CN102782446A

CN102782446A - 板检测装置

Info

Publication number: CN102782446A
Application number: CN2011800100042A
Authority: CN
Inventors: 洪钟圭; 全文荣; 金弘珉; 许浈; 尹相圭
Original assignee: Koh Young Technology Inc
Current assignee: Gaoying Technology Co ltd
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2011-01-18
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2031-01-18
Also published as: DE112011100269T5; US9046498B2; WO2011087337A3; WO2011087337A2; KR101207198B1; KR20110084703A; JP2013517474A; US20120287264A1; CN102782446B

Abstract

本发明公开一种板检测装置，其能够提高检测精度。该板检测装置包括至少一个照明组件、成像透镜、第一光束分离器、第一照相机和第二照相机。照明组件向被检测的板发射光，而成像透镜透射从被检测板反射的光。第一光束分离器透射从成像透镜透过的光的一部分，并反射该透过光的其余部分。第一照相机接收透过第一光束分离器的光并捕捉图像，而第二照相机接收由第一光束分离器反射的光并捕捉图像。根据本发明，由于仅使用一个成像透镜来检测板，因此与使用具有光轴差异或放大率差异的多个成像透镜的常规装置相比，防止了检测精度的降低。

Description

板检测装置

技术领域

本发明涉及用于检测板的装置，更具体而言，涉及用于检测板表面的三维形状的装置。

背景技术

用于检测板表面的三维形状的装置具有：照明组件，其向检测对象提供光；以及图像捕捉组件，其对从检测对象反射的光进行图像捕捉，其中图像捕捉组件具有透射从检测对象反射的光的成像透镜和对透过成像透镜的光进行图像捕捉的照相机。

近来，检测对象的尺寸越来越大，然而，与检测对象的尺寸相比，图像捕捉区域相对地变小。结果，为了与检测对象的尺寸相符，最新的板检测装置的图像捕捉组件具有多个照相机以及与照相机相对应的多个成像透镜。

然而，当通过多个成像透镜对检测对象进行检测时，成像透镜之间的不同光轴、成像透镜之间的不同放大率、成像透镜与检测板之间的不同距离等等可能导致由照相机进行图像捕捉到的图像之间产生失真，从而导致对检测板的检测精度下降。另外，为了合成能够补偿照相机所图像捕捉到的图像的失真的单幅整体图像，可能需要复杂的算法。

发明内容

[发明目的]

因此，本发明旨在解决上述问题，本发明的目的是提高检测精度以及简化算法，本发明的目的还在于提供一种用于检测更大区域的板检测装置。此外，对于使用多个照相机的结构，可以减小板检测装置的尺寸。

[技术方案]

第一示例性实施例的板检测装置的包括至少一个照明组件、成像透镜、第一光束分离器、第一照相机以及第二照相机。

照明组件向检测板提供光，而成像透镜透射从检测板反射的光。第一光束分离器透射从成像透镜透过的光的一部分，并且反射该透过光的其余部分。第一照相机通过接收透过第一光束分离器的光（下文中称为“透射光”）来执行图像捕捉，而第二照相机通过接收从第一光束分离器反射的光（下文中称为“反射光”）来执行图像捕捉。

第一光束分离器可以具有第一反射平面，光从成像透镜被提供至第一反射平面，并且第一反射平面透射所提供的光的一部分并且反射所提供的光的其余部分。第一反射平面与成像透镜的基准平面可以形成预定角度，并且第一照相机和第二照相机可以对检测板的不同区域进行图像捕捉。将第一照相机与第二照相机设置在不同的方向上。第一反射平面可以透射从成像透镜提供的光的50%并且反射从成像透镜提供的光的50%。

第一照相机的图像捕捉元件的中心线与成像透镜的中心线设置为彼此不吻合。在这种情况下，可以满足关系式：i≥2b，其中，i是第一照相机的图像捕捉元件的宽度，而b是第一照相机的图像捕捉元件的中心与成像透镜的中心之间的水平距离。另外，由第一照相机测量的第一区域与由第二照相机测量的第二区域具有至少部分重合区域。

板检测装置还可以包括第二光束分离器和第三照相机。第二光束分离器设置在第一光束分离器与第一照相机之间，向第一照相机提供透射光的透过部分并且反射透射光的其余部分。第三照相机通过接收从第二光束分离器反射的光来执行图像捕捉。第二光束分离器可以具有第二反射平面，该第二反射平面透射透射光的一部分并且反射透射光的其余部分。

另外，板检测装置还可以包括第三光束分离器和第四照相机。第三光束分离器设置在第一光束分离器与第二照相机之间，并且向第二照相机提供反射光的透过部分并且反射反射光的其余部分。第四照相机通过接收从第三光束分离器反射的光来执行图像捕捉。在这种情况下，第三光束分离器可以具有第三反射平面，第三反射平面透射反射光的一部分并且反射反射光的其余部分，并且第三反射平面与成像透镜的基准平面可以形成预定角度。

[有益效果]

根据本发明的板检测装置，由于第一光束分离器将从检测对象反射的光分成两部分，并且将分开的反射光分别提供给两个照相机，这样可以通过使用一个成像透镜扩大测量区域。因此，可以防止导致检测板的检测精度降低的成像透镜之间的不同光轴、成像透镜之间的不同放大率或者成像透镜与检测板之间的不同距离等等因素，并且将由两个照相机进行图像捕捉所得到的图像合成为单幅整体图像的算法更加简单。此外，通过将多个不同照相机设置在不同的方向上，可以减小检测装置的体积。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的板检测装置的剖视图。

图2是示出图1中所示的板检测装置的光束分离器和照相机的概念性剖视图。

图3是示出图1中所示的板检测装置的照明组件的放大图。

图4是示出图1中的检测对象、检测装置的成像透镜和检测装置的第一照相机之间的关系的视图。

图5是示出根据本发明第二实施例的板检测装置的剖视图。

图6是示出图5中所示的板检测装置的光束分离器和照相机的

概念性剖视图。

附图标记的简要说明

10：检测板 100：照明组件

200：成像透镜 210：基准平面

310：第一光束分离器 312：第一反射平面

312a：第一对称平面 320：第二光束分离器

322：第二反射平面 322a：第二对称平面

330：第三光束分离器 332：第三反射平面

332a：第三对称平面 410：第一照相机

420：第二照相机 430：第三照相机

440：第四照相机

具体实施方式

在下文中，将参考示出了本发明示例性实施例的附图更详细地描述本发明。

然而，本发明可以体现为多种不同的形式，并且不应解释为仅局限于在此列举的实施例。虽然可能使用诸如“一”、“二”等数字术语作为基数来指示各种结构元件，然而，这些结构元件不应受该术语的限制。该术语仅用于将一个结构元件与另一个结构元件区别开。例如，如果权利未超出范围，则第一结构元件可以被称为第二结构元件；这同样适用于第二结构元件，该第二结构元件可以被称为第一结构元件。

本申请中所使用的术语仅用于解释特定的实施例，而非用来限制本发明。除非另有明确地规定，术语“一”、“一个”和“该”等表示“一个或更多个”。术语“包括”、“包含”等是为了指定本申请的特征、数量、过程、结构元件、部分以及组合部件，并且应理解，该术语不排除一个或多个不同的特征、数量、过程、结构元件、部分、组合部件。

<实施例1>

图1是示出根据本发明第一实施例的板检测装置的剖视图，图2是图1所示的板检测装置的光束分离器和照相机的概念性剖视图，以及图3是图1所示的板检测装置的照明组件的放大视图。

参考图1至图3，根据本实施例的板检测装置与用于检测设置在台板（未示出）上的检测板的表面的三维形状的装置对应，该板检测装置包括至少一个照明组件100、成像透镜200、第一光束分离器310、第一照相机410、第二照相机420和控制系统（未示出）。

照明组件100可以包括照明单元110、栅格单元120、投影透镜130和栅格转移单元140。发射光的照明单元110可以包括光源和至少一个透镜，并且栅格单元120可以设置在照明单元110的下方，以将照明单元110所发出的光改变为栅格图案光。投影透镜130设置在栅格单元120的下方并且透射栅格单元120所发出的栅格状图案光。栅格转移单元140可以使栅格单元120沿着预定的行程移动规定的节距。

照明组件100的数量例如可以是2个、3个、4个或更多个，如果照明组件100的数量是4个，则照明组件100可以设置在正方形的每个顶点处。在这种情况下，检测板10的中心可以优选为与正方形的中心基本吻合。

成像透镜200透射检测板10所反射的栅格状图案光，并将该栅格状图案光提供给第一光束分离器310。成像透镜200的基准平面210可以设置为与检测板10实质平行，并且成像透镜200的中心可以与检测板10的中心实质吻合。在这种情况下，例如，成像透镜200的中心可以与成像透镜200的光轴实质吻合，而成像透镜200的光轴与成像透镜200的基准平面210的法线方向实质平行。

第一光束分离器310可以透射成像透镜200所透过的光的一部分并反射该透过的光的其余部分。具体地说，第一光束分离器310包括第一反射平面312，光从成像透镜被提供至第一反射平面312，该第一反射平面312透射所提供的光的一部分并反射所提供的光的其余部分。在这种情况下，第一反射平面312与成像透镜200的基准平面210可以形成预定角度，例如45度。另外，第一反射平面312可以透射从成像透镜200提供的光的50%并反射从成像透镜200提供的光的50%。

在本实施例中，透过成像透镜200的光被称为入射光（Li），透过第一光束分离器的入射光（Li）被称为透射光（L1），并且从第一光束分离器310反射的入射光（Li）被称为反射光（L2）。

第一照相机410包括第一图像捕捉元件412，该第一图像捕捉元件412设置在能够接收从第一光束分离器310发送的透射光L1的位置，并且可以对透射光L1进行图像捕捉。此外，第二图像捕捉元件422设置在能够接收从第一光束分离器310发送的反射光L2的位置，并且可以对反射光L2进行图像捕捉。在这种情况下，第一照相机410和第二照相机420可以是CCD照相机或CMOS照相机。

第一照相机410和第二照相机420可以对检测板10的不同区域进行图像捕捉。换句话说，第一照相机410和第二照相机420可以至少对检测板10的部分重合区域进行图像捕捉。

第一照相机410和第二照相机420可以被设置在不同的方向上，并且更具体地说，第一照相机410和第二照相机420可以相对于第一对称平面312a对称地设置，该第一对称平面312a是从第一反射平面312延伸的虚拟线。例如，可以将投射到第一光束分离器310的一部分上的一束入射光（Li）提供给第一照相机410的第一图像捕捉元件412并且对该束光进行图像捕捉，将投射到光束分离器310的另一部分上的另一束入射光（Li）提供给第二照相机420的第二图像捕捉元件422并且对该另一束光进行图像捕捉。这意味着：第一图像捕捉元件412对投射到第一光束分离器310的一部分上的光进行图像捕捉，而第二图像捕捉元件422对投射到第一光束分离器310的另一部分上的光进行图像捕捉。结果，本实施例的板检测装置可以使用第一图像捕捉元件412和第二图像捕捉元件422对入射光（Li）的全部区域进行图像捕捉。

控制系统采用由图像捕捉组件进行图像捕捉到的图像对检测板进行检测。例如，控制系统还可以包括图像接收部、组件控制部和中央控制部。

图像接收部可以与第一照相机410和第二照相机420电连接，并且可以存储由第一照相机410和第二照相机420提供的检测板10的图案图像。组件控制部可以进行控制并与保持检测板10的台板、第一照相机410、第二照相机420以及照明组件100相连接，并且组件控制部可以包括例如控制照明单元的照明控制器、控制栅格转移单元的栅格控制器以及控制台板的台板控制器。中央控制部可以进行控制并且与图像接收部和组件控制部电连接，并且中央控制部可以包括图像处理板、控制板以及界面板。

再次参考图3，当从多个照明组件100的照明部之一发出的栅格图案光被发送至检测板10时，在检测板10上形成有栅格状图案图像。栅格状图案图像可以包括多个栅格形状，根据本实施例，无论栅格图案光的类型如何，栅格形状之间的间隙可以具有相同的值；然而，该间隙也可以针对栅格图案光的类型而具有不同的值。

从检测板10反射的栅格图案光利用第一照相机410和第二照相机420可以形成多个图案图像。更具体地，通过侧向地移动例如3或4次，可以将N个栅格图案光发送至检测板10，以形成N个图案图像。

此外，控制系统从每个方向上的N个图案图像中采集X-Y坐标系中的每个位置的N个亮度等级，并且计算每个方向的相位、平均亮度和可见度。在这种情况下，可以使用N桶算法来计算每个方向的相位、平均亮度和可见度。

图4是说明图1中的检测对象、检测装置的成像透镜和检测装置的第一照相机之间的关系的视图。在此情况下，在图4中省略了第一光束分离器310。

根据图4，第一照相机410的中心线（即第一图像捕捉元件412的中心线）与成像透镜200的中心线可以设置为彼此不吻合，并且检测板10的中心线与成像透镜200的中心线可以设置为彼此不吻合。例如，第一图像捕捉元件412的中心线和检测板10的中心线可以设置在成像透镜200的中心线的各侧。

设立关系式1/S1+1/S2=1/F（F是成像透镜200的焦距），其中第一分隔距离S1是检测板10与成像透镜200的基准平面210之间的竖直距离，而第二分隔距离S2是成像透镜200的基准平面210与第一图像捕捉元件412之间的竖直距离。此外，设立关系式a=S1·tan(θ)，b=S2·tan(θ)，其中a是成像透镜200的中心线与检测板的中心线之间的水平距离，b是成像透镜的中心线与第一图像捕捉元件412的中心线之间的水平距离，θ是将检测板10的中心与第一图像捕捉元件412的中心连接起来的直线与成像透镜200的中心线之间的角度。

根据本实施例，可以满足关系式：i≥2b，其中i是第一图像捕捉元件412的宽度，换句话说，是可被第一图像捕捉元件412图像捕捉到的宽度，而b是第一图像捕捉元件412的中心与成像透镜200的中心之间的水平距离。可以这样说，当使用一个成像透镜200和多个照相机来测量检测板10的每个区域时，成像透镜200和多个照相机应该满足关系式i≥2b，以便测量检测板10的整个区域。在这种情况下，当如图3所示第一图像捕捉元件412与成像透镜200的中心重合时，关系式i≥2b得到满足，结果，可以被照相机的图像捕捉元件进行图像捕捉到的区域可以至少具有部分重合区域，并且由此测量检测板10的整个区域。

同时，虽然没有描述检测板10、成像透镜200和第二照相机420之间的关系，然而，除了第一光束分离器310向第二照相机420提供光之外，检测板10、成像透镜200和第二照相机420之间的关系与检测板10、成像透镜200和第一照相机之间的关系实质相同。

根据本实施例，图1和图2中的第一光束分离器310、第一照相机410和第二照相机420之间的关系与图5和图6中的第二光束分离器320、第一照相机410和第三照相机430之间的关系实质相同，并且图1和图2中的入射光Li、透射光L1和反射光L2之间的关系与图5和图6中的透射光L1、透射-透射光L3和透射-反射光L4之间的关系实质相同。因此，将省略对图5和图6中的第二光束分离器320、第一照相机410和第三照相机430之间的关系以及图5和图6中的入射光L1、透射-透射光L3和透射-反射光L4之间的关系的描述。

将第三光束分离器330设置在第一光束分离器310与第二照相机420之间，并且第三光束分离器330向第二照相机420提供反射光L2的透过部分并反射该反射光的其余部分。换句话说，第三光束分离器330包括第三反射平面332，该第三反射平面332透射反射光L2的一部分并且反射反射光L2的其余部分。

第三反射平面332与成像透镜200的基准平面210可以具有预定的角度，例如大约45度。此外，第三反射平面332可以透射反射光L2的大约50%，并且可以反射反射光L2的其余大约50%。同时，在本实施例中，反射-透射光L5是透过第三光束分离器330的反射光L2，反射-反射光L6是从第三光束分离器330反射的反射光L2。

将第四照相机440设置在被提供从第三光束分离器330发出的反射-反射光L6的位置，并且第四照相机440包括可以对反射-反射光L6进行图像捕捉的第四图像捕捉元件442。第二照相机420和第四照相机440可以相对于第三对称平面332a设置在对称的位置处，该第三对称平面332a是从第三反射平面332延伸的虚拟延伸平面。

在本实施例，图1和图2中的第一光束分离器310、第一照相机410和第二照相机420之间的关系与图5和图6中的第三光束分离器330、第二照相机420和第四照相机440之间的关系实质相同，图1和图2中的入射光Li、透射光L1和反射光L2之间的关系与图5和图6中的反射光L2、反射-透射光L5和反射-反射光L6之间的关系实质相同。

因此，将省略对图5和图6中的第三光束分离器330、第二照相机420和第四照相机440之间的关系以及图5和图6中的反射光L2、反射-透射光L5和反射-反射光L6之间的关系的描述。

在本实施例中，板检测装置被描述为具有三个光束分离器（310、320、330）和四个照相机（410、420、430、440），然而，在某些情况下，光束分离器的数量和照相机的数量可以改变。换句话说，当将附加的光束分离器设置在光束分离器之一与照相机之一之间时，附加的照相机可以设置为对由该附加的光束分离器提供的反射光进行图像捕捉，因此光束分离器的数量和照相机的数量可以继续增加。

根据本实施例，通过增加光束分离器的数量来改变从成像透镜200透过的光的分束光路，从而对使用一个成像透镜的图像捕捉区域进行增加。

虽然已基于本发明的优选实施例对本发明进行了详细说明，然而，本领域技术人员可以在本发明所附的权利要求的精神或范围内对本发明进行修改或改进。

Claims

1.一种板检测装置，包括：

至少一个照明组件，其向检测板提供图案光；

成像透镜，其透射从所述检测板反射的所述图案光；

第一光束分离器，其透射从所述成像透镜透过的所述图案光的一部分，并且反射从所述成像透镜透过的所述图案光的其余部分；

第一照相机，其通过接收透过所述第一光束分离器的所述图案光（下文中称为“透射光”）执行图像捕捉；以及

第二照相机，其通过接收从所述第一光束分离器反射的所述图案光（下文中称为“反射光”）执行图像捕捉。

2.根据权利要求1所述的板检测装置，其中，所述第一光束分离器包括：

第一反射平面，将所述图案光从所述成像透镜提供至所述第一反射平面，所述第一反射平面透射所提供的所述图案光的一部分并且反射所提供的所述图案光的其余部分。

3.根据权利要求2所述的板检测装置，其中，所述第一反射平面与所述成像透镜的基准平面形成预定角度。

4.根据权利要求3所述的板检测装置，其中，所述第一照相机和所述第二照相机对所述检测板的不同区域进行图像捕捉。

5.根据权利要求4所述的板检测装置，其中，将所述第一照相机和所述第二照相机设置在不同的方向上。

6.根据权利要求2所述的板检测装置，其中，所述第一反射平面透射从所述成像透镜提供的所述图案光的50%并且反射从所述成像透镜提供的所述图案光的50%。

7.根据权利要求1所述的板检测装置，其中，所述第一照相机的图像捕捉元件的中心线与所述成像透镜的中心线设置为彼此不吻合。

8.根据权利要求7所述的板检测装置，其中，满足关系：i>2b，

其中i是所述第一照相机的所述图像捕捉元件的宽度，而b是所述第一照相机的所述图像捕捉元件的中心与所述成像透镜的中心之间的水平距离。

9.根据权利要求1所述的板检测装置，其中，由所述第一照相机测量的第一区域与由所述第二照相机测量的第二区域具有至少部分重合区域。

10.根据权利要求9所述的板检测装置，其中，所述第一照相机的图像捕捉元件的中心线与所述成像透镜的中心线设置为彼此不吻合。

11.根据权利要求1所述的板检测装置，还包括：

第二光束分离器，其设置在所述第一光束分离器与所述第一照相机之间，所述第二光束分离器向所述第一照相机提供所述透射光的透过部分，并且反射所述透射光的其余部分；以及

第三照相机，其通过接收从所述第二光束分离器反射的光来执行图像捕捉。

12.根据权利要求11所述的板检测装置，其中，所述第二光束分离器包括：

第二反射平面，其透射所述透射光的一部分并且反射所述透射光的其余部分，

所述第二反射平面与所述成像透镜的基准平面形成预定角度。

13.根据权利要求11所述的板检测装置，还包括：

第三光束分离器，其设置在所述第一光束分离器与所述第二照相机之间，所述第三光束分离器向所述第二照相机提供所述反射光的透过部分，并且反射所述反射光的其余部分；以及

第四照相机，其通过接收从所述第三光束分离器反射的光来执行图像捕捉。

14.根据权利要求13所述的板检测装置，其中，所述第三光束分离器包括：

第三反射平面，其透射所述反射光的一部分并且反射所述反射光的其余部分，以及

所述第三反射平面与所述成像透镜的基准平面形成预定角度。