一种弧面物体外表面缺陷检测方法及系统技术方案

本发明专利技术是关于一种弧面物体外表面缺陷检测方法及系统，具体的，将弧面物体的弧面置于凹面反射镜的焦点以内，并通过光源为检测系统提供照明，利用凹面反射镜对弧面物体的弧面进行成像放大，并通过凹面反射镜、图像采集装置以及弧面物体的弧面的位置设计，将被测弧面的像转换至合适的角度，使图像采集装置采集被测弧面在凹面反射镜中的虚像。由于被测弧面在凹面反射镜所成的像为放大的虚像，根据成像原理，该虚像的曲率小于被测弧面的曲率，并且该虚像的弧所对圆心角小于被测弧面的弧所对圆心角，所以利用本实施例提供的弧面物体外表面缺陷检测方法，可以减轻图像采集装置的成像边缘压缩问题。

Method and system for detecting surface defect of arc surface object

The present invention relates to a cambered object surface defect detection method and system, in particular, will focus on the surface within the concave mirror surface of the object, and through the light source for illuminating detection system, using a concave mirror surface of the arc of objects imaging, and through the concave mirror, the image acquisition device the position of the object and the arc arc design, the measured arc like switching to the right angle, the image acquisition device is measured in the concave mirror image surface. Because of the measured surface in the concave mirror and the image is magnified virtual image, based on the imaging principle of the virtual curvature is less than the measured surface curvature, and the virtual image of the arc on the center angle is less than the measured arc the center angle, arc object surface defect detection method so the use of this example the image edge can reduce image acquisition device compression problem.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电光学器件检测
，尤其涉及一种弧面物体外表面缺陷检测方法及系统。
技术介绍
在工业生产中，由于产品的外表面存在生产缺陷(比如凹坑、凸起)或划伤等缺陷，因此，为保证产品质量，通常采用工业相机对产品的外表面进行采图检测，以将外表面存在缺陷的产品进行剔拣。现有技术中，很多设备为追求外观美感和握持舒适感，其外壳以及屏幕等产品的边角均会设计成具有一定弧度的弧面。由于传统的相机镜头的景深有限，所以对物体的弧面进行采图时，相机无法将弧面中的所有点成像在同一对焦面上，进而导致整个弧面中处于对焦面内的部分成像清晰、而处于焦面以外的部分成像不清晰。基于上述原因，现有技术中，通常使用远心镜头对弧面产品的弧面进行采图，利用远心镜头具有超宽景深的特点，来保证弧面的各个部分均能清晰成像。但是，无论是传统镜头还是大景深镜头，其镜头对焦面均为平面，所以导致弧面的成像是被压缩的，并且，当弧面的的圆弧角越大、或者同样弧长的弧面其圆弧曲率越大时，靠近弧面边缘的成像压缩情况越严重。所以，上述成像压缩会使弧面的实际尺寸与成像幅面尺寸不对应，导致对弧面上的缺陷尺寸判断有误，缺陷不易被识别，进而导致检测精度较低。另外，当产品的弧面尺寸比较大时，需定制大通光口径的大景深镜头，其价格通常较高，进而导致生产成本提高。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本专利技术提供一种弧面物体外表面缺陷检测方法及系统。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种弧面物体外表面缺陷检测系统，包括：光源，用于为所述检测系统提供照明，弧面物体的弧面位于所述光源的照射区域范围内；凹面反射镜，用于对所述弧面拉伸成像，所述弧面位于所述凹面反射镜的焦点以内，所述弧面的曲率半径小于所述凹面反射镜的曲率半径，所述弧面的弧长小于或等于所述凹面反射镜的弧长，所述凹面反射镜的光轴和所述弧面的中轴线之间具有一定的夹角；图像采集装置，用于采集所述弧面在所述凹面反射镜中所成的像，所述图像采集装置的光轴与所述弧面的中轴线之间具有一定的夹角。优选地，所述凹面反射镜由两个或两个以上的凹面反射镜单元组成，其中：所述凹面反射镜中凹面反射镜单元的曲率随着所述凹面反射镜单元与所述弧面之间间距的增大而逐渐减少；所述弧面中的点分别位于对所述点进行成像的凹面反射镜单元的焦距范围内。优选地，所述光源为凹面环形光源，所述凹面环形光源的凹面发光面朝向所述弧面。优选地，所述光源由三个凹面环形光源组成，其中：三个所述凹面环形光源沿所述弧面的圆弧方向排列，分别用于照射所述弧面的两侧边缘区域和中心区域。优选地，所述凹面反射镜的曲率半径为所述弧面曲率半径的3～20倍。优选地，所述凹面反射镜的光轴和所述弧面的中轴线之间的夹角为15°～50°，所述图像采集装置的光轴与所述弧面的中轴线之间的夹角65°～100°。优选地，所述凹面反射镜的光轴和所述弧面的中轴线之间的夹角度数为30°～45°，所述图像采集装置的光轴与所述弧面的中轴线之间的夹角85°～100°。优选地，所述凹面反射镜通过连接件设置在所述图像采集装置上。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种弧面物体外表面缺陷检测方法，利用本专利技术实施例第一方面任一所述的检测系统，包括：利用光源照射弧面物体的弧面，所述弧面位于所述光源的照射区域范围内；利用凹面反射镜对所述弧面进行成像，其中，所述弧面在所述凹面反射镜中的像为放大的虚像；利用图像采集装置采集所述弧面在所述凹面反射镜中所成的虚像，得到所述弧面的检测图像。优选地，利用图像采集装置采集所述弧面在所述凹面反射镜中所成的虚像，包括：利用面阵相机拍摄所述弧面在所述凹面反射镜中所成的虚像，或者利用线阵相机扫描所述弧面在所述凹面反射镜中所成的虚像。由以上技术方案可见，本专利技术实施例提供的一种弧面物体外表面缺陷检测方法及系统，将弧面物体的弧面置于凹面反射镜的焦点以内，并通过光源为检测系统提供照明，利用凹面反射镜对弧面物体的弧面进行成像放大，并通过凹面反射镜、图像采集装置以及弧面物体的弧面的位置设计，将被测弧面的像转换至合适的角度，使图像采集装置采集弧面在凹面反射镜中的像。由于被测弧面在凹面反射镜所成的像为放大的虚像，根据成像原理，该虚像的曲率小于被测弧面的曲率，并且该虚像的弧所对圆心角小于被测弧面的弧所对圆心角，所以被测弧面在凹透镜中所成的虚像相对被测弧面被拉伸展平，进而减轻图像采集装置的成像边缘压缩问题。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种弧面物体外表面缺陷检测系统的第一基本结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种弧面物体外表面缺陷检测系统的第二基本结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种弧面物体外表面缺陷检测方法的流程示意图。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本专利技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本专利技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。本专利技术实施例利用反射镜的放大成像原理，使用凹面反射镜将弧面物体的弧面进行放大成像，使被测弧面在凹面镜中所成的像相对被测弧面弯曲度减小，进而减轻图像采集装置的成像边缘压缩问题。参见图1，为本专利技术实施例提供的一种弧面物体外表面缺陷检测系统的第一基本结构示意图，该系统包括光源、凹面反射镜2和图像采集装置3。具体的，光源用于为所述检测系统提供照明，被测弧面物体4的弧面41位于所述光源的照射区域范围内，本实施例以直角弧面物体为例进行说明，即其弧面对应的圆心角为90°为例，但并不限于该面型，还可以为其它任意角度的弧面物体，以及对非标准的椭圆弧、曲线弧等。同时，凹面反射镜2也并不限于球面的凹面反射镜2，也可以设计为其它的面型，并且还可以以由多个凹面反射镜单元组成，其中，当凹面反射镜由多个凹面反射镜单元组成时，由于每个凹面反射镜单元都有一个焦点，所以其焦点由多个子焦点组成。凹面反射镜2用于对弧面41拉伸成像，其中，根据反射镜放大成像条件，弧面41位于凹面反射镜2的焦点以内，这样，弧面41在凹面反射镜2中所成的像便为正立放大的虚像。根据弧面41的面型结构特点，弧面41上的不同位置的点与凹面反射镜之间的间距并不相同，为使弧面41上所有不同位置点均处于凹面反射镜2的焦点范围(即满足成放大虚像条件)，所以本实施例中弧面41的曲率半径小于凹面反射镜2的曲率半径；同时，为了使弧面41能够在凹面反射镜2中能够完整成像，且弧面41的弧长小于或等于凹面反射镜的弧长。为使弧面41在凹面反射镜2中所成的像能够被图像采集装置3采集到，凹面反射镜2的光轴和弧面41的中轴线之间具有一定的夹角。图像采集装置3用于采集弧面41在凹面反射镜2中所成的像，同样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弧面物体外表面缺陷检测系统，其特征在于，包括：光源，用于为所述检测系统提供照明，弧面物体(4)的弧面(41)位于所述光源的照射区域范围内；凹面反射镜(2)，用于对所述弧面(41)拉伸成像，所述弧面(41)位于所述凹面反射镜(2)的焦点以内，所述弧面(41)的曲率半径小于所述凹面反射镜(2)的曲率半径，所述弧面(41)的弧长小于或等于所述凹面反射镜(2)的弧长，所述凹面反射镜(2)的光轴和所述弧面(41)的中轴线之间具有一定的夹角；图像采集装置(3)，用于采集所述弧面(41)在所述凹面反射镜(2)中所成的像，所述图像采集装置(3)的光轴与所述弧面(41)的中轴线之间具有一定的夹角。

【技术特征摘要】
1.一种弧面物体外表面缺陷检测系统，其特征在于，包括：光源，用于为所述检测系统提供照明，弧面物体(4)的弧面(41)位于所述光源的照射区域范围内；凹面反射镜(2)，用于对所述弧面(41)拉伸成像，所述弧面(41)位于所述凹面反射镜(2)的焦点以内，所述弧面(41)的曲率半径小于所述凹面反射镜(2)的曲率半径，所述弧面(41)的弧长小于或等于所述凹面反射镜(2)的弧长，所述凹面反射镜(2)的光轴和所述弧面(41)的中轴线之间具有一定的夹角；图像采集装置(3)，用于采集所述弧面(41)在所述凹面反射镜(2)中所成的像，所述图像采集装置(3)的光轴与所述弧面(41)的中轴线之间具有一定的夹角。2.根据权利要求1所述弧面物体外表面缺陷检测系统，其特征在于，所述凹面反射镜(2)由两个或两个以上的凹面反射镜单元组成，其中：所述凹面反射镜(2)中凹面反射镜单元的曲率随着所述凹面反射镜单元与所述弧面(41)之间间距的增大而逐渐减少；所述弧面(41)中的点分别位于对所述点进行成像的凹面反射镜单元的焦距范围内。3.根据权利要求1所述弧面物体外表面缺陷检测系统，其特征在于，所述光源为凹面环形光源，所述凹面环形光源的凹面发光面朝向所述弧面(41)。4.根据权利要求1所述弧面物体外表面缺陷检测系统，其特征在于，所述光源由三个凹面环形光源组成，其中：三个所述凹面环形光源沿所述弧面(41)的圆弧方向排列，分别用于照射所述弧面(41)的两侧边缘区域和中心区域。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨艺，邹美芳，赵严，姚毅，
申请(专利权)人：凌云光技术集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11