)據(jù)中生成一個相圖的邏輯，并且其中所選定的光學(xué)畸變的標(biāo)記是從該相圖中生成的。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，該用于從該圖像數(shù)據(jù)中生成一個相圖的邏輯包括用于以下內(nèi)容的邏輯:對所捕獲的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行一個傅里葉變換；將該傅里葉變換解調(diào)；對所解調(diào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行一個傅里葉逆變換；產(chǎn)生與每一感興趣點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一個二維復(fù)數(shù)，所述復(fù)數(shù)具有一個相位分量和一個幅值分量； 并且通過對該圖像中每一感興趣點(diǎn)確定該二維復(fù)數(shù)的虛部除以該二維復(fù)數(shù)的實(shí)部的反正切來生成該傅里葉逆變換的一個相圖。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所選定的畸變的標(biāo)記包括透鏡光學(xué)能力，并且其中通過以下內(nèi)容為該圖像中每一感興趣點(diǎn)生成該透鏡光學(xué)能力:確定在該相圖中每個此類點(diǎn)處的斜率來獲得瞬時頻率；對在每個此類點(diǎn)處的瞬時頻率進(jìn)行逆變來獲得局部節(jié)距、從該局部節(jié)距數(shù)據(jù)中生成在每個此類像素處的放大率；并從該放大率生成該透鏡光學(xué)能力。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該計(jì)算機(jī)包括用于從該圖像數(shù)據(jù)中生成一個亮度圖的邏輯，并且其中這些細(xì)小缺陷是從該亮度圖中識別和定位的。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中該用于從該圖像數(shù)據(jù)中生成一個亮度圖的邏輯包括用于以下內(nèi)容的邏輯:生成所捕獲的圖像數(shù)據(jù)的一個傅里葉變換；將該傅里葉變換解調(diào)；生成所解調(diào)數(shù)據(jù)的一個傅里葉逆變換；產(chǎn)生與每個像素相關(guān)聯(lián)的一個二維復(fù)數(shù)，所述復(fù)數(shù)具有一個相位分量和一個幅值分量；并通過對該圖像中每一感興趣點(diǎn)確定該二維復(fù)數(shù)的虛部和該二維復(fù)數(shù)的實(shí)部的平方和的平方根來生成該傅里葉逆變換的一個亮度圖。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中這些細(xì)小缺陷是通過分析該亮度圖來定位多個細(xì)小模糊點(diǎn)的邊緣來對該圖像中的每一感興趣點(diǎn)進(jìn)行識別并定位的。
8.一種用于測量玻璃板中的光學(xué)畸變的方法，該方法包括:通過將一個相機(jī)對準(zhǔn)一個背景屏并使該玻璃板位于該相機(jī)與該背景屏之間的光路上來捕獲該背景屏的一個數(shù)字圖像，該背景屏包括在一個預(yù)定義圖案中安排的多個對比元素，這樣使得該圖像穿過該玻璃板而被透射， 接收所捕獲的圖像數(shù)據(jù)并分析該數(shù)據(jù)，以便(I)確定與該圖像上每一感興趣點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的選定的光學(xué)畸變的標(biāo)記，并且(2)識別并定位出在該玻璃板上的細(xì)小表面缺陷。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，該方法包括從該圖像數(shù)據(jù)中生成一個相圖，并且其中所選擇的光學(xué)畸變的標(biāo)記是從該相圖生成的。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中從該圖像數(shù)據(jù)中生成一個相圖的步驟包括:生成所捕獲的圖像數(shù)據(jù)的一個傅里葉變換；將該傅里葉變換解調(diào)；生成所解調(diào)的數(shù)據(jù)的一個傅里葉逆變換；產(chǎn)生與每一感興趣點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的一個二維復(fù)數(shù)，所述復(fù)數(shù)具有一個相位分量和一個幅值分量；并通過對該圖像中每一感興趣點(diǎn)確定該二維復(fù)數(shù)的虛部除以該二維復(fù)數(shù)的實(shí)部的反正切來生成該傅里葉逆變換的一個相圖。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，該方法包括以下步驟:其中所選擇的畸變的標(biāo)記包括透鏡光學(xué)能力，并且其中通過以下內(nèi)容為該圖像中每一感興趣點(diǎn)生成該透鏡光學(xué)能力:確定在該相圖中每個此類點(diǎn)處的斜率來獲得瞬時頻率；將在每個此類點(diǎn)處的瞬時頻率逆變來獲得局部節(jié)距；從該局部節(jié)距數(shù)據(jù)中生成在每個此類像素處的放大率；并從該放大率生成該透鏡光學(xué)能力。
12.如權(quán)利 要求8所述的方法，該方法包括從該圖像數(shù)據(jù)中生成一個亮度圖，并且其中這些細(xì)小缺陷是從該亮度圖中識別和定位的。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，通過以下內(nèi)容從該圖像數(shù)據(jù)生成該亮度圖:生成所捕獲的圖像數(shù)據(jù)的一個傅里葉變換；將該傅里葉變換解調(diào)；生成所解調(diào)數(shù)據(jù)的一個傅里葉逆變換；產(chǎn)生與每個像素相關(guān)聯(lián)的一個二維復(fù)數(shù)，所述復(fù)數(shù)具有一個相位分量和一個幅值分量；并且通過對該圖像中每一感興趣點(diǎn)確定該二維復(fù)數(shù)的虛部與該二維復(fù)數(shù)的實(shí)部的平方和的平方根來生成該傅里葉逆變換的一個亮度圖。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中這些細(xì)小缺陷是通過分析該亮度圖來定位多個模糊點(diǎn)的邊緣來對該圖像中每一感興趣點(diǎn)進(jìn)行識別和定位的。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括一種用于制造玻璃板的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有:一個加熱站，用于將玻璃板加熱到適合于使這種玻璃軟化用于成形為一種所希望的形狀的一個溫度；一個彎曲站，其中所軟化的板被成形為所希望的形狀；一個冷卻站，其中所成形的玻璃板以一種受控的方式被冷卻；以及一個或多個輸送機(jī)，用于在加工過程中將該玻璃板從一站輸送到另一站，并且其中該玻璃支架包括一個玻璃定位器，該玻璃定位器用于在該相機(jī)與該背景屏之間的路徑中接收并保持該玻璃板，這樣使得該相機(jī)捕獲穿過該玻璃板透射的矩陣的一個圖像。
全文摘要
一種用于測量玻璃板表面上的透射的光學(xué)畸變和其他細(xì)小的可見缺陷的裝置以及相關(guān)方法。所披露的裝置包括一個玻璃支架，該玻璃支架接收了用于安裝在一個背景屏與一個數(shù)字相機(jī)之間的玻璃板，該背景屏包括一個預(yù)定義的對比圖案，并且該數(shù)字相機(jī)捕獲該圖案經(jīng)該玻璃板透射出的圖像。該數(shù)字圖像被下載到一臺計(jì)算機(jī)上，該計(jì)算機(jī)被適當(dāng)編程用于對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以便確定(1)光學(xué)畸變標(biāo)記，包括在所觀察到的該圖案經(jīng)該玻璃板透射出的圖像中的放大率和透鏡光學(xué)能力，以及(2)該玻璃板上細(xì)小的可見光學(xué)性或阻礙性缺陷。
文檔編號G06K9/62GK103154973SQ201180048465
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者詹森·C·阿丁頓 申請人:玻璃技術(shù)公司