一种超白压花玻璃纹理激光测量方法及系统与流程

本发明涉及玻璃表面在线三维测量与机器视觉检测，尤其涉及一种超白压花玻璃纹理激光测量方法及系统。

背景技术：

1、超白压花玻璃通常采用连续输送生产，现有在线测量设备多使用单个激光三角测量头或单一视角获取玻璃表面轮廓，并依据单条轮廓直接计算峰谷高度、纹理周期和板面翘曲。

2、由于压花纹理的峰谷高度、纹理周期、局部轮廓与玻璃纵横弓形同时存在，单点或单视角数据难以区分纹理起伏和玻璃整体形变；同时超白玻璃透光率高，纹理斜面使表面反射方向发生变化，容易出现激光回波缺失、边缘轮廓失真以及不同批次测量结果不一致。

3、现有方法还缺少对双视角回波质量的逐点判定和对无效区的可追溯处理，趋势面尺度通常固定，无法随局部纹理周期变化，导致板面形变与纹理参数相互污染。

4、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的超白压花玻璃纹理激光测量方法及系统。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种超白压花玻璃纹理激光测量方法及系统，针对压花纹理与板面形变耦合以及方向性反射导致回波缺失的问题，提出双视角线激光共坐标采集、点级回波可信度状态机、周期驱动的趋势面拟合和趋势面与纹理残差分解的技术方案，使不同视角的有效信息得到互补利用，并对无效区和参数置信度进行同步记录，从而提高在线测量的连续性、可解释性和跨批一致性。

2、本发明提供了一种超白压花玻璃纹理激光测量方法，包括：

3、s1、在连续输送的超白压花玻璃上方布置第一线激光三角测量头和第二线激光三角测量头，使两者的入射方向和接收方向分别位于板面法线的相反侧，采集所述第一线激光三角测量头和所述第二线激光三角测量头输出的线轮廓，并利用输送编码器的位移脉冲将两组线轮廓映射到同一板面坐标系，得到共坐标的第一视角轮廓和第二视角轮廓；

4、s2、针对每一共坐标点，从所述第一视角轮廓和所述第二视角轮廓分别提取回波强度、饱和比例、条纹宽度、质心拟合残差、轮廓连续性以及经标定后的两视角校正高度差，根据上述特征生成点级回波可信度，并将共坐标点划分为双有效状态、单有效状态或双无效状态；对双有效状态的高度进行加权融合，对单有效状态的高度进行视角偏差修正，对双无效状态保留无效标记，得到具有点级可信度和有效性掩膜的初始面形貌；

5、s3、在所述初始面形貌的有效点上计算空间自相关或功率谱，得到局部压花周期和纹理方向，以所述局部压花周期确定板面趋势面的最小表达空间尺度，并以点级回波可信度作为拟合权重求解所述板面趋势面；

6、s4、将所述初始面形貌减去所述板面趋势面得到纹理残差，从所述板面趋势面提取纵向弓形、横向弓形和局部翘曲，从所述纹理残差提取峰谷高度、纹理周期和局部轮廓，并同步输出所述有效性掩膜和各参数的置信度。

7、可选的，s1包括：

8、在每块玻璃的测量周期内，通过短曝光与长曝光采集的回波、偏振分光结果以及板边参考轨的高度作为更新样本，分别修正第一线激光三角测量头和第二线激光三角测量头的零点、尺度、强度增益和相对外参，并将更新后的标定参数用于所述点级回波可信度和两视角校正高度差的计算。

9、可选的，s2包括：

10、所述点级回波可信度由多倾角标定样本建立的回波质量分布进行归一化得到，所述归一化至少包括对回波强度、饱和比例、条纹宽度、质心拟合残差和两视角校正高度差分别与对应标定分布的中位数及分位尺度进行比较，并将各比较结果合成为区间为0至1的可信度值；

11、进一步的，所述双有效状态要求两个视角的可信度与第一阈值之差均为非负，且第二阈值与两视角校正差值的绝对值之差为非负；

12、所述单有效状态包括一个视角的可信度与所述第一阈值之差为非负且另一个视角的可信度与所述第一阈值之差为负的情形，以及两个视角的可信度与所述第一阈值之差均为非负但第二阈值与两视角校正差值的绝对值之差为负时，对两个视角可信度进行数值排序并选择排序序号为第一的视角作为有效视角的情形；

13、所述双无效状态为两个视角的可信度与所述第一阈值之差均为负；

14、所述第一阈值和所述第二阈值由标定样本的回波质量分布及高度误差容限确定；

15、进一步的，对双有效状态的高度按照两个视角的点级回波可信度进行归一化加权，对单有效状态的高度按照该视角的标定高度偏差进行修正，并以相邻有效点的连续性检查结果抑制孤立跳变点；

16、所述初始面形貌中的每个点保留融合来源、修正来源或无效来源标签。

17、可选的，s3包括：

18、所述局部压花周期和纹理方向由滑动空间窗口内的自相关峰位置和功率谱主峰方向共同确定，只有当同一滑动空间窗口内的周期估计离散度不超过周期稳定阈值时，才使用该窗口的周期确定所述板面趋势面的最小表达空间尺度；

19、进一步的，所述板面趋势面采用分片曲面表示，所述分片曲面的节点间距不小于所述局部压花周期的第一预定倍数，且所述分片曲面的曲率半径不小于所述局部压花周期的第二预定倍数，并以点级回波可信度和周期稳定度的乘积作为拟合权重，以使所述板面趋势面表达玻璃整体形变而不表达单个压花纹理起伏；

20、进一步的，先利用有效点求解临时板面趋势面，并将初始面形貌减去所述临时板面趋势面得到临时纹理残差；

21、对步骤s2已划分并保留无效标记的双无效状态点进行恢复，恢复候选条件包括同一滑动空间窗口内的周期估计离散度与恢复阈值之差为非正且双无效点两侧存在对向视角有效邻域，所述恢复阈值与周期稳定阈值之差为非正并由标定样本确定；

22、以双无效点为中心沿纹理方向或板面坐标轴正负方向各取一个宽度为局部压花周期整数倍的邻域窗口，每个邻域窗口至少包含一个对应视角的有效点，且两个邻域窗口分别由第一视角和第二视角提供有效点，在满足所述恢复候选条件的区域内，从相隔整数个局部压花周期的同相位临时纹理残差以及所述两个邻域窗口分别生成第一预测值和第二预测值，并依据局部周期伸缩参数和临时板面趋势面坡度对所述第一预测值和所述第二预测值进行映射；

23、仅当两预测值的离散度不超过恢复离散阈值时生成带不确定度和来源标签的恢复点，将所述恢复点写回所述初始面形貌并更新所述有效性掩膜，利用写回后的初始面形貌重新求解板面趋势面和纹理残差，且峰值或谷值仅在对应位置存在原始有效点支撑时输出。

24、可选的，s4包括：

25、所述置信度包括点级回波可信度、纹理周期置信度和参数输出置信度；

26、所述参数输出置信度根据参与对应参数计算的有效点比例、点级回波可信度加权均值、周期稳定度以及恢复分支生成的恢复点不确定度中的至少两项确定，在未生成恢复点时不纳入所述恢复点不确定度，并在有效点比例不超过由标定样本确定的固定覆盖率阈值时将对应参数标记为不可用。

27、另一方面，本发明还提供一种超白压花玻璃纹理激光测量系统，包括：

28、轮廓采集模块，用于通过相对于板面法线位于相反侧的第一线激光三角测量头和第二线激光三角测量头采集线轮廓；

29、坐标映射模块，用于依据输送编码器的位移脉冲将两组线轮廓映射到同一板面坐标系；

30、可信度状态模块，用于提取两个视角的回波质量特征，生成点级回波可信度并划分双有效状态、单有效状态和双无效状态；

31、面形融合模块，用于按状态融合或修正两个视角的高度，形成带有效性掩膜的初始面形貌；

32、趋势面解算模块，用于依据局部压花周期确定板面趋势面的最小表达空间尺度并进行可信度加权拟合；

33、纹理参数输出模块，用于由板面趋势面和纹理残差分别输出板面形变参数、纹理参数、无效区和参数置信度。

34、本发明的有益效果是：

35、1、通过相反侧双视角线激光和点级回波可信度状态机，对双有效、单有效和双无效点分别融合、修正或标记，降低方向性反射造成的回波缺失和轮廓边缘失真。

36、2、通过由局部压花周期确定趋势面最小表达空间尺度，并以可信度加权拟合趋势面，使整体弓形和局部翘曲与纹理残差分离，减少纹理参数与板面形变之间的耦合误差。

37、3、通过无效区掩膜、恢复点来源标签、参数置信度以及每板标定更新，实现测量结果的可追溯输出和不同批次之间的稳定校正。