CN102384722A - 玻璃基板的厚度测定和二维码检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法，由于同时自动进行玻璃基板的装载及卸载、清洗作业、厚度以及2D码测定作业，因此具有可大幅缩短作业时间和提高作业效率的优点。根据本发明的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统包括：装载及卸载玻璃基板的装载及卸载部；清洗玻璃基板的清洗部；检测玻璃基板的2D码和测量厚度的测定部；根据设置于中央的旋转轴而旋转的三个安置台；以用于顺序向装载及卸载部和清洗部以及测定部同时移送玻璃基板；测定终端机，自动控制装载及卸载部、清洗部、测定部以及安置台的动作，并对测定部300的图像传感器所拍摄的图像和2D码进行图像处理，以计算玻璃基板的厚度和检测2D码。

Description

玻璃基板的厚度测定和二维码检测系统及其方法

技术领域

本发明涉及玻璃基板的厚度测定和二维码(以下称为“2D码”)检测系统及其方法，尤其涉及同时自动进行玻璃基板的装载(Loading)及卸载(Unloading)、清洗作业、厚度以及2D码测定作业的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法。

并且，涉及利用激光以非接触方式自动测定玻璃基板的厚度和2D码(code)的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法。

背景技术

在液晶显示器(LCD)、等离子显示板(PDP)、有机发光二极管(OLED)、数码相机、手机相机等的显示器行业中，各种玻璃以较薄的基板的形态广泛地利用于制造工艺中。其中，玻璃晶片作为用在最近正在发展着的高温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、OLED、数码相机、手机相机等的主要用滤光基板以及光通信用材料，广泛应用于要求高品质的规格的领域中。

并且，在与硅晶片的粘接(bonding)、微机电系统(MEMS)、光纤装置(fiber optics device)的微机电系统(MEMS)、生物制药(Bio-medical)领域、微镜(micro-mirror)、偏振射束分裂器(polarized beam splitters)、双色向滤光镜(dichroic filter)的基板、微型玻璃块(micro glass-block)及透镜、数字影碟光盘(DVD)、持续数据保护(CDP)等的读取头(pick-up)棱镜领域等领域中使用着各种材料的玻璃晶片。

这种玻璃晶片属于当前急速发展的显示器行业、光通信以及精密光学元件领域等领域中广泛使用的材料行业，是未来可以期待持续高成长的领域。为了持续成长，要求对玻璃晶片延续正确的品质管理和品质向上，为此，要求对玻璃晶片的特性，即平坦度和厚度变化的正确的评价及测定技术。

现有的玻璃晶片的平坦度测定方法有：用三维形状测定仪扫描(scan)测定放置于平坦(flat)平板上的玻璃晶片的上表面的形状，由此测定平坦度的方法；以及利用菲佐(fizeau)干涉仪使用平行光束来观测相同或大于玻璃晶片的参考平面(Reference Flat)与玻璃晶片的上表面的干涉条纹，由此测定平坦度的方法。

利用二维形状测定仪仅能够测定直线的形状，为了获得二维形状需要用三维形状测定仪扫面整个区域。虽然有很多种类的形状测定仪，但大部分只能测定较小区域，若要测定200mm以上的玻璃晶片，则需要大型测定仪。但是，越是大型测定仪，测定精确度越低，且价格越高。

图1为示出为了测定平板的平坦度而制造的现有的商用菲佐干涉仪的产品照片。

参照图1，为了测定平板的平坦度，至少需要大小相同的参考透镜。因此，玻璃晶片的大小变得越大，装置也变得越大。但是，该测定装置由于使用激光束，因此干涉距离长，所以在测定作为透明的薄膜的玻璃晶片时，玻璃晶片的上下表面与基准表面之间发生的所有的干涉条纹将重叠显现。虽然适合硅晶片的测定，但对于玻璃晶片的测定而言存在问题。这种问题是一般的商用菲佐干涉仪中都存在的问题。

图2为示出翟柯(Zygo)公司的Verifire MST干涉仪以及该干涉仪的工作原理的图，图3为示出用Zygo公司的Verifire MST干涉仪测定玻璃晶片的测定结果的图。

参照图2及图3，Zygo公司的Verifire MST干涉仪为通过使用特殊的算法来消除玻璃晶片的上下表面与基准表面之间发生的所有干涉条纹重叠显现的问题的干涉仪。这种Zygo公司的Verifire MST干涉仪可以测定晶片的上下表面的平面度(Flatness)、厚度变化、折射率等诸多参数。但是，Zygo公司的Verifire MST干涉仪目前可测定的大小(直径100mm)小于玻璃晶片的大小，而且玻璃晶片的厚度越薄，则越难以测定厚度(光学厚度最小为1.2mm以上才可测定)，并且价格高，因此在产业体中难以使用。

并且，测定样品厚度的现有的厚度测定装置具有代表性的是测微仪，这种测微仪有通过喷出预定压力的空气并以其流出量和压力变化为媒介测定厚度的空气测微仪，或者利用涂膜或镀覆金属的部分与基材之间的电磁性质的差异来测定厚度的电动测微仪。

在现有技术中，主要利用测微仪来测定玻璃板的厚度。但是，所述测微仪根据接触方式测定玻璃板的厚度，因此存在精密抛光(polishing)的玻璃表面因干涉而受伤或被污染的问题。

并且，利用所述测微仪的玻璃板的厚度测定方法是基于测定者手工的测定方式，因此不仅测定作业繁琐，而且测定值的可靠度低。

以下，测定玻璃基板的形状以及厚度的现有技术如下。

韩国公开专利第2009-0031852号(以下成为“现有技术1”)涉及可连续地迅速测定诸如用作制造薄膜晶体管显示器的基板的大面积盘的厚度的大面积玻璃基板的厚度测定装置及方法。

所述现有技术1如图4所示，作为包括具备两个交换(cross-over)单元的一个交换装置和两个以上的测头以及一个控制装置和评价装置的、用于测定透明且平坦的基板的厚度的装置，公开了构成为如下的用于测定基板的厚度的装置。即，所述交换单元固定有测头，所述交换单元在基板上能够以横穿玻璃盘的移送方向的方向移动，所述交换单元可相互独立地移动，并由所述控制装置控制交换单元的动作，由此交换单元在工作过程中以相位位移的状态，以横穿基板移送方向的方向从一侧边缘位置移动到相反侧的边缘位置，所述评价装置参照侧头的数据撰写厚度特征信息(Profile)。

韩国公开专利第2007-0100618号(以下称为“现有技术2”)涉及搬送根据化学研磨处理等而被薄型化的玻璃基板的同时准确地测定板厚度的玻璃基板的板厚度测定装置。

所述现有技术2如图5所示，作为容纳经薄型化处理的玻璃基板而对其玻璃基板测定多个点的板厚度的板厚度测定装置，公开了具有如下特征的平面显示器(Flat Panel Display)用玻璃基板的板厚度测定装置。即，该装置的特征在于包括：垂直相交于搬送所述玻璃基板的搬送路而设置于所述玻璃基板的表面侧和背面侧的多组传感器；基于从所述传感器的输出信号计算各传感器与所述玻璃基板的表面之间的间隔距离的第一机构；基于所述第一机构的计算值和预先设定的一对传感器的间隔距离而计算搬送中的所述玻璃基板的板厚度的第二机构。

韩国公开专利第0074514号(以下称为“现有技术3”)涉及利用根据激光的非接触式方法而不仅能够以高精确度测定乱反射物体的表面，而且还能够对诸如玻璃的镜面反射物体的表面将准确的反射角考虑进去，从而以玻璃等镜面物体为对象，能够同时测定镜面物体的形状和厚度的根据激光的非接触方式的镜面物体的形状以及厚度测定系统。

所述现有技术3如图6所示公开了如下的非接触方式的镜面物体的形状以及厚度测定系统。即，根据激光振荡器而振荡出的激光通过透镜而聚光，且根据镜面表面而反射的光再次通过物镜反射到分束器之后输入到光检测器。在所述光检测器通过检测输入光来计算出具有物体形状的信息，即粗糙度或高度信息的光强度分布。并且，如果精确地移送相当于驱动部的平移台(translation stage)，则通过物镜而具有预定反射角的激光聚光到玻璃镜面的背面，而反射到背面的光再次通过玻璃镜面之后经过物镜和分束器，并返回到光检测器，由此被实施检测。通过分析由这种方式检测到的两个信号来同时测定待测物的相同轴上的形状和厚度。

韩国授权专利第0867197号(以下称为“现有技术4”)涉及光学测定涂布有多层薄膜(Thin Film)的平板型玻璃的厚度的多层膜涂布玻璃的厚度测定装置。

所述现有技术4如图7所示，公开了多层涂布玻璃的厚度测定装置，该装置包括：具有倾斜面的一对支撑台，该倾斜面朝前方滑动地支撑玻璃左右侧的下端；由竖直安装的一对支持台构成的固定手段，以用于在所述支撑台的前面支持所述玻璃左右侧的边缘位置；当所述玻璃位于焦点时输出焦点错误信号的全息光学系统；使所述全息光学系统相对于所述玻璃形成直角坐标移动的直角坐标移动机构；通过程序来处理从所述全息光学系统接收的焦点错误信息，以计算出所述玻璃的厚度的计算机。

韩国授权专利第0908639号(以下称为“现有技术5”)涉及利用光以非接触方式测定玻璃晶片的形状的方法及装置。

所述现有技术5如图8所示，公开了玻璃晶片形状测定方法，其特征在于包括：将从光源发出的光照射到玻璃晶片的光照射步骤；用于使从所述玻璃晶片的下表面反射的第一光以及透过所述玻璃晶片的下表面而从基准面上发射的第二光重叠而产生干涉条纹的干涉条纹生成步骤；用光检测部检测所述所生成的干涉条纹的检测步骤；基于所述所检测的干涉条纹计算出所述玻璃晶片的下表面的平坦度的计算步骤。

但是，现有技术虽然公开了根据非接触方式测定诸如玻璃板的待测物的厚度的方法，但是，为了测定待测物的厚度，需要在测定设备上全部用手工设置待测物，因此存在需要花费较多的作业时间，且不方便的问题。

并且，在现有技术中从来没有提及和公开同时自动地处理待测物的装载及卸载、清洗作业、厚度以及2D码测定作业的系统及方法。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种同时自动地进行玻璃基板的装载及卸载、清洗作业、厚度及2D码测定作业的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法。

并且，本发明的另一目的在于提供一种利用激光(Laser)以非接触方式自动测定玻璃基板的厚度的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法。

并且，本发明的又一目的在于提供一种利用2D矩阵(Matrix)的触发信号(Trigger Signal)来测定厚度的同时能够读取矩阵的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法。

并且，本发明的又一目的在于提供一种即使玻璃基板薄型化也能够正确地测定板厚度的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法。

本发明所要解决的技术问题并不限定于以上所述的情况，对于没有提及的其他所要解决的技术问题，技术人员可从下面的记载中明确地理解。

作为为了解决上述技术问题的手段，本发明所提供的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统包括：装载及卸载玻璃基板20的装载及卸载部100；清洗所述玻璃基板20的清洗部200；检测所述玻璃基板20的2D码并测量厚度的测定部300；根据设置于中央的旋转轴30而旋转的三个安置台40；以用于顺序向所述装载及卸载部100和所述清洗部200以及所述测定部300同时移送所述玻璃基板20；以及测定终端机400，自动控制所述装载及卸载部100、所述清洗部200、所述测定部300以及所述安置台40的动作，并对所述测定部300的图像传感器321所拍摄的图像和2D码进行图像处理，以计算所述玻璃基板20的厚度和检测所述2D码。

并且，所述测定部300包括：具有激光振荡器322和图像传感器321的上部测定仪320，所述激光振荡器322朝所述玻璃基板20的上表面G1照射入射光L1，所述图像传感器321将从所述玻璃基板20的上表面G1反射的反射光L2或者激光束在所述玻璃基板20的上表面G1反射的点S1、S2拍摄为图像；具有激光振荡器332和图像传感器331的下部测定仪330，所述激光振荡器332朝所述玻璃基板20的下表面G2照射入射光L1，所述图像传感器331将从所述玻璃基板20的下表面G2反射的反射光L2或者激光束在所述玻璃基板20的下表面G2反射的点S1、S2拍摄为图像；以及具有2D码图像传感器342和照明装置341的2D码检测器340，所述2D码图像传感器342用于拍摄所述玻璃基板20的2D码，所述照明装置341用于在所述2D码图像传感器342工作时朝所述玻璃基板20的2D码部位提供照明。

并且，本发明所提供的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统，当所述激光振荡器322、332的激光为扩散激光时，在所述上部及下部测定仪320、330的内部还具备将所述扩散激光转换为准直激光或点状激光的透过透镜323、333。

并且，所述测定终端机400包括：输入部410，该输入部410具有用于输入所述厚度测定和2D码检测系统的动作命令的键盘411和鼠标412以及通过调节所述测定部300的X轴和Y轴来搜寻所述2D码的操纵杆413；具有监视器431和通信端口432的输出部430，所述监视器431在画面上输出所述玻璃基板20的厚度测定和2D码检测程序画面和所述图像传感器321所拍摄的图像和2D码，所述通信端口432用于通过通信网收发所述测定终端机400所测定的数据信息；以及控制部420，该控制部420储存并驱动所述厚度测定和2D码检测程序，并根据通过所述输入部410所输入的命令而自动控制所述装载及卸载部100、所述清洗部200、所述测定部300以及所述安置台40的动作，且图像处理由所述图像传感器321所拍摄的图像和2D码，以计算所述玻璃基板20的厚度和检测所述2D码。

并且，所述厚度测定和2D码检测系统由所述测定终端机对在所述玻璃基板20的上部以及下部分别拍摄的图像进行图像处理，以根据下述数学式1计算作为测定样品的所述玻璃基板20的反射光的位置变化量，

【数学式1】

δd₁＝δx₁cosθ₁

δd₂＝δx₂cosθ₂

在此，所述δd₁及δd₂为与基准玻璃基板G的厚度d进行比较时所述玻璃基板20的厚度变化量，所述θ₁及θ₂为从所述激光振荡器322、332朝所述玻璃基板(20)入射的入射光的角度。

【数学式2】

t＝d+δd₁+δd₂＝d+δx₁cosθ₁+δx₂cosθ₂

在此，所述d为基准玻璃基板G的厚度d。

并且，根据所述数学式1计算所述δd₁及δd₂之后，如上述数学式2求出所述玻璃基板20的厚度t。

并且，作为为了解决上述技术问题的手段，本发明所提供的玻璃基板的厚度测定和2D码检测方法包括：(a)提供厚度测定和2D码检测系统的步骤，该厚度测定和2D码检测系统具备安置有玻璃基板20而同时旋转循环于装载及卸载部100、清洗部200、测定部300的三个安置台；(b)将所述玻璃基板20安置到所述装载及卸载部100的步骤；(c)同时旋转所述安置台40，以将所述玻璃基板20移送到清洗部200的步骤；(d)在所述清洗部200清洗所述玻璃基板20的步骤；(e)同时旋转所述安置台40，以将所述玻璃基板20移送到所述测定部300的步骤；(f)在所述测定部300对准并真空加压所述玻璃基板20之后，测定所述玻璃基板20的厚度，并同时检测2D码的步骤；(g)同时旋转所述安置台40，以将所述玻璃基板20移送到所述装载及卸载部100的步骤；(h)在所述装载及卸载部100进行所述玻璃基板20的卸载和外观检查的步骤。

并且，在所述(f)步骤中测定所述玻璃基板20的厚度的方法为，由数学式1计算朝所述玻璃基板20的上表面和下表面照射激光束而从所述玻璃基板20反射的反射光的位置变化量，

【数学式1】

δd₁＝δx₁cosθ₁

δd₂＝δx₂cosθ₂

在此，所述δd₁及δd₂为与基准玻璃基板G的厚度d进行比较时所述玻璃基板20的厚度变化量，所述θ₁及θ₂为从所述激光振荡器322、332朝所述玻璃基板20入射的入射光的角度。

【数学式2】

t＝d+δd₁+δd₂＝d+δx₁cosθ₁+δx₂cosθ₂

在此，所述d为基准玻璃基板G的厚度d。

并且，利用所述数学式2求出所述玻璃基板20的厚度t。

并且，在所述(f)步骤中检测2D码的方法为，通过对拍摄所述玻璃基板的2D码的图像进行图像处理来检测所述2D码。

根据本发明，由于同时自动进行玻璃基板的装载及卸载、清洗作业、厚度及2D码测定作业，因此具有可大幅减小作业时间，提高作业效率的优点。

并且，由于利用设置于玻璃基板的上部的激光振荡器和图像传感器而使用了以非接触方式测定玻璃基板的厚度的方式，因此可自由地测定玻璃基板的所有位置，并不限制于特定位置。

并且，不会出现因精密抛光的玻璃表面受到干涉而受损或被污染的问题，而且具有能够使厚度测定作业变成自动化，厚度测定作业的精确度大幅提高的效果。

并且，具有可利用激光以非接触方式自动测定玻璃基板的厚度，且可利用2D矩阵的触发信号来测定厚度的同时读取矩阵的效果。

本发明的效果并不限定于以上所所述的情况，对于没有提及的其他效果，技术人员可从下面的记载明确地理解。

附图说明

图1为现有的测定平板平坦度的商用菲佐干涉仪的产品照片；

图2为示出Zygo公司的VeriFire MST干涉仪以及工作原理的图；

图3为示出用Zygo公司的VeriFire MST干涉仪测定玻璃晶片的测定结果的图；

图4为根据现有技术的大面积玻璃基板的厚度测定装置的构成图；

图5为根据现有技术的玻璃基板的板厚度测定装置的构成图；

图6为根据现有技术的根据激光的非接触方式的镜面物体的形状及厚度测定系统的构成图；

图7为根据现有技术的多层膜涂布玻璃的厚度测定装置的构成图；

图8为根据现有技术的玻璃晶片形状测定装置的构成图；

图9为根据发明优选实施例的玻璃基板的厚度测定和二维码检测系统的构成图；

图10为根据本发明的玻璃基板的厚度测定和二维码检测系统的设计图；

图11为图9以及图10所示的测定部300的构成图；

图12为示出玻璃基板20的测定位置以及2D码位置的图；

图13和图14分别为概略地示出玻璃基板的厚度测定仪的第一实施例的立体图和剖面图；

图15为用于说明玻璃基板的厚度测定仪的内部构成和厚度测定方法的说明图；

图16为用于说明由玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第一方法的说明；

图17和图18为用于说明由玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第二方法的说明图；

图19和图20为用于说明由玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第三方法的说明图；

图21为关于根据本发明优选实施例的玻璃基板的厚度测定以及2D码检测方法的工作流程图。

附图主要符号说明：10为作业者，20为玻璃基板或待测物，21为晶片，22为2D码(code)，30为旋转轴，40为旋转安置台，41为安置腿，50为安全壁，60为包装产品，100为装载及卸载部，200为清洗部，300为测定部，301为框架，310为XY对准装置，320为玻璃基板的厚度测定仪或上部测定仪，321为图像传感器或图像输入器，322为激光振荡器，323为透过透镜，324为屏幕(screen)，330为玻璃基板的厚度测定仪或下部测定仪，331为图像传感器或图像输入器，332为激光振荡器，333为透过透镜，340为2D码检测器，341为照明装置，342为2D码图像传感器，400为测定终端机，410为输入部，411为键盘，412为鼠标，413为操纵杆，420为控制部，430为输出部，431为监视器，432为通信端口。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施例，以使本发明所属技术领域的具有通常知识的技术人员容易实施。但是，本发明能够以各种不同的形态实现，并不限定于在此所说明的实施例。并且，为了明确地说明本发明，附图中省略了与说明无关的部分，在整个说明书中对于相似的部分将赋予相似的符号进行说明。

以下，参照附图详细说明本发明所要实施的具体的技术内容。

玻璃基板的厚度测定和二维码检测系统

图9和图10分别为根据本发明优选实施例的玻璃基板的厚度测定以及二维码检测系统的构成图和设计图。

如图9以及图10所示，根据本发明的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统包括：用于装载及卸载玻璃基板20的装载及卸载部110；清洗所述玻璃基板20的清洗部200；测定所述玻璃基板20的厚度和2D码的测定部300；根据设置于中央的旋转轴30而旋转的三个安置台40，以用于顺序向所述装载及卸载部100和所述清洗部200以及所述测定部300同时移送所述玻璃基板20；测定终端机400，自动控制所述装载及卸载部100、所述清洗部200、所述测定部300以及所述安置台40的动作，并对所述测定部300的图像传感器(参照图15的321)所拍摄的图像和2D码进行图像处理，以计算所述玻璃基板20的厚度和检测所述2D码。

所述测定终端机400包括：输入部410，该输入部410具有用于输入所述厚度测定和2D码检测系统的动作命令的键盘411和鼠标412以及通过调节所述测定部300的X轴和Y轴来搜寻所述2D码的操纵杆413；具有监视器431和通信端口432的输出部430，所述监视器431在画面上输出所述玻璃基板20的厚度测定和2D码检测程序画面和所述图像传感器321所拍摄的图像和2D码，所述通信端口432用于通过通信网收发所述测定终端机400所测定的数据信息；控制部420，该控制部420储存并驱动所述厚度测定和2D码检测程序，并根据通过所述输入部410所输入的命令而自动控制所述装载及卸载部100、所述清洗部200、所述测定部300以及所述安置台40的动作，且图像处理由所述图像传感器321所拍摄的图像和2D码，以计算所述玻璃基板20的厚度和检测所述2D码。

所述装载及卸载部100是将作业者10所要测定厚度的玻璃基板200装载到所述安置台40，并对在所述测定部300结束厚度及2D码的测定的玻璃基板20进行卸载和检查外观的地方。所述装载及卸载100设有能够在卸载所述玻璃基板20之前检查异物等的材料(玻璃基板)挂杆和灯(light)。

在所述装载及卸载部100，当由所述作业者10将所述玻璃基板20安置到安置台40时(或者，通过所述测定终端机400的输入部410输入测定命令时)，所述安置台40自动旋转，将所述玻璃基板20移送至所述清洗部200。此时，如图9所示，所述安置台40由三个构成，以分别位于所述装载及卸载部100和所述清洗部200以及所述测定部300，而且三个安置台40根据设置于中央的旋转轴30而同时旋转，从而旋转循环于所述装载及卸载部100和所述清洗部200以及所述测定部300。所述安置台40的一侧与所述旋转轴30连接，所述安置台40的另一侧形成为安置腿41以预定间隔形成的叉子状。

在所述清洗部200进行对从所述装载及卸载100移送过来的所述玻璃基板20进行清洗的作业。在完成清洗作业之后，根据所述安置台40的旋转，所述玻璃基板20从所述清洗部200被移送至所述测定部300。

当从所述清洗部200移送过来所述玻璃基板20时，在所述测定部300首先根据所述XY对准装置310而对准所述玻璃基板20的X轴和Y轴。并且，在所述测定部300通过2D码检测器340搜寻2D码。此时，若没有发现所述2D码，则所述作业者10利用所述操纵杆413将所述2D码检测器340朝X轴以及Y轴移动，以搜寻所述2D码。若所述2D码被发现，则所述2D码检测器340将所述2D码拍摄为图像，并由所述控制部420图像处理所拍摄的2D码的图像，以检测出2D码。此时，2D码的检测方法为属于已公知的技术，在此不对其原理进行详细说明。

当所述2D码检测器340拍摄到2D码时，所述测定部300利用上部测定仪320和下部测定仪330自动测定所述玻璃基板20的厚度。此时，对于测定所述玻璃基板20的厚度的方法，将在后述的图15至图20中详细说明。

当所述测定部300完成所述玻璃基板20的厚度和2D码测定时，所述安置台40自动旋转，以将所述玻璃基板20移送至所述装载及卸载部100。

在所述装载及卸载部100，所述作业者10用肉眼对从所述测定部300移送过来的所述玻璃基板20进行外观检查(检查异物等)之后卸载，然后将所要测定的新的玻璃基板20装载到所述安置台40。

如此，根据本发明的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统由于同时自动地进行玻璃基板20的装载及卸载、清洗作业、厚度和2D码测定作业，因此具有能够大幅缩短作业时间和提高作业效率的优点。

测定部300的构成例

图11为图9和图10所示的测定部300的构成图。

如图11所示，所述测定部300包括：具有激光振荡器322和图像传感器321的上部测定仪320，所述激光振荡器322朝所述玻璃基板20的上表面G1照射入射光L1，所述图像传感器321将从所述玻璃基板20的上表面G1反射的反射光L2或者激光束在所述玻璃基板20的上表面G1反射的点S1、S2拍摄为图像；具有激光振荡器332和图像传感器331的下部测定仪330，所述激光振荡器332朝所述玻璃基板20的下表面G2照射入射光L1，所述图像传感器331将从所述玻璃基板20的下表面G2反射的反射光L2或者激光束在所述玻璃基板20的下表面G2反射的点S1、S2拍摄为图像；具有2D码图像传感器342和照明装置341的2D码检测器340，所述2D码图像传感器342用于拍摄所述玻璃基板20的2D码，所述照明装置341用于在所述2D码图像传感器342工作时朝所述玻璃基板20的2D码部位提供照明。

测定位置及2D码位置

图12为示出玻璃基板20的测定位置及2D码位置的图。

所述玻璃基板20如图12所示，多个晶片21以矩阵的形态布置，在所述晶片21的拐角外廓形成2D码22。在此，B指所述测定仪320的厚度测定位置，C指所述测定仪320的密封(sealing)位置(测定间距)。

所述2D码22为数据朝两个轴(X方向，Y方向)排列的平面化的2D码，所述2D码22如船舶运输用包装一样将批号(lot number)、预购号、接收者、数量其他信息等各种内容用条码来表示，并粘贴到物件或与物件一同伴随，从而使数据伴随着对象物的移动一起移动时，能够表示很多数据。所述2D码22用二维标志(symbol)表示，在其他电脑系统中不敲击键盘也能够实现再输入。

所述2D码22的优点在于：一个标志(symbol)可包含大容量的数据；能够在较窄的区域内高密度地表示较多的数据；空间利用率非常高；即使标志(symbol)被污染或损毁导致数据损坏也能够通过检测错误而恢复的能力卓著；并且黑白要素(e1ement)并不局限于边缘部位，因此易于印刷和读取标志(symbol)，且可多方位地读取标志(symbol)；可以表示包括韩语在内的所有外语以及图形信息。所述2D码22根据构成数据的方法而大体分为层排式条码(Stacked Bar Code)和矩阵码(Matrix Code)。

在所述玻璃基板的厚度测定和二维码检测系统中测定的所述玻璃基板20的可以为最小600×406mm至最大699.6×440mm，但并不限定于此的。所述厚度测定和二维码检测系统可测定所有的透明以及半透明材质的玻璃基板20，而且除了玻璃基板20之外，还可以测定其他材质的透明或半透明材质的板的厚度。

厚度测定仪的第一实施例

图13和图14分别为概略地示出玻璃基板的厚度测定仪的第一实施例的立体图和剖面图，图15为用于说明玻璃基板的厚度测定仪的内部构成和厚度测定方法的说明图。

所述玻璃基板的厚度测定仪的第一实施例如图13至图15所示，在所述玻璃基板20的一侧上部及下部分别具有一个或两个以上的上部及下部测定仪320、330。所述上部及下部测定仪320、330在框架301构成为上下对称且平行。所述上部及下部测定仪320、330与所述玻璃基板20之间的距离s优选为20mm左右。

所述上部及下部测定仪320、330如图15所示，其内部分别具备朝所述玻璃基板20的上表面G1或下表面G2照射入射光L1的激光振荡器322、332和将从所述玻璃基板20的上表面G1或下表面G2反射的反射光L2或者激光束在所述玻璃基板20的上表面G1或下表面G2反射的点S1、S2拍摄为图像的图像传感器321、331。并且，所述上部及下部测定仪320、330在其内部还具备当所述激光振荡器322、332的激光为扩散激光时将所述扩散激光转换为准直激光或点状激光的透过透镜323、333。

所述上部及下部测定仪320、330的基本规格的例子如下表1。

【表1】

精确度	±2μm
		测定时间(玻璃厚度+2D码)	1秒以内
头部(head)与测定对象之间的距离	约20mm
		测定对象	玻璃板(透明、可不透明)
厚度测定区域	0.2～1.5mm
		厚度测定位置	较长方向的边的靠里侧30mm内外中央
激光	可见红光，1mw
		测定数据	电脑自动记录及处理
系统头部大小	250×70×120(mm3)

测定玻璃基板的厚度的第一方法

图16为用于说明由玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第一方法的说明图。

如图16所示，由所述玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第一方法为，当所述激光振荡器322、332朝所述玻璃基板20的上表面以及下表面分别照射入射光时，所述入射光在所述玻璃基板20的上表面和下表面反射，从而反射光输出到所述图像传感器321、331。此时，所述图像传感器321、331将从所述玻璃基板20的上表面及下表面反射而入射进来的反射光分别拍摄为图像，并发送至所述测定终端机400。

所述测定终端机400分别对所述图像传感器321、331所拍摄的图像进行图像处理，以根据下述数学式1计算出分别从所述玻璃基板20的上表面和下表面反射而入射到所述图像传感器321、331的反射光的变化量。

【数学式1】

δd₁＝δx₁cosθ₁

δd₂＝δx₂cosθ₂

在此，所述δd₁及δd₂为与基准玻璃基板G的厚度d进行比较时所述玻璃基板20的厚度变化量。此时，所述δd₁及δd₂根据玻璃基板而可以大于或小于所述基准玻璃基板G的厚度d，也可以与所述基准玻璃基板G的厚度d相同。所述θ₁及θ₂为从所述激光振荡器322、332朝所述玻璃基板20入射的入射光的角度。

根据所述数学式1求出所述δd₁及δd₂时，可以如下述数学式2求出所述玻璃基板20的厚度t。

【数学式2】

t＝d+δd₁+δd₂＝d+δx₁cosθ₁+δx₂cosθ₂

在此，所述d为基准玻璃基板G的厚度d，在测定作为测定样品的玻璃基板20的厚度之前实现储存的基准值。

在所述数学式2中假设所述cosθ₁和所述cosθ₁为如下述数学式3的A、B。此时，由于朝所述玻璃基板20入射的入射光一定，因此所述A、B具有一定的值。

【数学式3】

A＝cosθ₁

B＝cosθ₂

当将所述数学式3代入到所述数学式2时，可整理为如下述的数学式4。

【数学式4】

t＝d+δd₁+δd₂＝d+Aδx₁+Bδx₂

在此，所述Aδx₁及Bδx₂表示对应于样品的厚度变化量的在所述图像传感器321、331内激光束(反射光)的位置变化量，通过补偿变为厚度变化量。

如果，在所述数学式4中若假设所述Bδx₂为“0(zero)”，则只有所述Aδx₁对样品厚度变化产生影响。相反，若假设所述Aδx₁为“0(zero)”，则只有所述Bδx₂对样品厚度变化产生影响。

如此，在本发明中，通过检测分别从作为样品的所述玻璃基板20的上表面及下表面反射而入射至所述图像传感器321、331的反射光的变化量，可根据所述数学式1至数学式4而简单地求出所述玻璃基板20的厚度t。

因此，如果知道所述入射光L1在所述玻璃基板20的上表面G1及下表面G2反射的反射光的变化量(δd₁及δd₂)，则可利用预先储存的所述基准玻璃基板G的厚度d计算出所述玻璃基板20的厚度。这种方法与待测物的材质或透明以及半透明无关，可测定平板状的所有待测物的厚度。

测定玻璃基板的厚度的第二方法

图17和图18为用于说明由玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第二方法的说明图。

由所述玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第二方法如图17和图18所示，所述玻璃基板20的一侧上部或下部具备一个或两个以上测定仪320。所述测定仪320设置于框架301，并根据所述操纵杆413可分别朝X轴和Y轴以及Z轴方向移动±20mm～±50mm。所述测定仪320与所述玻璃基板20之间的距离s优选为20mm左右。

如图17所示，所述测定仪320包括：激光振荡器322，朝所述玻璃基板20的上表面G1(或者下表面G2)照射入射光L1；图像传感器321，将所述入射光L1在所述玻璃基板20的上表面G1(或者下表面G2)反射的第一点S1和所述入射光L1从所述玻璃基板20的下表面G2(或者上表面G1)反射过来而通过所述玻璃基板20的上表面G1(或者下表面G2)的第二点S2拍摄为图像。所述测定仪320的内部还具备当所述激光振荡器322的激光为扩散激光时，将所述扩散激光变为准直激光或点状激光的透过透镜323。

作为所述测定样品的玻璃基板20放置于测定位置的状态下，当所述作业者10操作所述输入部410开始测定厚度时，所述激光振荡器322根据所述控制部420而运转，以使入射光L1倾斜预定角度θ而朝所述玻璃基板20的上表面G1照射。如此，朝所述玻璃基板20的上表面G1照射入射光L1时，朝所述玻璃基板20的上表面G1照射的入射光L1分为在所述玻璃基板20的上表面G1直接反射的第一反射光L2和朝所述玻璃基板20的内部折射而在所述玻璃基板20的下表面反射并通过所述玻璃基板20的上表面G1朝外部折射的第二反射光L3。此时，在所述玻璃基板20的上表面G1，所述入射光L1反射的第一点S1和所述反射光L3通过的第二点S2显示得比较亮。

所述图像传感器321将所述入射光L1在所述玻璃基板20的上表面G1反射的第一点S1与所述入射光L1在所述玻璃基板20的下表面G2反射而通过所述玻璃基板20的上表面G1的第二点S2之间的间隔距离k拍摄为图像。

所述测定终端机400的控制部420对所述图像传感器321所拍摄的图像进行图像处理，以自动测定所述第一点S1与所述第二点S2之间的间隔距离k。然后，以下面的数学式5为媒介，计算所述玻璃基板20的厚度t。

【数学式5】

$t=\frac{1}{2}\×k\×\tan \left[{\sin }^{-1}(n\×\sin (90-{\mathrm{\θ}}_1))\right]$

在此，所述n为大气状态下的所述玻璃基板20的折射率，所述θ₁为所述入射光L1的入射角度。

测定玻璃基板的厚度的第三方法

图19和图20为用于说明由玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第三方法的说明图。

由玻璃基板的厚度测定仪测定玻璃基板的厚度的第三方法如图19和图20所示，在所述玻璃基板20的一侧上部或下部具备一个或两个以上的测定仪320。所述测定仪320设置于框架301，并根据所述操纵杆413可分别朝X轴和Y轴以及Z轴方向移动±20mm～±50mm。所述测定仪320与所述玻璃基板20之间的距离s优选为20mm左右。

如图19所示，所述测定仪320包括：激光振荡器322，朝所述玻璃基板20的上表面G1(或者下表面G2)照射入射光L1；屏幕324，投影所述入射光L1在所述玻璃基板20的上表面G1(或者下表面G2)反射的第一反射光L2和所述入射光L1通过所述玻璃基板20在下表面G2(或者上表面G1)反射的第二反射光L3；图像传感器321，将投影到所述屏幕324的所述第一反射光L2的点S3和所述第二反射光L3的点S4拍摄为图像。当所述激光振荡器322的激光为扩散激光时，所述测定仪320的内部还具备将所述扩散激光变为准直激光或点状激光的透过透镜323。

作为所述测定样品的玻璃基板20放置于测定位置的状态下，当所述作业者10操作所述输入部410开始测定厚度时，所述激光振荡器322根据所述控制部420而运转，以使入射光L1倾斜预定角度θ而朝所述玻璃基板20的上表面G1照射。如此，朝所述玻璃基板20的上表面G1照射入射光L1时，朝所述玻璃基板20的上表面G1照射的入射光L1分为在所述玻璃基板20的上表面G1直接反射的第一反射光L2和朝所述玻璃基板20的内部折射而在所述玻璃基板20的下表面反射并通过所述玻璃基板20的上表面G1朝外部折射的第二反射光L3。此时，在所述玻璃基板20的上表面G1，所述入射光L1反射的第一点S1和所述反射光L3通过的第二点S2显示得比较亮。

另外，所述入射光L1在所述玻璃基板20上反射而产生的所述第一反射光L2和所述第二反射光L3投影到设置于所述测定仪320内部的所述屏幕324。此时，形成于所述屏幕324的由所述第一反射光L2投影而产生的第三点S3和由所述第二反射光L3投影而产生的第四点S4相比于形成于所述玻璃基板20的上表面G1的第一点S1和第二点S2显示得更加明显。因此，所述控制部420在进行图像处理时，可使点之间的距离的测定更加准确。

但是，这样的方法，所述第三点S3与所述第四点S4之间的位置将随着所述屏幕324的位置而发生变化。因此，为了精确地测定所述玻璃基板的厚度，优选为使所述屏幕324的设置角度θ₂与所述入射光L1的照射角度θ₁一致。由此，使得从所述玻璃基板20反射的所述第一反射光L2以及所述第二反射光L3的方向于直接拍摄所述屏幕324的所述图像传感器321的光轴的方向相互平行地排列。

所述图像传感器321将投影到所述屏幕324的所述第一反射光L2的点S3与所述第二反射光L3的点S4之间的间隔距离X拍摄为图像。

所述测定终端机400的控制部420对所述图像传感器321所拍摄的图像进行图像处理，并根据下面的数学式6计算所述第一点S1与第二点S2之间的间隔距离X。

【数学式6】

$K=\frac{x\×\sin {\mathrm{\θ}}_1}{\sin (180-({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_2))}$

将上述数学式6代入到上述数学式5，可以得出计算所述玻璃基板20的厚度t的下面的数学式7。由此，以下面的数学式7为媒介，计算所述玻璃基板20的厚度t。

【数学式7】

$t=\frac{1}{2}\×\left[\frac{x\×\sin {\mathrm{\θ}}_1}{\sin (180-({\mathrm{\θ}}_1+{\mathrm{\θ}}_2))}\right]\×\tan \left[{\sin }^{-1}(n\×\sin (90-{\mathrm{\θ}}_1))\right]$

在此，所述n为在大气状态下的所述玻璃基板20的折射率，所述θ₁为所述入射光L1的入射角度，所述θ₂为所述屏幕324的倾斜角度。

在本发明中，可通过连接到所述测定终端机400的通信端口432的通信网将由所述测定仪320所测定的所述玻璃基板20的厚度和2D代码信息向外部传送。并且，可利用设置于所述玻璃基板20的上部的所述激光振荡器322和所述图像传感器321以非接触方式测定所述玻璃基板20的厚度，且可自由地测定所述玻璃基板20的所有位置的厚度。

根据本发明的玻璃板厚度测定方法，其使用领域并不限定于玻璃板的厚度测定，显然也可适用于测定透明材质的板材厚度。

玻璃基板的厚度测定和2D码检测方法

图21为关于根据本发明优选实施例的玻璃基板的厚度测定以及2D码检测方法的工作流程图。

首先，如图9所说明，本发明提供一种安置玻璃基板20的三个安置台40同时旋转循环于装载及卸载部100、清洗部200、测定部300的状态下，可以同时进行装载及卸载、清洗、厚度和2D码测定的厚度测定和二维码检测系统。

根据本发明的玻璃基板的厚度测定和2D码检测方法如图21所示，在所述装载及卸载部100的安置台40安置所述玻璃基板20之后(步骤S100)，同时旋转所述三个安置台40，以将所述玻璃基板20移送到清洗部200(步骤S110)。

然后，在所述清洗部200清洗从所述装载及卸载部100移送过来的所述玻璃基板20之后(步骤S120)，同时旋转所述三个安置台40，以将所述玻璃基板20移送到所述测定部300(步骤S130)。

然后，在所述测定部300对准并真空加压从所述清洗部200移送过来的所述玻璃基板20之后(步骤S140)，搜寻2D码(步骤S150)。此时，当发现所述2D码时(步骤S150的“是”)，由所述测定仪320检测所述玻璃基板20的2D码之后，测定所述玻璃基板20的厚度(步骤S170)，当没有发现所述2D码时(步骤S150的“否”)，利用所述操纵杆413将所述测定仪320朝X轴和Y轴移动，以搜寻2D码。

由所述测定部300检测所述玻璃基板20的2D码和测定厚度(步骤S170)之后，同时旋转所述三个安置台40，以将所述玻璃基板20移送到所述装载及卸载部100(步骤S180)。

然后，在所述装载及卸载部100进行所述玻璃基板20是否粘上异物等的外观检查，然后卸载所述玻璃基板20之后(步骤S190)，反复进行所述步骤S100至步骤S190。

如此构成的根据本发明的玻璃基板的厚度测量和2D码检测系统及其方法可通过同时自动进行装载及卸载、清洗作业、2D码检测和厚度测定作业来解决本发明的技术问题。

以上所说明的本发明的优选实施例是为了解决技术问题而公开的，如果是本发明所述技术领域的具有通常知识的人(技术人员)，可在本发明的思想和范围内进行各种修改、变更、添加等，但这种修改变更等应当视为属于权利要求书所记载的范围。

产业上的可利用性

本发明的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统及其方法可应用于制造玻璃晶片的行业领域，且可作为提供玻璃晶片测定相关标准化的技术来应用。

Claims (8)

1.一种玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统，其特征在于包括：

装载及卸载玻璃基板(20)的装载及卸载部(100)；

清洗所述玻璃基板(20)的清洗部(200)；

检测所述玻璃基板(20)的2D码并测量厚度的测定部(300)；

根据设置于中央的旋转轴(30)而旋转的三个安置台(40)；以用于顺序向所述装载及卸载部(100)和所述清洗部(200)以及所述测定部(300)同时移送所述玻璃基板(20)；以及

测定终端机(400)，自动控制所述装载及卸载部(100)、所述清洗部(200)、所述测定部(300)以及所述安置台(40)的动作，并对所述测定部300的图像传感器(321)所拍摄的图像和2D码进行图像处理，以计算所述玻璃基板(20)的厚度和检测所述2D码。

2.根据权利要求1所述的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统，其特征在于，所述测定部(300)包括：

具有激光振荡器(322)和图像传感器(321)的上部测定仪(320)，所述激光振荡器(322)朝所述玻璃基板(20)的上表面(G1)照射入射光(L1)，所述图像传感器(321)将从所述玻璃基板(20)的上表面(G1)反射的反射光(L2)或者激光束在所述玻璃基板(20)的上表面(G1)反射的点(S1、S2)拍摄为图像；

具有激光振荡器(332)和图像传感器(331)的下部测定仪(330)，所述激光振荡器(332)朝所述玻璃基板(20)的下表面(G2)照射入射光(L1)，所述图像传感器(331)将从所述玻璃基板(20)的下表面(G2)反射的反射光(L2)或者激光束在所述玻璃基板(20)的下表面(G2)反射的点(S1、S2)拍摄为图像；以及

具有2D码图像传感器(342)和照明装置(341)的2D码检测器(340)，所述2D码图像传感器(342)用于拍摄所述玻璃基板(20)的2D码，所述照明装置(341)用于在所述2D码图像传感器(342)工作时朝所述玻璃基板(20)的2D码部位提供照明。

3.根据权利要求2所述的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统，其特征在于，当所述激光振荡器(322、332)的激光为扩散激光时，在上部及下部测定仪(320、330)的内部还具备将所述扩散激光转换为准直激光或点状激光的透过透镜(323、333)。

4.根据权利要求1所述的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统，其特征在于，所述测定终端机(400)包括：

输入部(410)，该输入部(410)具有用于输入所述厚度测定和2D码检测系统的动作命令的键盘(411)和鼠标(412)以及通过调节所述测定部(300)的X轴和Y轴来搜寻所述2D码的操纵杆(413)；

具有监视器(431)和通信端口(432)的输出部(430)，所述监视器(431)在画面上输出所述玻璃基板(20)的厚度测定和2D码检测程序画面和所述图像传感器(321)所拍摄的图像和2D码，所述通信端口(432)用于通过通信网收发所述测定终端机(400)所测定的数据信息；以及

控制部(420)，该控制部(420)储存并驱动所述厚度测定和2D码检测程序，并根据通过所述输入部(410)所输入的命令而自动控制所述装载及卸载部(1()0)、所述清洗部(200)、所述测定部(300)以及所述安置台(40)的动作，且图像处理由所述图像传感器(321)所拍摄的图像和2D码，以计算所述玻璃基板(20)的厚度和检测所述2D码。

5.根据权利要求1至4的任意一项所述的玻璃基板的厚度测定和2D码检测系统，其特征在于，所述厚度测定和2D码检测系统由所述测定终端机对在所述玻璃基板(20)的上部以及下部分别拍摄的图像进行图像处理，以根据下述数学式1计算作为测定样品的所述玻璃基板(20)的反射光的位置变化量，

【数学式1】

δd₁＝δx₁cosθ₁

δd₂＝δx₂cosθ₂

其中，所述δd₁及δd₂为与基准玻璃基板(G)的厚度(d)进行比较时所述玻璃基板(20)的厚度变化量，所述θ₁及θ₂为从所述激光振荡器(322、332)朝所述玻璃基板(20)入射的入射光的角度，

【数学式2】

t＝d+δd₁+δd₂＝d+δx₁cosθ₁+δx₂cosθ₂

其中，所述d为基准玻璃基板(G)的厚度(d)，

并且，根据所述数学式1计算所述δd₁及δd₂之后，如上述数学式2求出所述玻璃基板(20)的厚度(t)。

6.一种玻璃基板的厚度测定和2D码检测方法，其特征在于包括：

(a)提供厚度测定和2D码检测系统的步骤，该厚度测定和2D码检测系统具备安置有玻璃基板(20)而同时旋转循环于装载及卸载部(100)、清洗部(200)、测定部(300)的三个安置台；

(b)将所述玻璃基板(20)安置到所述装载及卸载部100的步骤；

(c)同时旋转所述安置台(40)，以将所述玻璃基板(20)移送到清洗部(200)的步骤；

(d)在所述清洗部(200)清洗所述玻璃基板20的步骤；

(e)同时旋转所述安置台(40)，以将所述玻璃基板(20)移送到所述测定部(300)的步骤；

(f)在所述测定部(300)对准并真空加压所述玻璃基板(20)之后，测定所述玻璃基板(20)的厚度，并同时检测2D码的步骤；

(g)同时旋转所述安置台(40)，以将所述玻璃基板(20)移送到所述装载及卸载部(100)的步骤；

(h)在所述装载及卸载部(100)进行所述玻璃基板(20)的卸载和外观检查的步骤。

7.根据权利要求6所述的玻璃基板的厚度测定和2D码检测方法，其特征在于，在所述(f)步骤中测定所述玻璃基板20的厚度的方法为，由数学式1计算朝所述玻璃基板(20)的上表面和下表面照射激光束而从所述玻璃基板(20)反射的反射光的位置变化量，

【数学式1】

δd₁＝δx₁cosθ₁

δd₂＝δx₂cosθ₂

其中，所述δd₁及δd₂为与基准玻璃基板(G)的厚度(d)进行比较时所述玻璃基板(20)的厚度变化量，所述θ₁及θ₂为从所述激光振荡器(322、332)朝所述玻璃基板(20)入射的入射光的角度，

【数学式2】

t＝d+δd₁+δd₂＝d+δx₁cosθ₁+δx₂cosθ₂

其中，所述d为基准玻璃基板(G)的厚度(d)，

并且，利用所述数学式2求出所述玻璃基板(20)的厚度(t)。

8.根据权利要求6所述的玻璃基板的厚度测定和2D码检测方法，其特征在于，在所述(f)步骤中检测2D码的方法为，通过对拍摄所述玻璃基板的2D码的图像进行图像处理来检测所述2D码。

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