用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备制造技术

本发明专利技术公开了一种用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备。本发明专利技术包括点光源、柱面透镜、狭缝、显微物镜、双胶合透镜、CCD相机和图像处理模块；点光源投射的准直光线通过柱面透镜形成发散的线光源，线光源经过狭缝以及显微物镜后，在待测手机盖板表面汇聚成亮度很高并且宽度很细的直线光；并且该细长的直线光穿过油墨层和非油墨层相交的区域，将显微物镜对焦在相交的区域，从而观察直线光穿过该区域后的弯曲变化程度。本发明专利技术油墨层与非油墨层之间存在高度差，入射光在两个表面分别形成反射光并进入显微物镜中，通过在CCD相机的成像表面形成不同的亮线，间接地计算出当前样品表面待检测位置的油墨高度变化，真正地实现无损检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于手机盖板中油墨层厚度非接触式在线检测
，具体的涉及一种用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备。
技术介绍
在手机盖板生产过程中，油墨印刷是其中的一个关键环节，油墨层厚度的均匀性直接对手机盖板的外观产生一定的影响。因此在手机盖板出厂之前需要对油墨层的厚度进行测量。但是由于技术的局限性，在当前的生产车间中，依然采用普通的接触式测量方法，即通过数字式千分表夹紧盖板玻璃两面，实现对油墨层的厚度测量。另外试讲油墨面贴在平面上，用标准插片插入式检测。在此过程中会对油墨层表面产生一定程度的损伤，并且每次测量都需要人工将手机盖板从生产线上取下来，使得检测速度很难得到提升。因此，目前急需要一种在线式的无损测量设备，实现对油墨层厚度的快速无损检测。目前非接触式的厚度测量方法如涡流测厚法，可无损地测量非磁性金属基体(如：铝、铜、不锈钢)上非导电覆层的厚度(如油漆、粉末、塑料、橡胶、珐琅、搪瓷、电泳、防腐层等)，但是导电的油墨层吸附于非金属的盖板玻璃之上，因此不能够使用该方法对其厚度测量。由于油墨层具有一定的反光性，因此可以通过光学干涉的方法实现对其厚度的精密测量，但是由于其测量视场范围很小，很难对所测区域实现快速定位，因此不适合流水线式的在线检测，并且其成本也非常昂贵。因此，为了克服上述现有技术的不足，急需专利技术一种用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备，提高工作效率和成品率。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备,该设备能够对手机盖板玻璃表面的油墨厚度实现非接触式的高精度在线测量。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备，包括点光源、柱面透镜、狭缝、显微物镜、显微镜系统和图像处理模块；显微镜系统包括显微物镜、双胶合透镜、CCD相机；点光源投射的准直光线通过柱面透镜形成发散的线光源，线光源依次经过狭缝以及显微物镜后，在待测手机盖板表面汇聚成亮度很高并且宽度很细的直线光；并且该细长的直线光穿过油墨层和非油墨层相交的区域，将显微镜系统对焦在相交的区域，从而观察直线光穿过该区域后的弯曲变化程度；油墨层与非油墨层之间存在高度差，入射光在两个表面分别形成反射光并进入显微镜系统中，经过显微物镜和双胶合透镜后，在CCD相机的成像表面形成不同的亮线。当玻璃盖板表面的入射光进行反射时，其反射光线经过显微镜系统后在CCD相机的成像表面形成的图像O′2；当入射光线经过油墨层发生反射时，其反射光线经过显微镜系统在CCD相机的成像表面形成的图像为O′1；当沿着样品表面的入射光线只经过盖板玻璃表面时，其反射光线在CCD相机成像表面的图像是沿着O′2的一条直线；当沿着样品表面的入射光线经过油墨层时，其反射光线在CCD相机成像表面的图像是沿着O′1的一条直线。油墨层高度h与CCD相机中图像的偏移距离d的关系计算如下：设相同入射光线，在盖板玻璃表面与油墨层的交点分别为O1和O2，则O1和O2之间的距离O1O2：O1O2=hsinθ---(1)]]>其中，h为待测油墨层的高度，θ为入射光线与样品之间的夹角；根据显微镜的放大倍率β计算出O1O2在成像面上的距离O′1O′2，即油墨层与盖板玻璃表面反射光在成像面上的偏移距离d：d=O1′O2′=β·O1O2=β·hsinθ---(2)]]>进一步根据图像中两条光线的偏移距离求得油墨层的高度h：h=d·sinθβ---(3)]]>另外，当前CCD相机中一个像素的大小为：1pixel＝4.65um(4)通过图像处理模块计算出当前图像中两条直线的偏移像素为P，建立偏移像素与当前待检测油墨层厚度的数学模型，间接求解出油墨层的高度，数学模型公式如下：h=K·P×4.65×sinθβ---(5)]]>其中，P为图像中两条直线的偏移像素，θ为入射光线与待测平面的夹角，β为显微镜的放大倍率，K为系统误差比例系数。所述图像处理模块用于计算当前图像中两条直线偏移像素；具体包括如下步骤：步骤1、从CCD相机中读取油墨层与非油墨层相交区域的图像，并通过高斯滤波去除图像中存在的噪声；步骤2、通过选择合适的灰度分割阈值进行灰度二值化操作，将图像中弯曲的亮线与黑色背景分割开来；步骤3、在二值化操作以后，图像中会存在各种各样的毛刺等不光滑的信息点，进一步通过开、闭运算等形态学操作可以得到边缘平滑的弯曲直线图像；步骤4、直线的弯曲会使得直线中上下直线段产生像素的偏移，并且两者都可以近似为矩形，因此通过寻找上下直线段所在外接矩形的中心位置，并计算两者中心线的偏移像素，即可计算出当前图像中光线的偏移像素。所述的点光源和柱面透镜包括能够产生一字型光束的激光器或者光源。所述的物镜能够根据检测样品的不同选择不同的放大倍率。本专利技术设备能够直接安装在流水线上方。本专利技术有益效果如下：与现有技术相比，本专利技术通过在待检测表面投射高亮度的入射亮线，通过后续的显微系统观察被测油墨表面反射亮线的弯曲变化，从而间接地计算出当前样品表面待检测位置的油墨高度变化。通过该设备可以对非导电玻璃材料表面涂层厚度进行非接触式的测量，真正地实现无损检测。除此之外，该设备可以直接搭建在盖板玻璃生产线上，无需额外的机器手等辅助设备，并且节约人工测量中取片的时间，实现在线快速检测。附图说明图1为油墨层厚度测量的无损在线检测设备原理图；图2为投射光线与观察方向局部示意图；图3为剖视图以及测量原理示意图；图4为实验采集图像以及图像处理结果。其中，点光源2、柱面透镜3、线光源4、狭缝5、显微物镜6、待检测样品7、显微物镜8、双胶合透镜9、CCD相机10、图像处理模块11、生产流水线12、线状细光线13、直线光14、油墨层15、盖板玻璃表面16、显微镜系统17、油墨层的反射光图像18、盖板玻璃表面反射光图像19、油墨层的反射光图像经过处理后的结构20、盖板玻璃表面反射光图像经过处理后的结构21。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明。如图1所示，用于手机盖板中油墨层厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备，其特征在于包括点光源、柱面透镜、狭缝、显微物镜、显微镜系统和图像处理模块；显微镜系统包括显微物镜、双胶合透镜、CCD相机；点光源投射的准直光线通过柱面透镜形成发散的线光源，线光源依次经过狭缝以及显微物镜后，在待测手机盖板表面汇聚成亮度很高并且宽度很细的直线光；并且该细长的直线光穿过油墨层和非油墨层相交的区域，将显微镜系统对焦在相交的区域，从而观察直线光穿过该区域后的弯曲变化程度；油墨层与非油墨层之间存在高度差，入射光在两个表面分别形成反射光并进入显微镜系统中，经过显微物镜和双胶合透镜后，在CCD相机的成像表面形成不同的亮线。

【技术特征摘要】
1.用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线检测设备，其特征在
于包括点光源、柱面透镜、狭缝、显微物镜、显微镜系统和图像处理模块；
显微镜系统包括显微物镜、双胶合透镜、CCD相机；点光源投射的准直光
线通过柱面透镜形成发散的线光源，线光源依次经过狭缝以及显微物镜
后，在待测手机盖板表面汇聚成亮度很高并且宽度很细的直线光；并且该
细长的直线光穿过油墨层和非油墨层相交的区域，将显微镜系统对焦在相
交的区域，从而观察直线光穿过该区域后的弯曲变化程度；油墨层与非油
墨层之间存在高度差，入射光在两个表面分别形成反射光并进入显微镜系
统中，经过显微物镜和双胶合透镜后，在CCD相机的成像表面形成不同的
亮线。
2.根据权利要求1所述的用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线
检测设备，其特征在于当玻璃盖板表面的入射光进行反射时，其反射光线
经过显微镜系统后在CCD相机的成像表面形成的图像O′2；当入射光线经过
油墨层发生反射时，其反射光线经过显微镜系统在CCD相机的成像表面形
成的图像为O′1；当沿着样品表面的入射光线只经过盖板玻璃表面时，其反
射光线在CCD相机成像表面的图像是沿着O′2的一条直线；当沿着样品表面
的入射光线经过油墨层时，其反射光线在CCD相机成像表面的图像是沿着
O′1的一条直线。
3.根据权利要求1所述的用于手机盖板中油墨层厚度测量的无损在线
检测设备，其特征在于油墨层高度h与CCD相机中图像的偏移距离d的关
系计算如下：
设相同入射光线，在盖板玻璃表面与油墨层的交点分别为O1和O2，则
O1和O2之间的距离O1O2：
O1O2=hsinθ---(1)]]>其中，h为待测油墨层的高度，θ为入射光线与样品之间的夹角；
根据显微镜的放大倍率β计算出O1O2在成像面上的距离O′1O′2，即油墨
层与盖板玻璃表面反射光在成像面上的偏移距离d：
d=O1′O2′=β·O1O2=β·hsinθ---(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨甬英，刘东，李晨，张润洲，董柞明，王一川，闫凯，周林，熊浩亮，许文林，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33