透明基板内部二维码深度测量系统和测量方法技术方案

本发明专利技术公开一种透明基板内部二维码深度测量系统和测量方法，通过获取透明基板内部不同位置处的二维码图像并计算最佳清晰度图像所对应的Z轴高度，然后通过该Z轴高度和激光位移传感器采集的高度变化值，计算得到二维码深度，再通过blob分析得到所有二维码码点的面积和码点数，计算出单个码点的大小，从而实现准确、高效的进行透明基板内部二维码深度的测量及二维码码点一致性的测量。及二维码码点一致性的测量。及二维码码点一致性的测量。

【技术实现步骤摘要】
透明基板内部二维码深度测量系统和测量方法


[0001]本专利技术涉及透明基板内部二维码检测
，尤其涉及透明基板内二维码深度测量、二维码单个码点大小测量，具体为一种透明基板内部二维码深度测量系统和测量方法。

技术介绍

[0002]目前随着5G的发展，越来越多的手机、手表的前后盖使用透明材质，如玻璃、蓝宝石等。利用这些材质加工时，从原材料到成品，涉及到的工艺制程繁多，为了追溯产品在整个制程中的状态，需要在透明材质距离表面指定深度用激光内雕出一个肉眼不可见的二维码。而为有效衡量这种隐藏于透明基板内部的二维码其肉眼可以分辨的程度，以及二维码的赋码效果，测量二维码深度及二维码码点一致性的需求应运而生。
[0003]经检索发现，现有技术存在一些测量玻璃基本内部二维码深度的文献，如公开号CN110502947A的中国专利于2019年11月26日公开的一种测量信息码深度的系统，包括：发射激光器、第一成像装置、点光源、第二成像装置以及PC终端。发射激光器用于发射结构光；第一成像装置用于获取经透明基板反射的结构光的结构光图像，并将结构光图像传输给PC终端，以使PC终端根据结构光图像确定透明基板上表面的位置，并控制第二成像装置从上表面的位置开始，按照预设间距从上至下获取不同位置处的信息码图像，以及还用于根据第二成像装置获取到的不同位置处的信息码图像确定获取信息码的最佳聚焦位置，并根据最佳聚焦位置计算出信息码所在位置到透明基板上表面的距离。该专利申请在测量二维码深度时，利用结构光图像定位基板上表面的起始位置，结构光调试过程繁琐，对于不同厚度的基板，需要重新定位上表面的位置，导致检测时间过长，另外，其需要占用较大的空间进行结构光调试，导致设备体积较大。
[0004]又如，公开号CN111445516A的中国专利于2020年7月4日公开的一种玻璃基板内部二维码深度测量方法，包括控制相机沿垂直于玻璃基板的第一表面的方向靠近玻璃基板。相机多次拍摄二维码，以得到多个二维码的图像。并多次记录相机的累计位移长度。计算每个二维码的图像的聚焦反馈值。图像的清晰反映了聚焦情况。根据多个聚焦反馈值和多个累计位移长度得到二维码的实像和二维码的虚像之间的两像距离。在获取厚度、折射率和两像距离后，根据厚度、折射率和两像距离即可得到二维码到第一表面的深度。该专利申请在测量二维码深度时，其搜索二维码实像和虚像的过程存在搜索区域过大，检测时间过长的问题，导致检测效率较低。
[0005]可见，上述现有方案虽然能够进行二维码深度测量，但是在测量系统的调试过程、测量效率等方面都有待进一步改进，并且前述方案都不能对二维码码点的一致性进行测量，无法衡量赋码效果，因此，有必要提供一种二维码测量方法，能够准确、高效进行透明基板内部二维码的深度测量及二维码码点的一致性测量。

技术实现思路

[0006]为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种透明基板内部二维码深度测量系统及测量方法，通过获取透明基板内部不同位置处的二维码图像并计算最佳清晰度图像所对应的Z轴高度，然后通过该Z轴高度和透明基板上表面的高度变化值，计算得到二维码深度，并通过blob分析得到所有二维码码点的面积和码点数，计算出单个码点的大小，实现准确、高效的进行透明基板内部二维码深度的测量及二维码码点一致性的测量。
[0007]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种透明基板内部二维码深度测量系统，所述系统包括：激光位移传感器、成像装置、高精度运动Z轴、环形光源、XY运动平台和工控机；
[0008]所述激光位移传感器，位于透明基板上方且垂直于XY运动平台，用于获取透明基板上表面的高度值并将获取的高度值传输给工控机；
[0009]所述成像装置，位于垂直于透明基板的高精度运动Z轴上且可相对于Z轴方向上下移动，用于根据工控机的控制从上至下获取透明基板内不同位置处的二维码图像，并将获取的二维码图像传输给工控机；
[0010]所述环形光源，放置于XY运动平台下方且位于透明基板底部，用于发射环形光，以照亮透明基板内的二维码；
[0011]所述XY运动平台，放置有透明基板，用于移动使激光位移传感器聚焦到二维码所在区域的基板表面，以及配合高精度运动Z轴一起移动使成像装置聚焦到二维码所在区域的基板表面；
[0012]所述工控机，用于控制成像装置从设定的透明基板初始表面位置开始，按照预设定的间距和步数从上至下获取不同位置处的二维码图像，并根据能量梯度算法，计算出每张图像的清晰度，得到最佳清晰度图像所对应的Z轴高度；然后依据该Z轴高度和透明基板上表面的高度变化值，计算得到二维码深度。
[0013]上述技术方案中，利用成像装置获取透明基板内不同位置处的二维码图像，并计算每张图像的清晰度，得到最佳清晰度图像所对应的Z轴高度；再利用激光位移传感器获取的数据计算透明基板上表面的高度变化值，利用该高度变化值和Z轴高度计算得到二维码深度。
[0014]作为进一步的技术方案，所述工控机，还用于根据成像装置聚焦到透明基板表面时的Z轴高度确定透明基板上表面的初始位置，同时根据激光位移传感器聚焦到透明基板表面时采集的高度值确定测量的初始高度。所述初始高度可归零。
[0015]检测前，所述初始位置和初始高度配置在工控机内；检测过程中，当成像装置完成二维码图像拍摄后，工控机控制XY运动平台移动到使激光位移传感器聚焦到二维码所在区域的基板表面的位置，激光位移传感器采集透明基板上表面的高度，该高度与初始高度之间的变化量为待测透明基板相对于初始透明基板的高度变化值。此时，激光位移传感器采集的高度值是正数说明待测透明基板相对于初始基板变薄，反之说明待测透明基板变厚。
[0016]作为进一步的技术方案，所述工控机，还用于利用blob分析得到所有二维码码点的面积和码点数，计算出单个码点的大小。
[0017]作为进一步的技术方案，所述激光位移传感器安装在固定转接板上且不随成像装置移动。激光位移传感器与成像装置并列垂直布设在透明基板上方，其中，激光位移传感器固定不可动，成像装置可沿Z轴方向上下移动。激光位移传感器主要用于获取透明基板上表
面的高度，当成像装置完成二维码的找寻及拍照过程后，工控机控制XY运动平台运动，使激光位移传感器聚焦到二维码所在区域的基板表面并采集透明基板上表面的高度值，工控机根据该高度值和初始高度值得到透明基板上表面的高度变化值。
[0018]进一步地，所述激光位移传感器具有30*100um宽光斑且定位精度0.25um。
[0019]作为进一步的技术方案，所述成像装置采用0.5倍镜头加10倍镜头的组合镜头，所述组合镜头的总放大倍率为5倍，景深为3.7um。
[0020]作为进一步的技术方案，所述环形光源置于透明基板底部；所述环形光源的位置和高度可调。通过调整环形光源的位置和高度，使环形光能够完全点亮透明基板内的二维码。
[0021]根据本专利技术说明书的一方面，提供一种透明基板内部二维码深度的测量方法，利用所述的测量系统实现，所述方法包括：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.透明基板内部二维码深度测量系统，其特征在于，所述系统包括：激光位移传感器、成像装置、高精度运动Z轴、环形光源、XY运动平台和工控机；所述激光位移传感器，位于透明基板上方且垂直于XY运动平台，用于获取透明基板上表面的高度值并将获取的高度值传输给工控机；所述成像装置，位于垂直于透明基板的高精度运动Z轴上且可相对于Z轴方向上下移动，用于根据工控机的控制从上至下获取透明基板内不同位置处的二维码图像，并将获取的二维码图像传输给工控机；所述环形光源，放置于XY运动平台下方且位于透明基板底部，用于发射环形光，以照亮透明基板内的二维码；所述XY运动平台，放置有透明基板，用于移动使激光位移传感器聚焦到二维码所在区域的基板表面，以及配合高精度运动Z轴一起移动使成像装置聚焦到二维码所在区域的基板表面；所述工控机，用于控制成像装置从设定的透明基板初始表面位置开始，按照预设定的间距和步数从上至下获取不同位置处的二维码图像，并根据能量梯度算法，计算出每张图像的清晰度，得到最佳清晰度图像所对应的Z轴高度；然后依据该Z轴高度和透明基板上表面的高度变化值，计算得到二维码深度。2.根据权利要求1所述的透明基板内部二维码深度测量系统，其特征在于，所述工控机，还用于根据成像装置聚焦到透明基板表面时的Z轴高度确定透明基板上表面的初始位置，同时根据激光位移传感器聚焦到透明基板表面时采集的高度值确定测量的初始高度。3.根据权利要求1所述的透明基板内部二维码深度测量系统，其特征在于，所述工控机，还用于利用blob分析得到所有二维码码点的面积和码点数，计算出单个码点的大小。4.根据权利要求1所述的透明基板内部二维码深度测量系统，其特征在于，所述激光位移传感器安装在固定转接板上且不随成像装置移动。5.根据权利要求1所述的透明基板内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建刚，张义，杨红平，程龙剑，龚玥旻，程芝，
申请(专利权)人：武汉华工激光工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：