基于oct復(fù)信號的玻璃表面真?zhèn)稳毕葑R別方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)相干測量領(lǐng)域，具體涉及一種基于OCT復(fù)信號的玻璃表面真?zhèn)稳毕葑R別方法及系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]質(zhì)量控制在玻璃制造工業(yè)中是一個關(guān)鍵問題，玻璃中存在的缺陷會大大降低玻璃的質(zhì)量。人工檢測速度慢，易受檢測人員主觀因素的影響而對玻璃缺陷造成漏檢或誤檢，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代玻璃工業(yè)生產(chǎn)線。目前，自動玻璃缺陷檢測已經(jīng)成為一種趨勢。自動玻璃缺陷檢測系統(tǒng)主要有激光掃描檢測和摩爾干涉檢測兩種。激光掃描檢測對微小缺陷不敏感，抗干擾能力差。摩爾干涉檢測可以根據(jù)圖像灰度變化識別出點(diǎn)缺陷，如結(jié)石、錫點(diǎn)等，也可以通過條紋扭曲變化識別出光學(xué)缺陷，如氣泡、畸變、砸傷、波筋等。然而，不管使用以上哪種方法，都有可能將灰塵等偽缺陷識別為點(diǎn)缺陷，造成誤判，而在玻璃生產(chǎn)線上，通常是沒有灰塵防控系統(tǒng)的，因此這種誤判將會大大降低自動檢測的準(zhǔn)確率和生產(chǎn)的效率。為解決這一問題，華中科技大學(xué)的余文勇等人在摩爾干涉檢測的基礎(chǔ)上提出通過檢測點(diǎn)缺陷周圍區(qū)域是否存在光學(xué)畸變，即點(diǎn)缺陷周圍是否存在扭曲的摩爾條紋的方法來區(qū)分真缺陷和偽缺陷，依據(jù)是點(diǎn)缺陷同時會造成缺陷核心周圍區(qū)域的光學(xué)畸變從而引起摩爾條紋扭曲，而偽缺陷不會引起摩爾條紋扭曲。在對質(zhì)量要求不高，缺陷尺寸較大的情況下，這一方法一定程度上解決了真?zhèn)稳毕莸淖R別問題，但在質(zhì)量要求更高的情況下，當(dāng)尺寸更小的缺陷也要求被檢出并與灰塵等偽缺陷區(qū)分開時，這一方法則無法達(dá)到相應(yīng)的檢測和識別要求。原因有以下兩點(diǎn):一是摩爾條紋的灰度變化與缺陷造成的圖像灰度變化是疊加在一起的，影響缺陷核心邊界劃定的準(zhǔn)確性，二是當(dāng)摩爾條紋的變化對微小的光學(xué)畸變并不敏感，而微小尺寸的真?zhèn)稳毕葑R別對邊界劃定的準(zhǔn)確性和光學(xué)畸變的檢測靈敏度都有很高的要求。
[0003]光學(xué)相干層析成像(Optical Coherence Tomography，簡稱OCT)能夠?qū)嵤┓墙佑|、無損傷、高分辨率的三維成像，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，在工業(yè)檢測領(lǐng)域的應(yīng)用也正在逐步發(fā)展之中。目前的應(yīng)用于工業(yè)檢測的OCT技術(shù)，主要通過探測樣品中的散射物質(zhì)的背向散射光光強(qiáng)以及樣品界面的反射或背向散射光強(qiáng)來獲得樣品的三維結(jié)構(gòu)信息。由于玻璃是低散射物質(zhì)，且具有很高的光學(xué)均勻性，沒有任何缺陷的玻璃在OCT圖像中僅有玻璃表面這一界面反射信號；而玻璃中的點(diǎn)缺陷是散射物質(zhì)，玻璃中的氣泡和裂紋等具有反射界面，因此OCT技術(shù)可以通過玻璃的三維圖像檢測到結(jié)石、錫點(diǎn)、劃痕、氣泡、畸變等玻璃缺陷，并且相對于前面提到的幾種技術(shù)具有高分辨能力的深度分辨能力。然而，僅僅利用OCT的三維成像能力仍然會將灰塵誤識為玻璃表面的點(diǎn)缺陷，無法排除灰塵等偽缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種OCT復(fù)信號的玻璃表面真?zhèn)稳毕葑R別方法及系統(tǒng)。
[0005]一種OCT復(fù)信號的玻璃表面真?zhèn)稳毕葑R別方法，該方法具體包括以下步驟: 步驟a.根據(jù)玻璃界面處沿深度方向的OCT復(fù)解析信號與標(biāo)準(zhǔn)單一反射界面所產(chǎn)生的OCT復(fù)解析信號的差異，確定玻璃缺陷的邊界圖，
步驟b.根據(jù)玻璃的OCT復(fù)解析信號的相位重構(gòu)玻璃表面形貌圖，
步驟c.對比玻璃缺陷的邊界圖和玻璃表面形貌圖，從而識別玻璃缺陷是真缺陷或者偽缺陷。
[0006]所述的步驟a為:將一個橫向位置上的玻璃界面處沿深度方向的OCT復(fù)解析信號與標(biāo)準(zhǔn)單一反射界面所產(chǎn)生的復(fù)解析信號相減、得到差值，將所述差值取模求和，如果所述和大于閾值，則所述橫向位置是缺陷邊界，如果所述和小于所述閾值，則所述橫向位置不是缺陷邊界，將多個橫向位置上的缺陷邊界按照橫向位置排列，得到玻璃缺陷的邊界圖。
[0007]其中，所述閾值可以根據(jù)噪聲水平和/或玻璃粗糙度確定。
[0008]所述步驟b為:將一次掃描獲得的二維OCT復(fù)解析信號中的沿玻璃界面處的一行相位信號沿橫向解包裹，將所述解包裹的相位信號減去線性擬合信號，得到所述掃描的位置的玻璃表面形貌，
將多次掃描的位置的玻璃表面形貌按照掃描順序拼接，得到玻璃表面形貌圖。
[0009]所述步驟c為:如果在所述玻璃表面形貌圖中，與所述邊界圖中的邊界之外的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域存在突起或者凹陷，則所述邊界包圍的缺陷是真缺陷；如果在所述玻璃表面形貌圖中，與所述邊界圖中的邊界之外的區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域不存在突起或者凹陷，則所述邊界包圍的缺陷是偽缺陷。
[0010]一種基于OCT復(fù)解析信號的識別玻璃缺陷的系統(tǒng)，包括:光源，光束整形模塊，用于接收所述光源發(fā)出的光，并輸出整形光束，分束器，用于將所述整形光束分成第一光束和第二光束，參考臂模塊，用于將所述第一光束聚焦在參考反射鏡上，并使所述參考反射鏡反射的光返回所述分束器，
樣品臂模塊，用于將所述第二光束聚焦在玻璃上，并使所述玻璃反射的光返回所述分束器，其中，所述參考反射鏡反射的光和所述玻璃反射的光形成干涉光，成像光譜儀模塊，用于接收所述干涉光，形成干涉光譜信號并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以及數(shù)據(jù)采集及處理模塊，用于接收所述光電轉(zhuǎn)換的干涉光譜信號，并包括以下單元:
邊界圖單元，根據(jù)玻璃界面處沿深度方向的干涉復(fù)解析信號與標(biāo)準(zhǔn)單一反射界面所產(chǎn)生的干涉復(fù)解析信號的差異，確定玻璃缺陷的邊界圖，形貌圖單元，根據(jù)玻璃的干涉復(fù)解析信號的相位重構(gòu)玻璃表面形貌圖，識別單元，對比玻璃缺陷的邊界圖和玻璃表面形貌圖，從而識別玻璃缺陷是真缺陷或者偽缺陷。
[0011]所述光源是寬帶光源。
[0012]所述光束整形模塊包括:光纖準(zhǔn)直器，用于接收所述光源發(fā)出的光，并輸出準(zhǔn)直光束，以及第一柱面透鏡，用于接收所述準(zhǔn)直光束，并輸出柱面波光束。
[0013]所述參考臂模塊包括:第二柱面透鏡，用于接收所述第一光束，輸出準(zhǔn)直光束，以及第一物鏡，用于將所述準(zhǔn)直光束聚焦在參考反射鏡上。
[0014]所述樣品臂模塊包括:第二物鏡，用于將所述第二光束聚焦在玻璃上。
[0015]所述成像光譜儀模塊包括:衍射光柵，用于將所述干涉光分解為干涉譜信號，以及面陣相機(jī)，用于探測所述干涉譜信號并對所述干涉譜信號進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。
[0016]與【背景技術(shù)】相比，本發(fā)明具有的有益效果是: 1、通過使用OCT成像獲得具有深度分辨能力的復(fù)解析信號，相比于傳統(tǒng)的摩爾干涉檢測法，缺陷的圖像灰度信息與形貌信息是分開且互不影響的，可以更準(zhǔn)確地劃定缺陷的邊界以及測量玻璃表面形貌變化造成的光學(xué)畸變，從而更準(zhǔn)確地識別真?zhèn)稳毕荨?br>[0017]2、相比于傳統(tǒng)的摩爾干涉檢測法，通過OCT的干涉相位測量方法可以實(shí)現(xiàn)亞波長量級甚至納米級的深度分辨能量力，更高靈敏度和更高精度地測量玻璃表面形貌變化造成的光學(xué)畸變，從而可以識別更小尺寸的真?zhèn)稳毕?，具有更高的分辨能力?br>[0018]3、相比于傳統(tǒng)的OCT成像方法及其信號處理方法，基于復(fù)解析信號的與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)比較的方法，區(qū)分單一光學(xué)界面和復(fù)合光學(xué)界面，在復(fù)合光學(xué)界面高度差小于系統(tǒng)的深度分辨率的情況下仍然可以實(shí)現(xiàn)，從而可以在完全不影響傳統(tǒng)OCT成像功能和能力的條件下實(shí)現(xiàn)缺陷核心邊界的準(zhǔn)確劃定和真?zhèn)稳毕莸淖R別。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明的成像系統(tǒng)示意圖；
圖2是本發(fā)明的掃描示意圖；
圖3是本發(fā)明的算法處理流程圖；
圖4為本發(fā)明光束部分照射在玻璃表面部分照射在缺陷核心上示意圖；
圖5是本發(fā)明的邊界判定算法示意圖；
圖6是本發(fā)明的真?zhèn)稳毕葑R別算法示意圖。
[0020]圖1中:1、寬帶光源，2、