玻璃缺陷在线检测系统设计

中国矿业大学

科研创新论文

玻璃缺陷在线检测系统设计

姓名：连清

学号：03101257

专业：测控技术与仪器

导师：刘万里

摘要

传统的玻璃质量检测主要采用人工检测的方法。人工检测不仅

工作量大，而且易受检测人员主观因素的影响，容易对玻璃表面

缺陷造成漏检，尤其是变形较小、畸变不大的夹杂缺陷漏检，极

大降低了玻璃的表面质量，从而不能够保证检测的效率与精度u。目前，玻璃缺陷检测系统主要是利用激光检测和摩尔干涉原理的方法。激光检测易受到外界干扰，影响检测精度。摩尔干涉原理由于

光栅内的莫尔条纹比较细，为保证莫尔条纹有很强的对比度便

于计算机进行分析处理，就必须要求光栅有很高的明暗对比度，

通过复杂计算机图形处理技术对干涉图形进行处理，占用大量的检

测时间，检测周期非常缓慢而在实际检验中并无实用效果。近年来，迅速发展的以图像处理技术为基础的机器视觉技术恰恰可以解决这

一问题。机器视觉主要是采用计算机来模拟人的视觉功能，从客观

事物的图像中提取信息，进行处理并加以理解，最终用于实际检测、测量和控制。本文介绍的玻璃表面缺陷检测系统采用机器视

觉技术，完成对玻璃缺陷的提取、识别，为玻璃分级打标提供信息，满足玻璃表面缺陷检测的要求。

关键字：玻璃表面检测；图像处理；系统设计

目录

1、玻璃缺陷在线检测系统设计课题的提出 (4)

1.1课题研究的背景 (4)

1.2课题研究的意义及目的 (5)

2、国内外玻璃缺陷在线检测系统的研究现状 (5)

3、测量系统的简要介绍 (7)

3.1检测系统的基本结构 (7)

3.2检测系统原理 (8)

3.3玻璃表面缺陷图像的处理（简介） (9)

4、系统设计中重要的检测参数和部分要求 (9)

5、课题研究的步骤及各阶段完成目标 (10)

相关文献 (11)

1、玻璃缺陷在线检测系统设计课题的提出

1.1课题研究的背景

玻璃在生产过程中，会产生各种各样的缺陷，比如:气泡、条纹

和结石。这些缺陷都会影响玻璃的外观质量，降低玻璃的透光性、

机械强度和热稳定性，造成大量的废品和次品。为提高浮法玻璃的

质量和玻璃质量等级划分，必需对浮法玻璃带进行缺陷在线检测或

者人工检测。

当前的玻璃缺陷在线检测系统主要采用激光检测、莫尔条纹干

涉和基于机器视觉的检测方式，虽然这些的设备具有较高的测量精度，但系统处理的数据量很大，设备的生产成本较高。还有些传统

的玻璃缺陷检测中，通过激光扫描或多组静态传感器来实现浮法玻

璃缺陷的自动检测。检测系统采用缺陷分析光束图和标准缺陷光束

图表对比而鉴别出玻璃缺陷。由于检测传感器的输出信号具有普通

特性和特殊特性相掺和的现象，因此，仅能对少部分缺陷进行分类，只能够对熔融态玻璃产生的缺陷和锡槽产生的缺陷进行检测与定位，并且，不能对缺陷的性质、形状及尺寸提供精确数据，从而不能较

好地控制玻璃质量，灵敏度也受到限制；同时，受聚光灯的分辨率

的影响，检测的宽度也很狭窄，直接影响检测速度。

如果依靠工人通过眼睛来识别玻璃中的缺陷，易产生漏检、误检。然而传统的玻璃质量在线检测主要采用人工检测的方法。对于

人工检测，除了其速度慢，需要占用大量的资源外，更有下列几个

致命的缺陷:

1)容易出现漏检的情况。由于长时间的重复劳动，人眼极易出

现疲劳的情况，此时，甚至会将一些严重的废品放过去，给玻璃厂

家及使用单位带来严重损失，造成极坏的社会影响；

2)无法保证统一的质量标准，人工检查时，对于很小缺陷的情况，合格与否是检查者根据感觉主观判断的，不同的人甚至同一人

在不同的状态下的判断标准很难做到统一。

因此把机器视觉技术应用于玻璃生产线来检测玻璃质量，对减

少人为误差、提高企业的经济效益、降低玻璃生产成本以及节约能

源等具有极其长远的意义。

1.2课题研究的意义及目的

目前，玻璃缺陷的检测分析有着十分重要的意义。生产商可以

根据检测设备提供的数据分析该缺陷产生的原因和机理，再根据获

得的数据，设定相应的工艺条件和参数，同时先进的检测设备也能

够保障高质量的玻璃产品，提高在市场中的竞争能力。在传统的玻

璃缺陷检测中，通过激光扫描或多组静态传感器来实现浮法玻璃缺

陷的自动检测。检测系统采用缺陷分析光束图和标准缺陷光束图表

对比而鉴别出玻璃缺陷。由于检测传感器的输出信号具有普通特性

和特殊特性相掺和的现象，因此仅能对少部分缺陷进行分类，只能

够对熔融态玻璃产生的缺陷以及锡槽产生的缺陷进行检测和定位，

但不能对缺陷的性质、形状及尺寸提供精确数据，从而不能较好地

控制玻璃质量，灵敏度也受到限制；同时受聚光灯的分辨率的影响，检测的宽度也很狭窄,直接影响检测速度。一般的检测方法只能检

测部分缺陷，而且并不能进行详细的分类，本文研究的这种玻璃缺

陷检测的方法，不但在精度上有很大的提高，对玻璃缺陷进行详细

的分类，且该系统还可应用于玻璃畸变的检测，为玻璃生产线上提

供可靠的数据。

随着数字图像处理技术在工业领域的发展，基于数字图像处理

技术的机件缺陷检测得到了广泛的应用。低成本、无损伤、准确，

快速，使得机器视觉在缺陷检测领域具有重要的意义。同时，钢化

玻璃的表面缺陷智能化检测算法设计尤为重要。作为整个检测系统

的软件部分，智能化检测算法的设定对于检测成功与否起到关键作用。

2、国内外玻璃缺陷在线检测系统的研究现状

目前，国际上对玻璃质量检测的应用研究较为成熟。近些年来，由于建筑和汽车行业的高速增长，推动了相关玻璃的制造和使用行

业的快速发展，对于玻璃的质量要求也是越来越高，因此国外许多

科研机构都在开展玻璃缺陷在线检测系统的研究，下面是其中的一

些研究成果：

1）德国LASOR公司浮法玻璃在线缺陷检测系统。LASOR公司是

第一家推出浮法玻璃激光检测设备的公司，其产品在世界玻璃生产

线上安装的数量最多。LASOR公司近年又推出了新型的采用数字照

相技术的玻璃检测设备2F1装置。2F1检测系统采用先进的CCD 成

像技术和智能光源，其检测精度大大超过了激光检测系统(能检测出