一种基于Mie散射检测玻璃内部气泡缺陷的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于玻璃缺陷无损检测领域，尤其设及一种基于Mie散射的平板玻璃内部 气泡缺陷的检测方法。
【背景技术】
[0002] 气泡是玻璃中能看见的气体形态，与玻璃烙体对比，气泡属于另一种物态，在浮法 玻璃中是种较难判断和解决的缺陷。气泡缺陷的存在，严重影响玻璃质量的提高。传统玻 璃探测技术一般有W下两种：第一种是人工抽样的检测方法，用强集中光源，透射玻璃样品 使其在屏幕上成像，与普通平板玻璃标准样板相比较，测量玻璃的缺陷，其缺点是受到人眼 分辨能力等主观因素的影响，且检测速度慢，自动化程度低；第二种是在线缺陷检测系统， 由光源背向照射玻璃表面，利用CCD获取缺陷图像，然后由计算机通过图像处理获得缺陷 的大小及二维位置，其关键问题就是图像处理的过程，信息采集后，寻找合适的算法处理图 像，其不同主要表现在图像的预处理，拼接，去噪，分割等过程。其缺点是不能直接得到缺陷 深度信息，且散射的作用使所成像与缺陷自身大小不完全一致，因此不能得到缺陷精确的 深度及大小信息。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种检测平板玻璃内部气泡缺陷的 方法。
[0004] 本发明的目的是通过W下技术方案来实现的：一种基于Mie散射检测玻璃内部气 泡缺陷的方法，包括W下步骤：
[0005] (1)将532皿单色激光器1的能量调至小于0. 5mW后，背光照射被测玻璃2,通过 CCD探测装置4采集被测玻璃2的散射光光强，得到散射光光强的灰度图像；
[0006] (2)对步骤1得到的灰度图像进行平滑及线性分环处理，利用李查逊外推加速法 对不同环形分布的强度积分，得到激光束通过玻璃内部气泡的散射光强随角度变化的分布 曲线A ;
[0007] (3)获得被测玻璃内部气泡的粒径大小，具体包括W下子步骤：
[000引 （3. 1)设定楠球粒子半焦距长度的初值a和长短轴之比的初值b，根据高斯光束对 楠球粒子的Mie散射理论得到理论上的楠球粒子的散射光强随角度变化的分布曲线B，作 为目标光强分布；
[0009] (3. 2)利用五点S次法对步骤2得到的分布曲线A进行平滑处理，将分布曲线A、B 的误差值作为目标参量，利用单纯形优化算法在分布曲线B的半焦距长度的初值a和长短 轴之比的初值b确定的目标区域内寻找半焦距长度和长短轴之比最优解，直至目标参量小 于设定阔值，最后得到的最优解即为楠球粒子的粒径数值；
[0010] (4)将被测玻璃在水平方向上移动距离Z，获得在该位置处的散射光光强的灰度 图像；通过步骤2所述方法计算该位置处的散射光强随角度变化的分布曲线C ;分布曲线 A、C的最大值连线与分布曲线A、C的第一极小值连线的交点即为被测玻璃内部气泡的深度 h，具体公式如下；
[0011]
【主权项】
1. 一种基于Mie散射检测玻璃内部气泡缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 将532nm单色激光器1的能量调至小于0. 5mW后，背光照射被测玻璃2,通过(XD 探测装置4采集被测玻璃2的散射光光强，得到散射光光强的灰度图像； (2) 对步骤1得到的灰度图像进行平滑及线性分环处理，利用李查逊外推加速法对不 同环形分布的强度积分，得到激光束通过玻璃内部气泡的散射光强随角度变化的分布曲线 A； (3) 获得被测玻璃内部气泡的粒径大小，具体包括以下子步骤： (3. 1)设定椭球粒子半焦距长度的初值a和长短轴之比的初值b，根据高斯光束对椭球 粒子的Mie散射理论得到理论上的椭球粒子的散射光强随角度变化的分布曲线B，作为目 标光强分布； (3. 2)利用五点三次法对步骤2得到的分布曲线A进行平滑处理，将分布曲线A、B的 误差值作为目标参量，利用单纯形优化算法在分布曲线B的半焦距长度的初值a和长短轴 之比的初值b确定的目标区域内寻找半焦距长度和长短轴之比最优解，直至目标参量小于 设定阈值，最后得到的最优解即为椭球粒子的粒径数值； (4) 将被测玻璃在水平方向上移动距离z，获得在该位置处的散射光光强的灰度图像； 通过步骤2所述方法计算该位置处的散射光强随角度变化的分布曲线C;分布曲线A、C的 最大值连线与分布曲线A、C的第一极小值连线的交点即为被测玻璃内部气泡的深度h，具 体公式如下：
其中，Z(l为CCD探测装置4初始位置时与被测玻璃2的距离，z为玻璃样品的移动距离，Xp12分别为分布曲线A、C的第一极小值位置。
【专利摘要】本发明公开了一种基于Mie散射检测玻璃内部气泡缺陷的方法，本发明利用Mie散射原理分析高斯光束经过玻璃内部气泡发生散射的过程，利用CCD探测装置探测到高斯光束经过玻璃内部气泡后散射灰度图像，经过平滑及线性分环计算出散射光强随角度变化的分布曲线，利用单纯形优化算法计算出气泡的粒径大小；并通过改变CCD探测装置的测量位置得到不同位置的光强分布图，根据光强分布极值位置计算出气泡的深度。本发明为玻璃内部气泡缺陷检测提供了一种高精度的无损检测方法，可实现玻璃内部微米及亚微米量级气泡粒径及深度的精确检测。
【IPC分类】G01N21-958, G01N21-49, G01B11-22
【公开号】CN104568990
【申请号】CN201510014535
【发明人】张赛, 汪凯巍, 王晨, 茹锋
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月10日