BE1019646A3 - Systeme d'inspection et procede d'imagerie haute vitesse. - Google Patents
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Abstract
La présente invention porte sur un procédé et sur un système d'inspection, le système d'inspection comprenant une caméra (330) comprenant de multiples pixels ayant une largeur de pixel; une platine mécanique (310), pour l'introduction d'un mouvement entre un objet inspecté (300) et une optique (320) du système d'inspection; l'objet inspecté (300) étant attendu de déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à la largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel; un module d'éclairement (317) et une optique (320) pour l'éclairement de parties inspectées de l'objet inspecté (300) et pour diriger une lumière des parties inspectées vers la caméra (330); et la caméra (330) étant agencée pour acquérir de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement.
Description
SYSTEME D'INSPECTION ET PROCEDE D'IMAGERIE HAUTE VITESSE
Dans le domaine de l'inspection optique automatique de cartes de circuits imprimés (PCB), de tranches et autres pièces à travailler électroniques (ainsi qu'éventuellement d'autres systèmes d'inspection optique), des techniques de balayage linéaire sont habituellement utilisées.
Un appareil de balayage linéaire classique comprend une caméra à balayage linéaire, une carte d'acquisition, un processeur (par exemple un ordinateur personnel (PC), qui peut comprendre des composants supplémentaires tels qu'un moniteur, etc.), une optique, un dispositif d'éclairement, une platine de déplacement d'objet et une unité de commande de mouvement matérielle.
La formation d'image en deux dimensions par balayage linéaire repose sur un mouvement d'objet balayé. L'horloge de caméra et, par conséquent, la période de lecture de ligne de caméra, sont synchronisées avec la position d'objet mobile équivalent en taille de pixel, qui à son tour est régie par le signal de commande de mouvement programmable (PEG) provenant d'un codeur d'emplacement. La période d'exposition peut être soit fixée, soit programmable (de manière externe ou interne). L'essence de l'approche classique est que le PEG unique correspond à l'unique lecture de caméra, à savoir l'unique échantillonnage linéaire, et par conséquent, à l'unique acquisition d'image, par exemple comme illustré sur la Figure 1.
La Figure 1 est un diagramme de temporisation qui représente trois images 20, 22 et 24 qui sont obtenues durant trois cycles d'horloge de caméra différents 10, 12 et 14 - chaque cycle d'horloge de caméra est légèrement plus long qu'une période d'exposition de caméra. La lecture des images à partir de la caméra est réalisée d'une manière en pipeline - les images obtenues durant la ième période d'exposition de caméra sont émises pendant la (i+l)ème période d'exposition de caméra. La Figure 1 représente également trois impulsions du signal PEG dénotées PEG(i-l), PEG(i) et PEG(i + 1) .
Ces images non superposées forment une image en deux dimensions de l'objet inspecté.
L'axe longitudinal de la caméra est dénommé direction de caméra ou axe X, tandis que la direction de balayage est dénommée axe Y.
Les signaux PEG peuvent être générés dans des intervalles de temporisation fixes ou après que l'objet inspecté s'est déplacé d'une distance fixe.
Les caractéristiques principales des approches d'acquisition d'image classiques mentionnées ci-dessus sont : (i) Résolution géométrique. La résolution de direction de caméra (axe X) est définie par la dimension du pixel de la caméra et l'agrandissement optique fourni par l'optique. La résolution de direction de balayage (axe Y) est définie par la période de ligne de caméra (camera line period) qui est complètement synchronisée avec les signaux PEG générés par le codeur d'objet mobile.
(ii) Qualité d'image. La netteté d'axe X (X-MTF) est influencée de manière significative par le bruit de caméra de lecture et d'échantillonnage. La netteté d'axe Y (Y-MTF) est principalement déterminée par le rapport entre les périodes de ligne et l'exposition.
(iii) Le signal de niveau de gris de l'image brute est déterminé par la sensibilité de caméra et la période d'exposition choisie (étant données des conditions constantes de réflectance/transmittance et d'éclairement d'objet) .
(iv) Dimension d'informations : Une ligne unique fournit une information de dimension unique par pixel d'obj et.
La technique d'acquisition décrite ci-dessus présente (i) un impact important du bruit d'échantillonnage numérique, en particulier à la fréquence spatiale élevée ; (ii) une fonction de transfert de modulation (MTF) significativement abaissée à la fréquence spatiale élevée ; et (iii) un rapport signal sur bruit comparativement faible dans des conditions d'éclairement faibles en raison d'une séparation significative du bruit lu.
Il existe par conséquent un besoin pour des systèmes et des procédés qui amélioreraient la qualité d'image sans changer une résolution géométrique et/ou un débit de balayage. Une amélioration est souhaitée, entre autres, dans les paramètres suivants :
Netteté d'image, visualisation de minuscules défauts, rapport signal sur bruit sous des conditions d'éclairement faibles et stabilité d'image.
Selon un mode de réalisation, l'invention porte sur un système d'inspection. Le système d'inspection peut comprendre une caméra ; une platine mécanique, pour introduire un mouvement entre un objet inspecté et une optique du système d'inspection ; l'objet inspecté étant attendu se déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel ; un module d'éclairement et une optique pour l'éclairement de parties inspectées de l'objet inspecté et pour diriger une lumière des parties inspectées vers la caméra ; et la caméra pouvant être agencée de manière à acquérir de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement.
Le système d'inspection peut comprendre une unité de traitement d'image pour traiter les images acquises de façon à fournir des images traitées ; et une unité de détection de défaut pour détecter des défauts sur la base d'un traitement des images traitées.
L'unité de traitement d'image peut fusionner différentes images acquises obtenues pendant une unique période de mouvement de pixel.
L'unité de traitement d'image peut générer de multiples images traitées, chaque image traitée comprenant des images acquises obtenues pendant différentes périodes de mouvement de pixel, chacune des images acquises étant obtenue à une même différence de temporisation à partir d'un début de la période de mouvement de pixel durant laquelle l'image acquise a été obtenue.
Le module d'éclairement peut être agencé de façon à réaliser au moins une modification d'au moins une caractéristique d'éclairement pendant chaque période de mouvement de pixel.
Le module d'éclairement peut être agencé de façon à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde.
Le système d'inspection peut en outre être apte à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par un angle d'incidence.
Le module d'éclairement peut être agencé de façon à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde et l'angle d'incidence.
La caméra peut être agencée de façon à obtenir au moins trois images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel.
La platine mécanique peut être agencée pour déplacer l'objet inspecté par un mouvement qui est caractérisé par des variations de vitesse ; et le système d'inspection peut en outre comprendre : un générateur de signaux, pour générer des impulsions de déclenchement à une fréquence fixe indépendamment des variations de vitesse ; un générateur d'emplacement de platine mécanique, pour fournir des informations d'emplacement indicatives d'un emplacement de la platine mécanique à des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement ; la caméra pouvant être agencée de façon à obtenir des images acquises en réponse aux impulsions de déclenchement ; et l'unité de traitement d'image pouvant être agencée pour associer des informations d'emplacement aux images acquises.
Selon un mode de réalisation, l'invention porte sur un procédé. Le procédé peut comprendre l'introduction d'un mouvement entre un objet inspecté et une optique d'un système d'inspection ; l'objet inspecté étant attendu se déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel ; l'éclairement des parties inspectées de l'objet inspecté et la direction d'une lumière des parties inspectées vers une caméra ; et l'acquisition, par la caméra qui a des pixels d'une largeur de pixel, de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement.
Le procédé peut comprendre le traitement des images acquises pour fournir des images traitées ; et la détection de défauts sur la base d'un traitement des images traitées.
Le procédé peut comprendre la fusion de différentes images acquises obtenues pendant une unique période de mouvement de pixel.
Le procédé peut comprendre la génération de multiples images traitées, chaque image traitée comprenant des images acquises obtenues pendant différentes périodes de mouvement de pixel, chacune des images acquises étant obtenue à une même différence de temporisation à partir d'un début de la période de mouvement de pixel durant laquelle l'image acquise a été obtenue.
Le procédé peut comprendre la réalisation d'au moins une modification d'au moins une caractéristique d'éclairement durant chaque période de mouvement de pixel.
Le procédé peut comprendre l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde.
Le procédé peut comprendre l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par un angle d'incidence.
Le procédé peut comprendre l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde et un angle d'incidence.
Le procédé peut comprendre l'obtention d'au moins trois images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel.
Le procédé peut comprendre le déplacement de l'objet inspecté par un mouvement qui est caractérisé par des variations de vitesse ; le procédé pouvant également comprendre la génération d'impulsions de déclenchement à une fréquence fixe indépendamment des variations de vitesse ; la fourniture d'informations d'emplacement indicatives d'un emplacement de la platine mécanique en des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement ; l'obtention d'images acquises en réponse aux impulsions de déclenchement ; et l'association d'informations d'emplacement aux images acquises.
La présente invention a donc pour objet un système d'inspection, comprenant : — une caméra ; — une platine mécanique, pour introduire un mouvement entre un objet inspecté et une optique du système d'inspection ; l'objet inspecté étant attendu se déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel ; — un module d'éclairement et une optique pour l'éclairement de parties inspectées de l'objet inspecté et pour diriger une lumière des parties inspectées vers la caméra ; et caractérisé par le fait que la caméra est agencée pour acquérir de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement.
Le système peut comprendre en outre : une unité de traitement d'image pour traiter les images acquises de façon à fournir des images traitées ; et une unité de détection de défaut pour détecter des défauts sur la base d'un traitement des images traitées.
L'unité de traitement d'image peut fusionner différentes images acquises obtenues pendant une unique période de mouvement de pixel.
L'unité de traitement d'image peut générer de multiples images traitées, chaque image traitée comprenant des images acquises obtenues pendant différentes périodes de mouvement de pixel, chacune des images acquises étant obtenue à une même différence de temporisation à partir d'un début de la période de mouvement de pixel durant laquelle l'image acquise a été obtenue.
Le module d'éclairement peut être agencé pour réaliser au moins une modification d'au moins une caractéristique d'éclairement pendant chaque période de mouvement de pixel.
Le module d'éclairement peut être agencé de façon à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde.
Le système peut être apte en outre à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par un angle d'incidence.
Le module d'éclairement peut être agencé de façon à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté par des faisceau lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde et par un angle d'incidence.
La caméra peut être agencée de façon à obtenir au moins trois images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel.
La platine mécanique peut être agencée pour déplacer l'objet inspecté par un mouvement qui est caractérisé par des variations de vitesse ; le système d'inspection comprenant en outre : — un générateur de signaux, pour générer des impulsions de déclenchement à une fréquence fixe indépendamment des variations de vitesse ; — un générateur d'emplacement de platine mécanique, pour fournir des informations d'emplacement indicatives d'un emplacement de la platine mécanique à des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement ; — la caméra étant agencée de façon à obtenir des images acquises en réponse aux impulsions de déclenchement ; et — l'unité de traitement d'image étant agencée de façon à associer des informations d'emplacement aux images acquises.
La présente invention a également pour objet un procédé d'inspection, caractérisé par le fait qu'il comprend : — l'introduction d'un mouvement entre un objet inspecté et une optique d'un système d'inspection ; l'objet inspecté étant attendu se déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel ; — l'éclairement de parties inspectées de l'objet inspecté et la direction d'une lumière des parties inspectées vers une caméra ; et — l'acquisition, par la caméra qui a des pixels d'une largeur de pixel, de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement.
Le procédé peut comprendre en outre le traitement des images acquises pour fournir des images traitées ; et la détection de défauts sur la base d'un traitement des images traitées.
Le procédé peut comprendre en outre la fusion de différentes images acquises obtenues pendant une unique période de mouvement de pixel.
Le procédé peut comprendre en outre la génération de multiples images traitées, chaque image traitée comprenant des images acquises obtenues pendant différentes périodes de mouvement de pixel, chacune des images acquises étant obtenue à une même différence de temporisation à partir d'un début de la période de mouvement de pixel durant laquelle l'image acquise a été obtenue.
Le procédé peut comprendre en outre la réalisation d'au moins une modification d'au moins une caractéristique d'éclairement pendant chaque période de mouvement de pixel.
Le procédé peut comprendre en outre l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde.
Le procédé peut comprendre en outre l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par un angle d'incidence.
Le procédé peut comprendre en outre l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde et un angle d'incidence.
Le procédé peut comprendre en outre l'obtention d'au moins trois images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel.
Le procédé peut comprendre en outre le déplacement de l'objet inspecté par un mouvement qui est caractérisé par des variations de vitesse ; le procédé comprenant en outre : — la génération d'impulsions de déclenchement à une fréquence fixe indépendamment des variations de vitesse ; — la fourniture d'informations d'emplacement indicatives d'un emplacement de la platine mécanique à des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement ; — l'obtention d'images acquises en réponse aux impulsions de déclenchement ; et — l'association des informations d'emplacement aux images acquises.
L'objet de la présente invention est particulièrement précisé dans la description. L'invention, cependant, à la fois en ce qui concerne l'organisation et le procédé de fonctionnement, ainsi que les objectifs, caractéristiques et avantages de celle-ci, sera mieux comprise en référence à la description détaillée suivante prise conjointement avec les dessins annexés.
La Figure 1 est un diagramme de temporisation qui représente trois images qui sont obtenues pendant trois cycles d'horloge de caméra différents ; la Figure 2 représente trois images acquises qui sont acquises pendant une unique période de mouvement de pixel, selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 3 représente un motif de test, des images acquises, et des images numérisées selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 4 représente une unité de processeur d'image qui réalise une moyenne des trois images acquises acquises pour chaque PMP pour fournir une unique image traitée par PMP ; la Figure 5 représente un système d'inspection qui génère des images acquises rouge, verte et bleue, selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 6 représente un système d'inspection qui modifie l'angle d'éclairement, selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 7 représente un procédé d'inspection, selon un mode de réalisation de l'invention ; la Figure 8 représente une étape d'éclairement d'un objet inspecté, selon un mode de réalisation de l'invention ; et la Figure 9 représente un système d'inspection, selon un mode de réalisation de l'invention.
Il sera apprécié que pour des raisons de simplicité et de clarté d'illustration, des éléments représentés sur les Figures n'ont pas nécessairement été dessinés à l'échelle. Par exemple, les dimensions de certains des éléments peuvent être exagérées par rapport à d'autres éléments pour des raisons de clarté. De plus, lorsque ceci est considéré comme étant approprié, des chiffres de référence peuvent être répétés parmi les
Figures pour indiquer des éléments correspondants ou analogues.
Dans la description détaillée suivante, de nombreux détails spécifiques sont énoncés afin de permettre une compréhension approfondie de l'invention. Cependant, il sera compris par l'homme du métier que la présente invention peut être mise en pratique sans ces détails spécifiques. Dans d'autres exemples, des procédés, procédures et composants bien connus n'ont pas été décrits en détail de façon à ne pas obscurcir la présente invention.
Le terme période de mouvement de pixel (PMP) désigne une période durant laquelle un objet inspecté est déplacé par rapport à une optique (ou caméra) du système d'inspection d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel. Il est à noter qu'au moins l'un parmi l'objet inspecté, l'optique et la caméra peut être déplacé. La largeur de pixel est la dimension (largeur) d'un pixel agrandi optiquement de la caméra le long d'une direction de balayage de caméra. Ainsi, si le capteur a des pixels qui ont une largeur de X microns et que l'agrandissement de l'optique disposée entre le capteur et l'objet inspecté est Y, alors la largeur de pixel est de X/Y microns.
De nouveaux systèmes et de nouveaux procédés pour l'acquisition d'image sont divulgués et peuvent être utilisés pour l'inspection optique, en particulier - à titre d'exemple - un circuit électronique tel qu'une carte de circuits imprimés, une tranche, etc.
Les systèmes et procédés mettent en œuvre un balayage multiple : un mouvement de l'objet inspecté est synchronisé avec une période de ligne d'une caméra dans un mode spécial : n images acquises sont acquises par période unique de mouvement de pixel (par exemple pour chaque cycle PEG) . Il est à noter que les systèmes et le procédé ne génèrent pas nécessairement un signal PEG ou ne déclenchent pas nécessairement l'acquisition d'images en fonction d'une génération de signal PEG.
Les systèmes et les procédés peuvent satisfaire à l'équation suivante : n*EP < n*LP < PMP, où : EP est la période d'exposition de caméra (période durant laquelle la caméra est ouverte pour obtenir un rayonnement afin de générer une unique image acquise) ; LP est la période de ligne de caméra - qui peut être égale à (ou plus grande que) EP, PMP est la période de mouvement de pixel ; et n est le nombre de multiples images acquises (nombre d'images acquises, acquises par PMP).
Si n images acquises sont acquises par PMP, alors ces n images acquises peuvent être vues comme un ensemble de multiples n images acquises et peuvent être utilisées pour la formation d'une image traitée à n dimensions. Par exemple, pendant une PMP, trois images acquises peuvent être acquises - une image acquise rouge, une image acquise verte et une image acquise bleue (par application d'une séquence d'éclairement rouge, d'éclairement vert et d'éclairement bleu) ensuite ces trois images acquises (ainsi que des images acquises pendant PMP additionnelles) peuvent être traitées pour produire une unique image traitée en trois dimensions (ou trois images traitées à une seule dimension). Ceci s'applique également pour n > 3 images acquises multispectrales.
Les images acquises peuvent également être traitées tout en étant soumises à une certaine réduction de données n -> m, où n > m, pour fournir une image traitée de dimension moindre avec les propriétés prescrites. Par exemple, n images acquises peuvent être réduites par le fait de faire la moyenne sur une image traitée (synthétique) unique avec une plage dynamique plus large, moins de bruit et une netteté plus élevée. Dans ce cas m = 1.
Habituellement, plus n est élevé (le nombre de multiples images acquises par unique PMP) et plus le rapport de réduction de données est élevé (par exemple n -> 1), plus une meilleure qualité d'image (netteté, rapport signal sur bruit et visualisation de minuscules défauts) peut être atteinte.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'invention porte sur un procédé pour l'inspection (et/ou 1'imagerie).
Le procédé comprend le balayage de multiples parties (n) d'un objet inspecté par unique PMP. Ceci peut comprendre la réception d'un unique PEG de codeur, et en réponse l'obtention de multiples images acquises (par exemple - par balayage de multiples lignes), la réception des PEG de codeur et le balayage étant réitérés. Le procédé peut également comprendre l'émission de PEG, par exemple en réponse à des informations de temporisation et/ou à d'autres types d'informations (par exemple un capteur de position de caméra). L'émission peut être effectuée de manière appropriée par un codeur de commande de mouvement du système, par une unité externe, etc. Il est à noter que l'acquisition de multiples images peut être déclenchée par des signaux autres que les signaux de PEG.
Selon un mode de réalisation de l'invention, pour chaque PMP le procédé comprend l'obtention par une caméra à balayage linéaire, de n images acquises par balayage linéaire de parties de l'objet inspecté.
Les images acquises peuvent être obtenues et traitées pour fournir une ou plusieurs (m) images traitées. Une unique image traitée peut comprendre jusqu'à m x n images acquises, où m est le nombre d'images traitées par PEG unique, et n est le nombre de signaux PEG générés par le codeur de commande de mouvement ou le nombre de PMP attribuées pour l'obtention des images acquises qui forment la base de l'image traitée.
Le procédé peut se poursuivre avec le transfert de chaque ensemble d'images acquises (qui peuvent éventuellement se superposer partiellement entre elles) Vers une unité dé traitement d'image (soit le même système soit un système externe).
Le procédé peut se poursuivre avec la génération (par exemple par l'unité de traitement d'image) d'au moins une image traitée de l'objet inspecté (ou de parties de celui-ci) en réponse aux images acquises. Dans divers modes de réalisation de l'invention, divers types d'images et de procédés pour la génération de celles-ci peuvent être mis en œuvre.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé peut se poursuivre avec la détection, en réponse à la au moins une image traitée, de défauts dans l'objet inspecté (par exemple une tranche, une tranche en dés, une carte de circuits imprimés, etc.), par exemple dans un système d'inspection.
La Figure 2 représente trois images acquises qui sont acquises pendant une unique période de mouvement de pixel, selon un mode de réalisation de l'invention. Par exemple, pendant une première PMP 10, trois images acquises 71, 72 et 73 sont acquises. Il y a une superposition de 2/3 pixels entre deux images acquises adjacentes. Les images acquises sont acquises à chaque période de ligne 70 qui est d'un tiers de la PMP.
Généralement, lorsque n images sont acquises par PMP, il peut y avoir une superposition d'environ (n-l)/n pixels entre deux images adjacentes.
Encore pour un autre exemple, pendant une seconde PMP 12, trois images acquises 74, 75 et 76 sont acquises. Il y a une superposition de 2/3 pixels entre deux images acquises adjacentes. Les images acquises sont acquises à chaque période de ligne 70 qui est d'un tiers de la PMP.
La Figure 2 représente également des images acquises qui sont traitées pour fournir des images traitées qui sont formées à partir d'images acquises ne se superposant pas (ou se superposant à peine).
La première image acquise (71, 74, 77) de chaque PMP peut être traitée pour former une première image traitée 81. La deuxième image acquise (72, 75, 78) de chaque PMP peut être traitée pour former une deuxième image traitée 82. La troisième image acquise (73, 76, 79) de chaque PMP peut être traitée pour former une troisième image traitée 83.
En variante, des images acquises peuvent être traitées pour fournir des images traitées qui comprennent des images acquises qui comprennent des superpositions importantes. Ainsi, une unique image traitée peut être générée par PMP par la moyenne de toutes les images acquises durant la PMP - comme représenté par les images traitées 91, 92 et 93.
Il est à noter que d'autres combinaisons et procédés de traitement d'images acquises peuvent être obtenus. Par exemple, des images traitées peuvent être obtenues par traitement d'images acquises qui se superposent plus ou moins.
Selon divers modes de réalisation de l'invention, un traitement d'image peut être effectué dans un ou plusieurs des emplacements suivants : à l'intérieur de la caméra (par exemple, de manière similaire à une partie d'unité de traitement d'image programmable de « caméra intelligente ») ; à l'intérieur d'une carte d'acquisition, de manière externe à la caméra, etc.
Dans des systèmes et des procédés selon l'invention, la caméra travaille à une fréquence plus élevée qu'une horloge de réglage de système qui détermine la PMP, de façon à fournir de multiples échantillonnages du même objet pour chaque PMP.
La Figure 3 représente un motif de test 100, des images acquises 104, 111 à 113 et des images numérisées 106 et 116 selon un mode de réalisation de l'invention.
Un motif de test 100 comprend une séquence de bandes noires et blanches. Une image numérique idéale 102 représente une image numérisée idéale du motif de test, l'image numérisée idéale alternant entre un niveau maximal et un niveau minimal.
Une caméra génère une image acquise 104 qui comprend une diversité de bandes de niveau de gris -comprenant des bandes blanches, des bandes noires et des bandes grises de différentes valeurs. Les différences entre l'image numérique idéale 102 et l'image acquise 104 peuvent contribuer aux bruits et à l'imperfection du procédé d'acquisition d'image. Un graphique 106 illustre les niveaux de gris de l'image acquise 104. Il s'écarte grandement de l'image numérique idéale 102.
Selon un mode de réalisation de l'invention, une caméra peut obtenir trois images acquises 111 à 113, chacune comprenant une variété de bandes de niveau de gris - comprenant des bandes blanches, des bandes noires et des bandes grises de différentes valeurs. On effectue une moyenne de l'ensemble des trois images acquises 111 à 113 et un graphique 116 représente les niveaux de gris de l'image de moyenne. Le graphique 116 est plus proche de l'image numérique idéale 102 par comparaison avec le graphique 106.
La Figure 4 représente une unité de traitement d'image 340 et trois tampons 331 à 333, chaque tampon recevant une unique image acquise par PMP. L'unité de traitement d'image 340 récupère les images acquises et effectue les moyennes des trois images acquises (par exemple, les images acquises 71-73) qui sont acquises pour chaque PMP pour fournir une unique image traitée par PMP telle qu'une image traitée 91. Ainsi, une moyenne est effectuée pour chaque ensemble de trois images acquises (71-73), (74-76) et (77-79) pour fournir une unique image traitée, telle qu'une image traitée 91. Une PMP peut être égale à 90 ßs, la période de balayage linéaire de caméra peut être égale à 30 μβ et la période d'exposition peut être égale à 29,7 μβ.
L'unité de traitement d'image 340 peut être mise en œuvre, à titre d'exemple, sur un ALTERA graphique, une CPU (unité centrale de traitement), une GPU (unité de traitement graphique) ou n'importe quel type de processeur ou ASIC.
Selon divers modes de réalisation de l'invention, des conditions optiques (telles que, mais sans y être limitées, un angle d'incidence, un spectre, une forme de faisceau lumineux, un profil d'intensité de faisceau lumineux, un angle de collecte, une atténuation et analogues), peuvent être fixées pendant chaque PMP, peuvent être changées d'une PMP à une autre ou peuvent être changées (une ou plusieurs fois) par PMP.
La Figure 5 représente un système d'inspection qui génère des images acquises rouges, vertes et bleues, en fonction d'un mode de réalisation de l'invention. La Figure 5 comprend également un diagramme de temporisation qui représente l'acquisition d'images acquises rouges, bleues et vertes.
L'objet inspecté 300 est positionné sur une platine mécanique 310 et se déplace le long d'un axe horizontal. Le mouvement de la platine mécanique 310 peut être surveillé par un codeur 315 qui peut générer un PEG pour chaque PMP. Le système d'inspection peut assurer une synchronisation entre le PEG et l'acquisition d'images obtenues ou en variante commander la temporisation de l'acquisition d'image par un contrôleur 318.
La Figure 5 représente le contrôleur 318 étant couplé à un générateur de signaux 319 qui peut délivrer des impulsions de déclenchement dans des intervalles de temporisation fixes. Le contrôleur 318 peut, en outre ou en variante, recevoir des PEG ou des informations d'emplacement à partir d'un générateur de positionnement de platine mécanique tel qu'un codeur 315. Les informations d'emplacement indiquent un emplacement de la platine mécanique 310 en des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement.
L'objet inspecté 300 est éclairé de manière répétée par une séquence d'une impulsion rouge 301, d'une impulsion verte 302 et d'une impulsion bleue 303. Cet éclairement amène la caméra 330 à acquérir des images acquises rouges, des images acquises vertes et des images acquises bleues. Ces images acquises peuvent être envoyées vers différents tampons 331 à 333. On peut accéder à ces tampons par une unité de traitement d'image 340. L'unité de traitement d'image 340 est couplée à une unité de détection de défaut 350. Il est à noter que l'unité de traitement d'image 340 et l'unité de détection de défaut 350 peuvent être intégrées.
La Figure 5 représente trois séquences de ces impulsions par PMP. Ainsi, les images acquises 341 à 349 sont acquises par une unique PMP - une image par période de balayage linéaire de caméra 340. Les images acquises 341, 344 et 347 sont des images acquises rouges, les images acquises 342, 345 et 348 sont des images acquises vertes, et les images acquises 343, 346 et 349 sont des images acquises bleues.
Il est à noter que seulement une séquence rouge, verte et bleue (RVB) , deux séquences RVB ou plus de trois séquences RVB peuvent être générées par PMP.
Il est à noter que bien que la Figure 5 représente chacune des impulsions lumineuses rouges, bleues ou vertes comme étant générées d'une manière non chevauchante, différentes combinaisons (éclairement simultané par des impulsions de deux couleurs) peuvent être appliquées.
Il est en outre à noter qu'au lieu d'utiliser différentes impulsions lumineuses, différents filtres (ou un filtre configurable) peuvent être utilisés pour filtrer différentes composantes spectrales de lumière.
Il est en outre à noter que bien que l'optique 320 est représentée comme étant parallèle à l'objet inspecté ceci n'est pas nécessairement le cas. L'optique 320 peut comprendre une lentille d'objectif classique, un réseau d'imagerie de réfléchissant.
La caméra 33 0 peut être une caméra à balayage linéaire ou une caméra de zone. Elle peut obtenir de multiples images acquises par PMP et peut émettre ces multiples images obtenues par PMP. La caméra peut réaliser certaines formes de traitement (telles qu'un filtrage, une moyenne, une compression et analogues) sur les images acquises avant l'émission de ces images. La caméra 330 peut comprendre un réseau de capteurs CCD ou de capteurs CMOS, et peut comprendre de multiples lignes (par exemple, elle peut comprendre une ligne de capteurs rouge, une ligne de capteurs verte et une ligne de capteurs bleue) et peut être une caméra TDI (à intégration de retard temporel) ou n'importe quelle caméra réseau fonctionnant dans un mode de balayage linéaire.
La Figure 6 représente un système d'inspection qui modifie l'angle d'éclairement, selon un mode de réalisation de l'invention. La Figure 6 comprend également un diagramme de temporisation.
Un système d'inspection de la Figure 6 diffère d'un système d'inspection de la Figure 5 par la manière selon laquelle il éclaire l'objet inspecté 300.
Le système d'inspection de la Figure 6 éclaire l'objet inspecté 300 par une séquence (a) d'un éclairement sur axe 351 (par exemple une incidence normale) pour fournir une image acquise sur l'axe telle que 371, 374, et 377, (b) d'un éclairement hors axe gauche 352 pour fournir des images hors axe gauche telles que 372, 375 et 378, et (c) d'un éclairement hors axe droit 353 pour fournir des images hors axe droit telles que 373, 376 et 379.
La Figure 6 représente trois séquences de ces impulsions par PMP. Ainsi, les images acquises 371-379 sont acquises par une unique PMP -une image par période de balayage linéaire de caméra 370.
Il est à noter que seulement une séquence, deux séquences ou plus de trois séquences peuvent être générées par PMP.
Il est à noter que bien que la Figure 6 représente des impulsions d'éclairement 351, 352 et 353 comme étant générées d'une manière non chevauchante, différentes combinaisons (éclairement simultané par des impulsions de différents angles d'éclairement) peuvent être appliquées.
Il est en à outre noter que, en relation avec les Figures 5 et 6, différentes combinaisons d'angles d'éclairement, de spectre d'éclairement ou de collecte peuvent être utilisées.
N'importe lequel des systèmes d'inspection des Figures 5 et 6 peut comprendre un module d'éclairement 317 qui peut appliquer un éclairement pulsé ou un éclairement continu (CC) . Un module d'éclairement peut comprendre une ou plusieurs sources de lumière. Différentes sources de lumière peuvent différer entre elles par leur spectre d'éclairement, leur intensité, leur phase, leur angle et analogues. Par exemple, le module d'éclairement 317 peut avoir une source de lumière rouge, une source de lumière bleue et une source de lumière verte ou un ensemble de filtres configurables qui filtrent un éclairement rouge, bleu ou vert. Ceci peut également s'appliquer mutatis mutandis au module d'éclairement.
Généralement, différentes images acquises peuvent comprendre des informations physiques complémentaires de l'objet inspecté de n'importe quelle nature : multispectrale, polarisation, vision en 3D, propriétés de réflectance (fonction de distribution de réflectance bidirectionnelle).
La Figure 9 représente un système d'inspection qui acquiert quatre images acquises par PMP, selon un mode de réalisation de l'invention. La Figure 9 comprend également un diagramme de temporisation.
Sur la Figure 9, l'objet inspecté porte le chiffre de référence 600, la caméra le chiffre de référence 360, l'unité de traitement d'image porte le chiffre de référence 640 et les impulsions d'éclairement 601.
Le système d'inspection de la Figure 9 diffère du système d'inspection de la Figure 5 par le nombre d'images acquises qui est acquis par PMP - quatre images (telles que des images acquises 641 à 644) et par le fait d'avoir quatre tampons 331 à 334. Le système d'inspection de la Figure 9 est agencé de façon à maintenir les paramètres optiques fixes par PMP.
Il est à noter qu'un unique système d'inspection peut être configuré pour fonctionner comme l'un ou l'autre des systèmes d'inspection des Figure 5, 6 et 9.
La Figure 7 représente un procédé 900 pour l'inspection, selon un mode de réalisation de l'invention.
Le procédé 900 démarre par une séquence d'étapes. Pour des raisons de simplicité d'explication l'étape 910 est illustrée comme étant suivie par les étapes 920, 930, 940, 950 et 960 bien qu'une répétition de ces différentes étapes puisse être exécutée en parallèle ou d'une manière en pipeline. Par exemple, un objet inspecté peut être déplacé d'une manière continue et durant ce mouvement de multiples images sont obtenues, émises et traitées. De plus, une image acquise peut être obtenue tandis qu'une image acquise précédemment est émise ou traitée.
L'étape 910 comprend l'introduction d'un mouvement entre un objet inspecté et une optique d'un système d'inspection. L'objet inspecté est attendu se déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel. L'étape 910 peut comprendre le déplacement de l'objet inspecté, le déplacement de l'optique ou des deux.
L'étape 920 comprend l'éclairement de parties inspectées de l'objet inspecté et la direction de la lumière des parties inspectées vers une caméra.
L'étape 910 peut comprendre le déplacement de l'objet inspecté par un mouvement qui est caractérisé par des variations de vitesse. Dans ce cas l'étape 920 peut comprendre l'étape 926 consistant à générer des impulsions de déclenchement à une fréquence fixe indépendamment des variations de vitesse ; fournir des informations d'emplacement indicatives d'un emplacement de la platine mécanique en des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement ; obtenir des images acquises en réponse aux impulsions de déclenchement ; et associer des informations d'emplacement aux images acquises.
L'étape 930 comprend l'acquisition, par la caméra qui a des pixels d'une largeur de pixel, de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement.
L'étape 930 peut comprendre l'obtention d'au moins trois images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel.
L'étape 940 comprend l'émission d'images acquises à partir de la caméra.
; L'étape 950 comprend le traitement des images acquises pour délivrer des images traitées. Il est à noter que le traitement ou une partie du traitement peut être réalisé avant que la caméra n'émette des images et dans ce cas l'étape 940 comprendra l'émission d'images traitées ou partiellement traitées par la caméra.
L'étape 960 comprend la détection de défauts sur la base d'un traitement des images traitées. Ceci peut comprendre l'application puce sur puce, puce sur puce d'or, puce sur base de données, ainsi que tout autre algorithme de détection de défaut.
L'étape 950 peut comprendre la fusion de différentes images acquises obtenues pendant une unique période de mouvement de pixel pour fournir une ou plusieurs images traitées.
L'étape 950 peut comprendre la génération de multiples images traitées, chaque image traitée comprenant des images acquises obtenues pendant différentes périodes de mouvement de pixel, chacune des images acquises étant obtenue à une même différence de temporisation à partir d'un début de la période de mouvement de pixel durant laquelle l'image acquise a été obtenue. Par exemple, chacune des images traitées 81 à 83 sur la Figure 2 comprend des images acquises qui ont été obtenues en même temps à l'intérieur de différentes PMP.
L'étape 920 peut comprendre une étape 921 consistant à réaliser au moins une modification d'au moins une caractéristique d'éclairement pendant chaque période de mouvement de pixel. La Figure 8 représente l'étape 921 selon un mode de réalisation de l'invention.
L'étape 921 peut comprendre au moins l'une parmi les étapes 922, 923, 924 et 925.
L'étape 922 comprend l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde. Un exemple d'un tel changement est représenté sur la Figure 5.
L'étape 923 comprend l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par un angle d'incidence. Un exemple d'un tel changement est représenté sur la Figure 6.
L'étape 924 comprend la collecte de lumière à partir de différentes parties d'objet inspecté, pendant une unique période de mouvement de pixel, à des angles de collecte qui diffèrent entre eux.
L'étape 925 comprend l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par leur longueur d'onde et leur angle d'incidence.
Chacun des systèmes d'inspection 295 à 296 et du procédé 900 peuvent avoir une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : (a) un paramètre de repliement CCD amélioré et un paramètre MT F CCD amélioré (diminution du bruit de lecture conduit à des bords plus nets, par exemple des transitions blanc-noir, et ainsi à un contraste plus élevé) ; (b) une réduction du bruit de lecture de CCD lorsque le nombre d'images traitées (m) est inférieur au nombre (n) d'images acquises qui sont traitées pour fournir les images traitées ; (c) une réduction de persistance de mouvement à l'aide d'une période d'exposition plus courte ; (d) une plage dynamique accrue par une réduction de bruit lorsque n > m tout en maintenant l'intensité de signaux de pixel ; (e) l'amélioration de détection de minuscules défauts par une amélioration de MTF générale (en particulier aux fréquences spatiales élevées) : des moyens de fréquence spatiale élevée (minuscules objets, signifiant des motifs réguliers de densité élevée et des défauts, qui sont caractérisés par un signal faible et, par conséquent, par un rapport signal sur bruit faible ; une réduction de bruit conduit à un rapport signal sur bruit plus élevé et à un meilleur contraste de minuscules objets ; (f) l'amélioration de stabilité d'image par le fait de faire la moyenne de bruit de grenaille lorsque n > m ; et (g) l'obtention de multiples informations d'image en cas d'application de conditions d'éclairement spéciales.
Tandis que certaines caractéristiques de l'invention ont été représentées et décrites dans la présente description, de nombreuses modifications, de nombreux remplacements, changements et équivalents peuvent apparaître à l'homme du métier. Ceux-ci rentrent dans le cadre et la portée de la présente invention.
Claims (20)
1. Système d'inspection, comprenant : - une caméra (330 ; 360) ; - une platine mécanique (310), pour introduire un mouvement entre un objet inspecté (3 00 ; 600) et une optique (320) du système d'inspection ; l'objet inspecté (300 ; 600) étant attendu se déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel ; - un module d'éclairement (317) et une optique (320) pour l'éclairement de parties inspectées de l'objet (300 ; 600) inspecté et pour diriger une lumière des parties inspectées vers la caméra (330 ; 360) ; et caractérisé par le fait que la caméra (330 ; 360) est agencée pour acquérir de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement.
2. Système d'inspection selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend : une unité de traitement d'image (340 ; 640) pour traiter les images acquises de façon à fournir des images traitées ; et une unité de détection de défaut (350) pour détecter des défauts sur la base d'un traitement des images traitées.
3. Système d'inspection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'unité de traitement d'image (340 ; 640) fusionne différentes images acquises obtenues pendant une unique période de mouvement de pixel.
4. Système d'inspection selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'unité de traitement d'image (340 ; 640) génère de multiples images traitées, chaque image traitée comprenant des images acquises obtenues pendant différentes périodes de mouvement de pixel, chacune des images acquises étant obtenue à une même différence de temporisation à partir d'un début de la période de mouvement de pixel durant laquelle l'image acquise a été obtenue.
5. Système d'inspection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module d'éclairement (317) est agencé pour réaliser au moins une modification d'au moins une caractéristique d'éclairement pendant chaque période de mouvement de pixel.
6. Système d'inspection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module d'éclairement (317) est agencé de façon à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté (300 ; 600) par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde.
7. Système d'inspection selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est apte en outre à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté (300 ; 600) par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par un angle d'incidence.
8. Système d'inspection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le module d'éclairement (317) est agencé de façon à éclairer, pendant une unique période de mouvement de pixel, différentes parties d'objet inspecté (300 ; 600) par des faisceau lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde et par un angle d'incidence.
9. Système d'inspection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la caméra (330 ; 360) est agencée de façon à obtenir au moins trois images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel.
10. Système d'inspection selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la platine mécanique (310) est agencée pour déplacer l'objet inspecté (300 ; 600) par un mouvement qui est caractérisé par des variations de vitesse ; le système d'inspection comprenant en outre : — un générateur de signaux, pour générer des impulsions de déclenchement à une fréquence fixe indépendamment des variations de vitesse ; — un générateur d'emplacement de platine mécanique (310), pour fournir des informations d'emplacement indicatives d'un emplacement de la platine mécanique (310) à des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement ; — la caméra (330 ; 360) étant agencée de façon à obtenir des images acquises en réponse aux impulsions de déclenchement ; et — l'unité de traitement d'image (340 ; 640) étant agencée de façon à associer des informations d'emplacement aux images acquises.
11. Procédé d'inspection, caractérisé par le fait qu'il comprend : — l'introduction d'un mouvement entre un objet inspecté et une optique d'un système d'inspection ; l'objet inspecté étant attendu se déplacer d'une distance qui est sensiblement égale à une largeur de pixel pendant une période de mouvement de pixel (910) ; — l'éclairement de parties inspectées de l'objet inspecté et la direction d'une lumière des parties inspectées vers une caméra (920) ; et — l'acquisition, par la caméra qui a des pixels d'une largeur de pixel, de multiples images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel, au moins deux images acquises se superposant partiellement (930).
12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend le traitement des images acquises pour fournir des images traitées (950) ; et la détection de défauts sur la base d'un traitement des images traitées (960).
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend la fusion de différentes images acquises obtenues pendant une unique période de mouvement de pixel.
14- Procédé selon la revendication 12, caractérisé par le fait qu'il comprend la génération de multiples images traitées, chaque image traitée comprenant des images acquises obtenues pendant différentes périodes de mouvement de pixel, chacune des images acquises étant obtenue à une même différence de temporisation à partir d'un début de la période de mouvement de pixel durant laquelle l'image acquise a été obtenue.
15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend la réalisation d'au moins une modification d'au moins une caractéristique d'éclairement pendant chaque période de mouvement de pixel (921) .
16. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde ( 922) .
17. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par un angle d'incidence (923).
18. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend l'éclairement, pendant une unique période de mouvement de pixel, de différentes parties d'objet inspecté par des faisceaux lumineux qui diffèrent les uns des autres par la longueur d'onde et un angle d'incidence (925).
19. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend l'obtention d'au moins trois images acquises des parties inspectées pendant chaque période de mouvement de pixel.
20. Procédé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il comprend le déplacement de l'objet inspecté par un mouvement qui est caractérisé par des variations de vitesse ; le procédé comprenant en outre : — la génération d'impulsions de déclenchement à une fréquence fixe indépendamment des variations de vitesse ; — la fourniture d'informations d'emplacement indicatives d'un emplacement de la platine mécanique à des points de temps qui sont déterminés par les impulsions de déclenchement ; — l'obtention d'images acquises en réponse aux impulsions de déclenchement ; et — l'association des informations d'emplacement aux images acquises (926) .
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RE | Patent lapsed |
Effective date: 20121031 |