(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210727210.5 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 苏州宣雄智能科技有限公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山 开发区弘 基财富广场4 号楼10室 (72)发明人 赵巨峰　陈长青　吴嘉航　 (51)Int.Cl. G01N 21/88(2006.01) G01N 21/958(2006.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 7/136(2017.01) G06T 7/73(2017.01) (54)发明名称 一种利用光学成像的镜片表面瑕疵检测方 法 (57)摘要 本发明公开了一种利用光学成像的镜片表 面瑕疵检测方法， 从光机电算一体化的角度来设 计检测方案， 充分利用光学并行计算的能力， 实 现远小于1秒的检测； 发 明方案的设计， 是从数学 物理理论层面推导与分析获得的， 也使得方法本 身的理论自洽。 本发明包括如下步骤： (1)构建非 相干光照明与成像系统； (2)成像光路中光学操 作； (3)成像与图像计算。 为了实现镜片的瑕疵检 测， 本发明利用光学成像方式， 利用光路计算的 实时性特征在成像过程中同时进行复杂计算， 再 结合后处理简单运算， 获得瑕疵检测结果。 本发 明只需在光路的待测玻璃镜片处放置待测镜片， 即可实时得到相应的瑕疵检测结果。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115144401 A 2022.10.04 CN 115144401 A 1.一种利用光学成像的镜片表面瑕疵检测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)构建非相干光照明与成像系统 (2)成像光路中光学操作 光学高质量透镜实现空间域到频率域变换， 透镜后焦面处， 设置有密集光纤， 即光纤耦 合面， 设置有一编码板紧贴光纤耦合面， 编 码板展现的是透光矩阵， 透光矩阵由工控电脑控 制编码板 输出； (3)成像与图像 计算 成像获取图像， 并经工控电脑进行计算， 实现视 觉检测目标。 2.如权利要求1所述的利用光学成像的镜片表面瑕疵检测方法， 其特征在于， 步骤(1) 中所述的构建非相干光照明与成像系统， 具体方案如下： 整个光路系统， 从照明、 物体端到成像端沿着光轴逐次包括： 非相干光源， 准直透镜， 待 测玻璃镜片， 高质量透 镜， 编码板， 光纤光 缆(左端为 光纤耦合 面)， 成像透 镜， 成像相机； 非相干光源经过准直透镜后生成平行光， 入射到待测玻璃镜片实现照明， 作为物体。 非 相干光源位于准直透镜前焦面附近； 由于从准直透镜出射的光线为平行光， 待测玻璃镜片 与准直透镜的距离可根据实际需要设置， 没有严格限制； 待测玻璃出射光线仍是平行光， 入射焦距为 f的高质量透镜后， 会聚于高质量透镜的后 焦面上， 后焦面处为该高质量透镜的频谱面， 此 处设置有光纤光缆的光纤耦合面， 会聚的光 纤可以耦合进入密集光纤， 密集光纤的中央对准系统的光轴； 并且， 紧贴在光纤耦合面前设 置有编码板， 编码板给出一个透光矩阵， 矩阵白色区域透光、 黑色区域不透光， 该透光矩阵 的由工控电脑控制并驱动编码板产生。 通过编码板产生的透光矩阵， 可以选择空间位置不 同的会聚的光线以进入不同的光纤， 实现频谱面上的光学操作； 光纤光缆出射面为密集光纤， 为上一阶段选择后的光线， 出射为平行光线， 经成像透镜 成像于成像面(放置有成像相机)， 最终可获得通过控制操作后的图像。 3.如权利要求1所述的利用光学成像的镜片表面瑕疵检测方法， 其特征在于， 步骤(1) 中所述的成像光路中光学操作， 具体方法方案如下： 本发明成像光路中的光学操作， 是严格基于数学物 理理论设计和推导的， 通过推导， 从 物体辐照度分布N(x,y)到最终 获取的图像分布I(x,y)有着如下关系： 式中， 为物体辐照度N(x,y)的傅里叶变换结果即频谱信息， 在频谱面 处(高 质量透镜的后焦面)的信息即 F‑1即傅里叶反变换； x、 y为垂直于光轴的平面的 空间坐标(空间域坐标)， ( ξ， η )为对应的频率域坐标。 mt是整个系统的整体放大。 K则为倍增 器常数， 其由两个透镜(高质量透镜、 成像透镜)的光学厚度Bl1、 Bl2决定： K＝|Bl1Bl2|2， Bl1、 Bl2分别是高质量透镜、 成像透镜的光学厚度。 是几何标量常数： 其中zl为物体到入瞳的距离， P(x,y)为孔径函数， m1为第一透镜即高质量透镜的放大倍率， α， β 为公式 中分别对应x,y的变量； 基于上述推导， 在高质量透镜后焦面， 为光纤耦合面， 其前面紧贴有一编码板， 工控电权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115144401 A 2脑输出信息控制编码板形成透光矩阵， 该透光矩阵使得可透光位置完全通光， 进而到达光 纤耦合面， 让光线耦合进入光纤光缆。 该透光矩阵的作用， 即设计了H( ξ， η )。 通过改变透光 矩阵， 可以形成不同的H( ξ， η )， 可以获得有不同的输出图像分布I(x,y)， 满足： 4.如权利要求1所述的利用光学成像的镜片表面瑕疵检测方法， 其特征在于， 步骤(1) 中所述的成像与图像 计算， 具体方法方案如下： 透光矩阵可以随机产生， 也可以人工事先预存， 都由工控电脑产生并控制 实施于编码 板； 通过不同的透光矩阵输入， 获得同一物体的快速 M0次成像， 获得图像 利用工控电脑， 进行M0幅之间的p阶范数 综合差异， 提取出瑕疵特征对应的信息， 即可得 到潜在瑕疵的近似二 值化的图， 实现潜在瑕疵的视 觉检测； 这里， 以I1,I2为例， 两者的p阶范 数差异为V， 对于任意空间位置坐标(x,y)， 计算公式为 V(x,y)＝| |I1(x,y)‑I2(x,y)||p 通过V图的自动二 值化， 即可确定 瑕疵定位。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115144401 A 3