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CN114429444A - 接触透镜缺陷分析跟踪系统 - Google Patents

接触透镜缺陷分析跟踪系统 Download PDF

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CN114429444A
CN114429444A CN202111200256.3A CN202111200256A CN114429444A CN 114429444 A CN114429444 A CN 114429444A CN 202111200256 A CN202111200256 A CN 202111200256A CN 114429444 A CN114429444 A CN 114429444A
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camera
defects
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雅各布·宾·穆罕默德
陈美全
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EMAGE VISION Pte Ltd
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Abstract

一种用于检查接触透镜中的缺陷的手动检查系统和方法，包括：具有至少两个高分辨率摄像装置的图像获取系统；用于获取亮场图像的顶部照明光头；用于获取暗场图像的背光式照明模块；用于获取不同类型的亮场图像的至少其他背光式照明模块；用于改变适用于特定产品的测量器具的可互换机构；嵌入有多个光学滤波器以满足不同成像要求的旋转轮；第一摄像装置；第二摄像装置；玻璃模板或测量器具；柔性模板测量器具，作为可选叠加；用于定位接触透镜的XYZ台；在计算机上创建将几何信息和详细缺陷信息以及它们各自的位置信息制成表格的数据库；以及随后分析数据库图像以对制造过程得到校正动作，以提高接触透镜的质量和产量。

Description

接触透镜缺陷分析跟踪系统
技术领域
本发明涉及用于从放大图像中识别接触透镜中的缺陷并且随后存储按制造批号分类的接触透镜的图像中的特定缺陷区域以用于可追溯性和分析目的的系统和方法。更具体地，本发明涉及以下系统：该系统用于分类和制表接触透镜图像中的缺陷类型，例如划痕、气泡和其他制造缺陷以及与接触透镜的几何特性有关的变化，从而使得能够进行工艺监控以提高制造质量。
背景技术
本发明涉及手动检查过程中的质量保证过程中的检查系统和方法。更具体地，本发明涉及检查接触透镜的系统和方法，该系统和方法需要通过将可疑接触透镜放置在接触透镜保持器中并且使人类操作者能够进一步选择存在缺陷的关注区域以进行进一步分析来对可疑接触透镜进行详细检查。在自动化检查系统中，有缺陷的透镜通常被物理分离并且放置在托盘或其他形式的运输器具中。不合格的接触透镜可能具有需要分析的小缺陷或大缺陷。分析结果与制造过程操作者共享，制造过程操作者可以使用数据来微调或调整自动化检查系统的检查参数，以提高检查质量。制造商通常通过使用通常被称为光学检查投影仪的放大投影系统来采用手动检查，以使操作者能够识别自动化系统可能无法识别的缺陷。当前的手动检查系统使用亮场照明，而没有暗场照明的选项。尽管这样的方法是繁琐且耗时的，但是由人类检查的放大图像可以比自动化系统好得多地检测和分类某些类型的缺陷，尤其是在需要翻转透镜来检查非常细小的缺陷的情况下。此外，自动化系统识别缺陷并且一般地存储透镜的整个图像而不仅仅是关注区域。如果存在存储有缺陷图像的设施，则关注区域的分辨率通常与整个接触透镜图像相同。对一些接触透镜执行详细的样品检查是任何检查系统的重要方面，这是因为某些缺陷可能需要通过使用不同的校准参考模板进行进一步分析。某些类型的缺陷可能需要不同类型的参考模板来帮助进行特定测量，例如角度和距透镜中心的距离。在图像具有非常小的像差的位置处引入的不同模板有助于准确且可靠的检查。在工业中解决该需求的设备和方法是本发明的基础。
通常被接受的是需要手动检查，尤其是在某些缺陷没有被正确分类或即使使用自动化检查系统中的改进算法也无法检测的情况下。手动检查系统将帮助程序员将缺陷分类或重新分类至其各自的区域中，以不断提高和实现在其自动化系统中的最佳水平的检查质量。
系统和方法可以放大接触透镜并且将图像投影到与两个高分辨率摄像装置适当集成的大屏幕上，一个摄像装置用于在计算机上显示图像，另一摄像装置安装在旋转臂上以使得能够将摄像装置手动定位在放大图像的关注区域处，以使得能够使用暗场照明和亮场照明来捕获全部或部分图像，并且将所述全部或部分图像按不同的分类存储以供进一步分析。随后使用所分析的数据可以用于识别制造中的过程或任何其他问题并且采取纠正措施来解决这些问题是本发明的目的。
发明内容
下文中也被称为CL的接触透镜是用于安装在眼睛上以帮助校正与近视、远视和眼睛内的其他聚焦相关问题有关的视觉相关问题的装置。
在制造过程期间，接触透镜会出现若干缺陷，这些缺陷可能与所使用的聚合物的类型、聚合物可能受到的热效应、接触透镜与注塑模具的分离、美容透镜上的印刷等相关联。与制造过程结合的自动化检查系统通常被编程以去除随后放置在单独托盘中的任何识别的有缺陷透镜。随后由技术人员或有经验的操作者离线分析所选择的被认为良好的被检查透镜，技术人员或有经验的操作者然后手动将其检查结果制表，并且将结果报告给工艺工程师。所识别的任何缺陷将帮助工艺工程师随后调整自动化检查系统中的工艺参数，从而进一步优化和提高被检查透镜的质量。
在分析的过程期间，对于手动检查透镜的操作者来说出错是正常的，尤其是当使用光学比较器来识别缺陷的区域、位置和类型从而导致不正确的结论时。由于光学比较器特性的本质，使用当前方法识别的缺陷是繁琐和不方便的。无论是缺陷的尺寸、颜色、位置或是类型，缺陷的准确表示都是极其重要的，尤其是如果数据要用于校正制造过程时。数据中的任何错误都可能导致校正循环过程中的许多迭代，这可能是耗时的并且易于出错的。
一种用于检查接触透镜中的缺陷的手动检查系统和方法，包括：具有至少两个高分辨率摄像装置的图像获取系统；用于获取亮场图像的顶部照明光头；用于获取暗场图像的背光式照明模块；用于获取不同类型的亮场图像的至少其他背光式照明模块；用于改变适用于特定产品的测量器具的可互换机构；嵌入有多个光学滤波器以满足不同成像要求的旋转轮；第一摄像装置，用于在分束器处捕获该接触透镜的全视图；第二摄像装置，被适当地安装在旋转臂上以捕获在投影屏幕上观看时的选定缺陷区域的较高分辨率图像；玻璃模板或测量器具，被安装在合适的位置处以在投影屏幕上实现透镜和器具的叠加图像以进行测量；柔性模板测量器具，作为可选叠加，以代替玻璃模板，适当地安装在投影屏幕上，用于容易地测量接触透镜的缺陷和几何形状；用于定位接触透镜的XYZ台；在计算机上创建将几何信息和详细缺陷信息以及它们各自的位置信息制成表格的数据库；以及随后分析数据库图像以对制造过程得到校正动作，以提高接触透镜的质量和产量。
根据本发明，提供了一种接触透镜缺陷分析系统和方法，其包括：透镜图像获取块，该透镜图像获取块包括高分辨率摄像装置；前组透镜，该前组透镜被布置成通过分束器捕获弯曲透镜的图像；以及至少两组照明模块，该至少两组照明模块被设计成在可见光光谱下使用LED，以对检查中的透镜进行照明，第一组照明模块是在本文中被称为顶侧光头(light head)的顶部光头模块，并且至少第二组照明模块在本文中被称为背侧光头，包括在本文中被称为适当布置的暗场光头的至少三个照明模块。暗场光头对透镜的底部进行照明以产生透镜的暗场图像，第二照明模块即亮场光头对透镜进行照明以产生透镜的亮场图像。接触透镜缺陷分析检查系统使用后组透镜将叠加有校准的测量器具的图像的接触透镜的放大图像投影至大屏幕上，以使人类操作者清楚地观看缺陷。大屏幕是帮助使操作者的眼睛上的压力最小化的设备的重要元件。操作者在观看大屏幕上的图像并且随后决定捕获图像之后，按下计算机上的键以使用第一摄像装置捕获所选择的图像。分束器将光路分成两个光路，以产生两个无像差图像，其中一个由第一摄像装置捕获。另一无像差图像(主路径)继续传播通过后组透镜，以最终在大屏幕上创建放大的图像，并且随后由第二摄像装置捕获。如果操作者然后决定在大屏幕上观看的缺陷需要被进一步分类，则所提供的第二摄像装置被用于捕获缺陷周围的特定区域的图像。因此，在过程的结束时，缺陷的分类更准确、详细并且信息丰富，其具有批次可追溯性、批次代码和制造日期以及许多其他参数例如机器编号、操作者代码等。
本发明的一个目的是提供一种设备和方法，其使用后投影代替当前的前投影图像来容易地观看图像，以在投影在观看屏幕上的叠加有测量器具的图像的接触透镜的放大图像上可视地检测缺陷并且精确地测量缺陷的尺寸、位置和类型。与后投影不同，在前投影系统中观看到的图像由于照明障碍而妨碍操作者进行近的观看。
本发明的另一目的是提供用于创建缺陷的图像的数据库的设备和方法(使用适当地集成至第一摄像装置和第二摄像装置的图像获取系统)，其中整个接触透镜的图像由第一摄像装置捕获，并且缺陷的特定区域利用第二摄像装置捕获。通过使用分束器在中间阶段处捕获接触透镜的无像差图像。本发明的另一目的是提供用于利用至少一个暗场照明模块和至少一个亮场照明模块来手动检查适当地定位在透明小容器上的接触透镜的设备和方法。
本发明的一个目的是提供用于使用第二摄像装置手动检查接触透镜以捕获投影在屏幕上的图像的特定区域的设备和方法，这使得能够对缺陷进行更详细的分类。本发明的又一目的是提供集成有透明叠加物的设备，该透明叠加物用作测量器具，该测量器具可以针对不同的产品类型进行互换以使得能够测量接触透镜的几何特性。
本发明的又一目的是提供一种设备，该设备结合有大的观看屏幕以使人类操作者使用XY和Z工作台获得接触透镜的聚焦图像。聚焦图像对于精确测量是必要的。本发明的又一目的是提供适当地定位在第二组透镜后面以易于观看的大的观看屏幕。
本发明的其它特征和目的将根据下文中包括的优选实施方式的详细描述以及附图变得明显。
附图说明
参照示出本发明的布置的附图进一步描述本发明将是方便的。本领域技术人员将理解，本发明的其它布置也是可能的，因此附图的特殊性不应被理解为取代本发明的前述描述的一般性。
图1是根据本发明的光学照明和成像系统的图示。
图2示出了测量器具的典型采样。
图3示出了用亮场照明模块照明的接触透镜的图像。
图4示出了叠加有测量器具的图像的接触透镜的图像。
图5示出了不同型号的测量器具的采样。
具体实施方式
尽管本发明可应用于各种类型的光学透射部件，但将以接触透镜为例对其进行描述。
参照图1，根据本发明的构造的实施方式，示出了有助于分析和识别缺陷、像差、污染、变形和几何特性的系统，该系统包括至少一个图像获取模块、模拟观察屏幕、光学模块，包括顶部照明、底部照明(亮场)和另一底部照明(暗场)的多个照明模块、一对由玻璃或透明薄膜制成的测量器具以及安装在柔性旋转机架上的至少另一个图像获取模块。
图像获取模块包括连接到计算机10以用于图像捕获和存储的两个高分辨率摄像装置15和20。摄像装置20被定位在固定位置，而摄像装置15安装在旋转机架(未示出)上，该旋转机架沿不同方向25移动，以使操作者能够捕获屏幕60上所示的透镜35的图像的特定关注区域。摄像装置20被定位成通过分束器50捕获透镜35的中间图像。具有布置在圆盘周围的多个滤光器的圆盘33安装在旋转机构34上，以使操作者能够使用不同的滤光器来观察不同类型的缺陷而不改变任何光学设置或配置。
使用一对光学模块40和55来聚焦定位在透明小容器30上的透镜35的图像。
一对照明模块38、39能够捕获对于缺陷分析和分类目的有用的反对比图像(图3)，并且顶部亮场照明模块42能够对美容透镜进行精确的印刷和颜色检查。
安装在34上的旋转轮33，旋转机构可以是手动或机动系统，用于使多个滤光器31和32与光轴58一致地旋转。重要的是要注意，根据应用，更多的滤光器可以在轮33中实现，或者用具有不同组滤光器的另一轮来代替。为了说明的目的，仅示出了两个滤波器31和32。
可互换的测量器具通常也称为测量模板或器具45。器具45放置在中间图像平面处，以在透镜35的图像上产生叠加图像，并投影在屏幕60上，以及使用不具有光学透镜的摄像装置20来捕获中间图像。器具45可以互换以适应测量要求。图1中的位置57指示质量控制操作者的观看方向，而图4示出操作者可在屏幕60上观看的叠加图像的示例。62是可安装以测量图像中其它缺陷的另一种柔性模板。模板62可以是市售的柔性膜或校准玻璃板。
漫射器48被定位成使得它可以旋转进出，以使接触透镜35的亮场和暗场照明能够漫射。
图2表示图1中的典型测量器具45。
参照图3，图像70是接触透镜35的模拟图像，其中，亮场照明模块37打开。缺陷73和74表示接触透镜35中的撕裂。框75是缺陷73的放大视图。图像70还可以由摄像装置20通过分束器50捕获，以便存储在中央服务器或计算机10中。
图4是显示在图1的屏幕60上的接触透镜35的叠加图像和测量器具45的图案的图像的图示。重要的是要注意，图4所示的图像不存在测量器具62。在图1的屏幕60上显示的图4中的缺陷73和74可以进一步使用摄像装置15在不同的变焦水平下捕获，以存储在中央服务器或计算机10上用于进一步分析或分类。
图4是由在亮场照明模块37至39接通的情况下位于透明小容器30上的接触透镜35的图像70与图1中的测量器具45的图像叠加组成的叠置图像。
图4中的叠置图像70是透镜35和测量玻璃或膜45的叠置图像，这使得操作者能够测量位置信息例如缺陷73和74的尺寸、颜色、X和Y位置，以及几何信息例如接触透镜35的直径。
测量器具45是典型形式的市售器具之一。根据所需的测量的类型，可以使用几种其他类型的市售器具，例如图5所示的器具。
图5示出了测量器具90的另一模型，该测量器具90可以用图1中的器具45代替，以测量许多其他详细缺陷以用于分析并随后对制造处理实施校正。
参考图1，测量器具45是高精度器具，与测量器具62相比，该测量器具45能够非常精确地测量缺陷，其中，测量器具62放置在透明投影屏幕60附近，能够对接触透镜35中的缺陷进行粗略测量。根据检查要求，操作者可以选择使用器具45或器具62。这种布置实现了该设备的可扩展性以应用于除接触透镜之外的各种产品。任何需要检查的透明物体，例如玻璃透镜、塑料透镜、校准器具等，都可以由操作者有效且精确地检查。
缺陷图像及其相关联的全分辨率图像的数据库使得操作者能够研究、分析缺陷以及根据缺陷的类型来分类缺陷。这些结果还可以用于在自动机器上设置检查参数或对其进行微调，以使遗漏和过度去除(overkill)最小化，并随后实现最佳的质量控制水平。
虽然已经参考本发明的各种实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将能够在不脱离本发明的真实精神和范围的情况下对所描述的实施例进行修改。例如，照明模块可以用UV型照明、红外LED照明或激光照明代替，其可以比常见的可见LED照明更好地增强某些类型的缺陷。

Claims (7)

1.一种使用后投影对清洁美容接触透镜进行缺陷分析和跟踪的系统，所述系统包括：
玻璃透明小容器，所述玻璃透明小容器被弯曲成保持接触透镜；
一对照明模块，所述一对照明模块被定向成朝向所述透明小容器以用于背部和前部照明；
漫射器，所述漫射器被安装在水平旋转臂上以在需要时辅助漫射背光式照明；
旋转轮，所述旋转轮安装有至少两个光学滤波器；
第一光学模块，所述第一光学模块聚焦在所述接触透镜处以用于捕获无像差图像；
分束器，所述分束器分离光束以在一个级段用于通过计算机捕获所述图像，并且在第二级段用于将所述图像投影至观看屏幕；
第一摄像装置，所述第一摄像装置连接至计算机，在第一级段用于图像捕获，以及第二摄像装置，所述第二摄像装置在第二级段用于从所述观看屏幕捕获图像；
器具保持器，所述器具保持器用于安装由玻璃制成的精密校准件，所述精密校准件用于测量被检查物体的各种尺寸和缺陷；
第二光学模块，所述第二光学模块安装在所述校准器具之后，用于将所述接触透镜和所述器具上的校准图案的叠加图像投影至观看屏幕上；
大观看屏幕，所述图像投影在所述大观看屏幕上以精确测量所述接触透镜的各种特征。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括器具保持器，所述器具保持器的特征在于可互换机构，以容纳用于检查和测量不同类型的接触透镜的各种校准器具。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括第二摄像装置，所述第二摄像装置安装在旋转臂上，以人工地将所述第二摄像装置定位在所述观看屏幕的前面，以捕获接触透镜上的特定特征的放大图像。
4.一种使用后投影对清洁美容接触透镜进行缺陷分析和跟踪的方法，所述方法包括以下步骤：
用背光式照明和前光式照明来捕获被检查的所述接触透镜的图像；
在不同的时域处使照明模块动态地发生脉冲，以增强缺陷例如气泡、撕裂、划痕、包括批次信息的图案；
处理从第一摄像装置捕获的图像以识别关键特征并将所述关键特征标记至所述批次信息以用于跟踪目的；
通过将所述缺陷映射至所述批次信息来确定所述关键特征并创建数据库；
通过人工地将第二摄像装置定位成靠近所述观看屏幕上的已识别缺陷，触发所述第二摄像装置捕获在处理来自所述第一摄像装置的图像时所确定的关键缺陷的放大图像；
将所述放大图像合并并标记至指定的批次，并用关键缺陷列表及所述关键缺陷的放大区域增强所述数据库的有效性；
将制成表的结果和所述数据库传送至外部接口，或者打印所述制成表的结果和所述数据库，以供质量保证团队用于调整制造过程。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述特征或所述缺陷的测量包括改变测量器具以适应缺陷类型。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述特征或所述缺陷的测量包括针对特定缺陷类型在多个放大设置下捕获缺陷的图像。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述特征或所述缺陷的测量包括利用安装在旋转轮上的不同光学滤波器来增强接触透镜上的特征。
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