CN104094104B - 用于识别透明片体内的缺陷部位的装置和方法以及该装置的使用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于识别透明的片(10)，优选玻璃片体内的缺陷部位的装置(11)。装置(11)包括光照机构(12)，利用其将入射光(20)对准片(10)的表面的至少一部分以照射片(10)；以及图像检测机构(14、16)，由片(10)反散射的光(22)对准该图像检测机构以通过图像技术检测片(10)。装置(11)构造用于在不同拍摄条件下产生至少两个干涉图像，以便借助评估该至少两个干涉图像能够实现或执行对缺陷部位的识别。

Description

用于识别透明片体内的缺陷部位的装置和方法以及该装置的 使用
技术领域
本发明通常涉及在制造和/或加工透明片，优选玻璃片时的质量管理，尤其是识别在片体内的缺陷部位或缺陷。
背景技术
缺陷检查在玻璃制造中通常通过成像式的光学方法来实现。在此，测试对象的材料缺陷借助例如基于明视场方法或暗视场方法的对该测试对象的照射并且借助镜片系统成像在CCD芯片上。在计算机单元中评估由此产生的图像，并且基于图像信息来判断这是否是玻璃缺陷并且在必要时判断是哪一类玻璃缺陷。这个系统的缺陷灵敏度依赖于拍摄单元的像素分辨率、对象的分辨率以及信噪比。
通常实施为行扫描式照相机(Zeilenkamera)的图像传感器的数据率是有限的。具有例如25至50kHz的水平频率的行扫描式照相机可以用于15至30m/min的测试对象的进给。在此，通常使用光照通道。因此，在使用多个通道时需要多个照相机工作台。
产品线的进给的提高会导致在对每个图像行的保持不变的照射的情况下可供使用的光较少，由此会降低信噪比。为了避免这种变差，备选地可以降低在进给方向上的像素分辨率。但因此降低了缺陷灵敏度。
较高的光学分辨率在光学成像系统中会导致景深()减小，其至少应当对应于所检验的测试对象的玻璃厚度。由于在运送时的容差以及由于玻璃的可能的弯曲，一般来说甚至需要较大的景深。
因此，为了例如每像素低于20μm的分辨率以及例如每分钟35米的进给，成像系统将是复杂、难以操控且昂贵的。
现有技术公知了用于就缺陷部位对物体的外表面或体内执行检验的方法。
JP 4576962 B2示出了一种用于检测测试对象的缺陷部位，例如平的覆层的厚度由于异物导致的波动的方法。为此，光照射到测试对象上并分析反散射光。分析以对反散射光的偏光分量的评估为基础。
WO 2006/108137 A2示出了借助如下系统来探测玻璃片中的瑕疵，该系统将激光二极管的光对准待检验的玻璃片并且对从该玻璃片的前侧和背侧作为干涉图案反散射到行扫描仪上的光进行评估。
在公知的方法中有问题的是，所用的行扫描仪具有以测试对象的量级的传感器表面。此外，测得的图像由于污染通常在测试对象中不存在缺陷部位的情况下也提供图案，从而使得对图像的自动评估可能是有错的。此外，由于较小的缺陷部位导致的图案可能基于样本几何结构与置放其上的图案不利地迭合，从而使得缺陷部位无法被可靠地识别出。
发明内容
本发明的任务在于提供对透明片体内的缺陷部位的识别，其可以有效避免错误地工作并且可以廉价地实现。
该任务以最令人惊奇地简单的方式通过独立权利要求的主题来解决。有利的设计方案以及改进方案在从属权利要求中说明。只要在技术上合理可行，改进方案的特点可以彼此组合。
本发明的一个方面涉及一种用于识别透明片，优选玻璃片体内的缺陷部位的装置，其中，该片可以是面式的、大致呈矩形的物体。该片可以平坦地、隆起地或任意地成形。借助该装置通常可以检测到并识别出在对象的外壁或体内的缺陷部位。
该装置可以包括用于照射的光照机构。借助该光照机构，光可以对准片的表面的一部分或整个表面。光照机构尤其可以构造用于照射在进给方向上相对光照机构运动的片。因此，入射光作为光条照射到该片上，其中，光条照射该片的整个宽度。在此，将该片横向于进给方向的尺寸理解为宽度。
入射光可以是光点，其照射i)部分区域或ii)整个片。在i)的情况下，该光点扫描横向于进给方向扫描该片。
此外，该装置还可以包括图像检测机构，由对象反散射的光对准该图像检测机构来在图像技术上检测该片。反散射光接下来被理解为，在照射该片之后，通过入射光与片的交互作用，优选借助在该片上的反射或衍射，在图像检测机构的方向上偏斜的光。图像检测机构可以构造用于产生至少两个，优选电子或数字的图像。
该装置可以构造用于产生在不同拍摄条件下的至少两个干涉图像，以便借助评估这至少两个干涉图像来识别缺陷部位或使缺陷部位的识别成为可能。干涉图像的评估可以通过操作人员或必要时通过与图像检测机构和/或光照机构联接的计算单元来执行。
可以将具有干涉图案的图像理解为干涉图像。除了大的和中等的缺陷以外，基于多个在不同拍摄条件下所拍摄的干涉图像也能以有利的方式识别出小的和极小的缺陷。
干涉图案可以通过入射光由该片的表面或外表面以及下表面或内表面的反射形成。由此，反射光或反散射光具有两个迭合的分量。因此，反射光分量的迭合可以在图像检测机构处产生干涉图案。
但是，缺陷部位的可见的效果很少是通过在片的缺陷部位或损坏部处的散射或折射产生，而是通过该片的材料基质的由损坏部导致的局部干扰产生。于是，缺陷图案通过由于局部材料干扰导致的波前变形及其与参考波的未受干扰的波前的迭合产生。
根据实施方式，用于识别缺陷部位的装置可以构造用于通过干涉图像的比对来识别缺陷部位或使缺陷部位的识别成为可能。缺陷部位的识别可以通过操作人员或在必要时通过计算单元来执行。
干涉图像的比对优选可以通过测定干涉图像间的差异产生。为此，可以使用在时间上依次地或必要时同时地产生的干涉图像。
干涉图像的比对也可以通过在一个或多个图像屏幕上示出干涉图像产生，从而通过操作人员来测定干涉图像间的差异。
比对在不同拍摄条件下所产生的干涉图像例如可以表明，由于缺陷导致的干涉结构相对于该片的基础干涉结构更快地变化。这些图像包含不同的图案，这些图案总地允许在接下来的图案识别出中可以很有帮助的图示。
基于比对多个在不同拍摄条件下所拍摄的干涉图像，除了大的和中等的缺陷以外，有利地也可以识别出小的和极小的缺陷。例如可以识别出<50μm的核心尺寸的固体内含物，以及<150μm的核心尺寸的气体内含物。
在一系列在不同拍摄条件下所产生的多个干涉图像中，在其中一个干涉图像中的干涉图案可以理解为期望值，该期望值对于其余干涉图案来说被用作参考。期望值可以分别与其余图像的干涉图案进行比对。
缺陷的特征可以在于，在不同图像中的干涉图案与期望值有偏差。该偏差可以相加，从而可以探测到小的缺陷并且可以详细地检测较大的缺陷。
干涉图像的比对可以包括其余图像的相应的干涉图案与期望值之间的差形成、相关性或相似性的检验。
有利地，通过污物以及污斑在差图像中的保持不变的特性可以区分它们。此外，通过比对多个干涉图像也可以识别出缺陷，这些缺陷在单个干涉图像中由于干涉波的很小的强度或振幅并且由于缺陷干涉图案与基础图案不利的迭合而难以看到。
缺陷部位必要时也可以通过测定在干涉图像中的干扰来识别。为此，例如可以检验干涉图像是否存在干涉图案相对于未受干扰的干涉图案或相对于在干涉图像的未受干扰区域中的干涉图案的改变或干扰。未受干扰的干涉图案可以由不存在导致干涉的缺陷部位的片体内区域产生。但是，在缺陷部位周围，光穿过与未受干扰的区域不同的路径，从而使得由于其而出现片折射率的不均性的缺陷部位导致干涉图案的改变或干扰。
为了识别出缺陷部位，相对于片的光学成像，干涉图像是非常有利的：
-在干涉图像中由缺陷部位所导致的干扰比缺陷部位还大例如10或12倍。由此，较小的光学分辨率就足够观察到缺陷部位。
-相较于材料缺陷，对象的表面上的污物在比对多个干涉图像时不会产生干扰。这使得区分材料缺陷与表面的污物成为可能。
-与光学分辨率相比很小的干扰可以通过多次观察以及使用相对于未受干扰的区域中的信号变换更大的信号变换来识别。
本发明的另一方面涉及一种用于识别透明片，优选玻璃片体内的缺陷部位的方法。
该识别可借助用以照射该片的光照机构以及用以检测从该片反散射的光的图像检测机构来执行。
借助该光照机构可以产生入射光并将其对准该片的表面的至少一部分，其中，光照机构优选可以具有至少一个光源。
在该方法的一个步骤中，该片可以通过光照机构被照射，从而使得光通过该片被散射或反散射并被对准图像检测机构。
在另一步骤中，反散射光可以通过图像检测机构被检测。
在另一步骤中，至少两个干涉图像可以通过图像检测机构，优选结合光照机构在不同拍摄条件下产生。
在另一步骤中，缺陷部位可以借助评估至少两个干涉图像，例如通过操作人员或通过与图像检测机构和/或光照机构联接的计算单元来识别。
光照机构可以根据实施方式被构造用于产生具有至少两个不同波长和/或波形的光。通过使片以不同波长的光照射且图像检测机构检测由该片反散射的光，可以产生至少两个干涉图像。基于此，可以通过分别以与用来产生另一个干涉图像或其他干涉图像的光的波长不同的波长的光产生干涉图像来提供不同拍摄条件。
干涉图像的拍摄条件也可以通过针对相应的干涉图像所用的光的波形彼此不同或有所差别的方式来区别。
光照机构优选可以被构造用于使入射光在至少两个光照角度下对准片。基于此，可以通过分别以在与其他干涉图像的入射光的光照角度不同的光照角度下对准片的入射光产生干涉图像来提供不同的拍摄条件。
图像检测机构尤其可以构造用于在不同检测角度下检测反散射光，其中，如下角度可理解为检测角度，反散射光在该角度下入射到图像检测机构上。基于此，可以通过分别在与其他干涉图像的检测角度不同的检测角度下入射到图像检测机构上的反散射光产生干涉图像来提供不同的拍摄条件。
一个干涉图像的光照角度和检测角度优选可以不同于其他干涉图像的相应的角度，因此以此方式可以提供不同的拍摄条件。
根据实施方式，光照机构被构造用于产生具有至少两个不同相位的入射光，例如通过针对相应的干涉图像的入射光以光照机构相对于片的不同距离产生，或通过针对相应的干涉图像光照机构经由片至图像检测机构的整个光径具有不同长度。
使用多个干涉图像能够以有利的方式使检验干涉图像是否存在干涉图案相对于未受干扰的干涉图案的改变或干扰的效率改善成为可能。因此，干涉图像的该拍摄条件优选设定为使对干涉图案的改变或干扰的识别变得容易。该识别尤其可以通过在干涉图像的未受干扰的区域中实现破坏性干涉的方式变得容易或得到改善。
根据实施方式，光照机构具有至少一个光源，其例如构造为钠气灯或激光器。光源优选可以具有相干长度，其大于片厚度的两倍或大于3mm。
根据另一实施方式，图像检测机构可以具有屏幕，反散射光对准该屏幕以呈现干涉图像。
图像检测机构能够以有利的方式具有图像传感器，其被构造为
-矩阵照相机，
-行扫描式照相机，
-具有时延积分(TDI：Time Delayed Integration)传感器的行扫描式照相机，其作为准矩阵照相机来运行，或
-摄影机，
用于检测从片反散射到图像传感器上的光或呈现在屏幕上的干涉图像。借助矩阵照相机、行扫描式照相机或具有TDI传感器的行扫描式照相机，能够以简单的方式实现不同的检测角度。图像传感器被构造用于产生至少两个电子或数字的干涉图像。
具有TDI传感器的行扫描式照相机在结构类型上是具有传感器的高与宽的高高宽比的矩阵照相机。通常探测器行的电荷图像(Ladungsbild)朝向下一个探测器行进一步移动并加至其上，从而总地改善了信噪比。在特定的运行形式中，这样的传感器可以像矩阵照相机那样来读取，这在检验扁平但狭长的对象时是有利的。
图像传感器可以在特定时间点检测整个屏幕或该屏幕的分区域。在检测分区域时，在检测时间结束之后也检测整个屏幕。同样的情况适用于片的直接图像技术检测，而不使用屏幕。
通过使用被反散射光对准以在光学上呈现图像的屏幕，以有利的方式实现了使图像传感器无需直接检测反散射光。以此方式，使用较小且较廉价的图像传感器。
该装置以有利方式可以具有与图像传感器和/或光照机构联接的计算单元。该计算单元被构造用于实施对干涉图像的评估，以及测定干涉图像中的干扰并识别缺陷部位。备选地，干涉图像的评估也可以通过操作人员来执行。
以有利的方式，图案识别系统可以在计算单元上运行，以评估干涉图像间的差异并测定干涉图像中的干扰。为此，在测试或学习阶段中，为图案识别系统提供干涉图像或干涉图案，这些干涉图像或干涉图案来自没有缺陷部位的片或具有已知的缺陷部位的片。由此，图案识别系统进行学习以识别出干涉图像中的干扰。在提供新的干涉图像的情况下，经过训练的图案识别系统可以使用所学知识并成功识别出那些与在学习阶段中所提供的干扰类似的干扰。
根据实施方式，该装置可以具有运输装置，其使片相对于光照机构和/或图像检测机构运动。
运输装置以有利的方式可以具有滚轮，经由该滚轮引导片。在此，滚轮可以通过驱动机被旋转，以便使片向前运动。必要时，片也可以通过与滚轮分开的驱动机被向前运动。
在由玻璃构成并例如可以实施为玻璃带的片中，由于内部应力产生了局部隆起，这使相对于光照机构和/或图像检测机构的限定的位置或准确的定位变得困难。为了解决这个问题，玻璃带可以经由滚轮来引导，从而通过弯曲向玻璃施加补偿内部应力的外部应力。由此，可以明确限定反射部位的位置。
根据另一实施方式，光照机构借助可调式光源在时间上依次地产生具有多个不同波长的光。
光源可以优选是应力控制的激光二极管，其发射出具有依赖于所施加的应力的波长的光。由此，干涉图像能够以在时间上依次的顺序产生，例如通过控制光照机构在激光二极管上提供随时间可变的应力，其中，在分别对应于特定的波长的所选的时间点读取图像传感器。
根据另一实施方式，光照机构借助具有限定的光谱宽度的光源以及可调的滤波器在时间上依次产生具有多个不同波长的光。
滤波器优选可以是应力控制的滤波器，其允许具有依赖于所施加的应力的波长的光穿过。滤波器的变化范围大致对应于光源的光谱宽度。
由此，干涉图像能够以在时间上依次的顺序产生，例如通过控制光照机构在滤波器上提供随时间可改的应力，其中，在分别对应于特定的波长的所选时间点读取图像传感器。
根据实施方式，光照机构可以借助多个在空间上分开布置的光源同时或大致同时产生具有多个不同波长的光。
光照机构优选可以包括具有激光器或激光二极管的矩阵。光源的光的波长在此可以不同于其他光源中的每一个的光的波长。图像传感器可以构造用于针对每个波长的光分别提供电信号，从而可以为每个波长提供单独的干涉图像。由此，可以同时或大致同时产生干涉图像。
根据实施方式，光照机构具有优选至少2个、或5个、或10个、或50个光源。
以有利的方式，在产生干涉图像时所使用的彼此不同的波长以如下方式确定，即，使得在干涉图像的未受缺陷部位干扰的图像区域内出现破坏性的干涉。
同时或在时间上依次发射出具有不同波长的光以及通过图像传感器针对每个波长产生干涉图像用于使得最优的干涉图像的选择成为可能。该最优的干涉图像在未受干扰的图像区域内，在所有产生的干涉图像中具有最高的波消除或破坏性的干涉。
最优的干涉图像的信息内容在未受干扰的图像区域内非常少，这是因为其不具有或具有很少的图像结构，由此使对最优的干涉图像中干扰的自动测定或鉴别明显变得容易且高效地执行。
测定干扰优选可以包括通过加权迭合干涉图像产生迭合图像。为了产生相应的干涉图像所使用的波长结合用于加权迭合的加权因子的适当选择可以如下这样来确定，即，使得在迭合图像的未受缺陷部位干扰的图像区域内出现破坏性的波迭合。
测定适当的波长以及加权因子表示一种最佳化过程，其中，波长和加权因子被改变，以便尽可能在未受缺陷部位干扰的图像区域内实现破坏性的波迭合。由此可以实现的是，干涉幅度的和在迭合图像的未受缺陷部位干扰的图像区域内最小而在迭合图像的干扰区域内最大。
在此，将干涉幅度的绝对值的和或干涉幅度的平方的和理解为干涉幅度的和。
干涉图像的迭合可以以像素的方式，优选在干涉图像通过图像配准(Bildregistrierung)而彼此协调一致之后执行。
以有利的方式，可以借助图案识别系统在迭合图像中以高命中机率识别出干扰。
根据另一方面，本发明涉及一种将上面所描述的装置用于分选具有缺陷部位的薄玻璃或厚度小于200μm的玻璃的用途。利用根据本发明的装置进行检验并根据检验结果进行分类的薄玻璃具有明显降低的缺陷密度或缺陷数量。
根据另一方面，本发明涉及一种计算机程序，该计算机程序当它被装载到计算机中或在计算机上运转时可以实施上面所描述的方法。此外，本发明还涉及一种具有这样的程序的程序存储介质或计算机程序产品。
附图说明
下面将借助实施例并且参照附图进一步说明本发明。在此，相同的附图标记表示相同或对应组件。不同实施例的特征可彼此组合。在附图中：
图1示出根据第一实施方式的本发明装置的图示，
图2示出根据第二实施方式的本发明装置的第一图示，
图3示出根据第二实施方式的本发明装置的第二图示，
图4示出根据第三实施方式的本发明装置的图示，
图5a示出在25倍放大倍率下具有内含物的透明片的干涉图像，
图5b示出在100倍放大倍率下在图5a中所用的片的显微图，
图6a示出在25倍放大倍率下具有气泡的透明片的干涉图像，
图6b示出在100倍放大倍率下在图6a中所用的片的显微图，
图7a至7d示出在不同检测角度下纪录的具有金属内含物的透明片的干涉图像，以及
图8a与8d为在不同检测角度下纪录的具有气泡的透明片的干涉图像。
具体实施方式
图1示出根据第一实施方式的本发明装置11的图示。在此涉及一种玻璃对象。
装置11具有
-光照机构12，利用其使入射光20对准片10的表面的至少一部分以照射片10，以及
-图像检测机构14、16，由片10反散射的光22对准该图像检测机构以在图像技术上检测片10。
装置11构造用于在不同拍摄条件下产生至少两个干涉图像。借助评估这至少两个干涉图像，装置11可识别出缺陷部位。
这些缺陷部位通过将干涉图像进行比对来识别。根据前述实施方式，比对基于对干涉图像间差异的测定。干涉图像的评估由操作人员来实施。
通过分别以与产生其他干涉图像所用的光的波长有所区别的波长的光产生干涉图像来提供不同的拍摄条件。在此，这些干涉图像同时产生。
根据图1，光照机构具有构造为激光器的相干光源12。借助光源12对片10进行垂直的同轴的照射。为此，水平射出的光20从分光器26偏斜至片10上。从片10反射回来的光22向上经过分光器26并由图像传感器16来检测。
分光器26具有选择性透光性，其中，入射光20反射到片10上且从片10来的光22穿过分光器26。
干涉图案经由具有测试物的宽度的传感器行16来检测。不同的干涉图案通过以波长λi，i＝1、2、…的照射而产生，这些干涉图案以时间间隔或光谱分离的方式来观察。
缺陷部位通过比对这些干涉图像来识别，其中，装置11构造用于实施该比对。干涉图像的比对通过测定干涉图像间的差异产生。
在一系列以不同波长产生的多个干涉图像中可以由其中一个干涉图像来确定期望干涉图案，该期望干涉图案对于其余干涉图案而言被用做参考。将该参考图案或期望值以如下方式分别与其余图像的干涉图案进行比对，即，从其余图像的各自的干涉图案扣除期望值。
装置11具有运输装置24，其相对于光照机构12和图像检测机构14、16移动片10。
图2与3中示出根据第二实施方式的本发明装置11的图示。
测试物的表面通过相干光源12被照射。干涉图案经由屏幕14以及照相机/镜片系统16来观察。照相机16的帧率在此如下这样选定，即，多次在不同光照角度下或以不同干涉图案来观察每个点。
片10的在时间点t位于部位x0处(图3)的点，入射光20在光照角度或入射角度下散射到屏幕14上，该光照角度或入射角度与反散射光22的检测角度或反射角度Φ相同。在此，入射角度与反射角度Φ是相应的光束20、22相对于片10的面法线的角度。
片10借助运输装置24沿向前的方向移动。因此，前述的点在稍晚的时间点t+Δt位于片10的部位x0+Δx处且入射光20在检测角度或反射角度Φ+ΔΦ下散射到屏幕14上。以此方式，前述的点在多个光照角度Φ、Φ+ΔΦ、…下可成像到屏幕14上，其中，针对每一个光照角度分别产生一个干涉图像。
装置11具有与该图像检测机构14、16以及光照机构12联接的计算单元18。借助计算单元18实施对干涉图像的评估、对干扰的测定以及对缺陷部位的识别。
通过使用反散射光22对准其以在光学上产生图像的屏幕14，以有利的方式使得图像传感器16不需要直接检测反散射光22。以此方式，可以使用小且廉价的图像传感器16。
干涉图像通过入射光20被片10的上侧和下侧反射而产生。反射光22由此具有两个迭合的分量22a、22b。反射光分量22a、22b的迭合在图像传感器16或屏幕14处产生干涉图像。该干涉图案通过片10的厚度变量D(x,y)而产生。
Is,p(α,l,D)＝Rs,p×I0×(1-(1-Rs,p)e-i2πΔ/l)2
α 相对于片法线的入射角度
l 波长
D(x,y) 片10在位置x,y处的厚度
I0 强度
Rs,p 在s偏光或p偏光下的菲涅尔反射系数
Δ 在片10的上侧和下侧上反射的波之间的路程差(Gangunterschied)
图4示出根据第三实施方式的本发明装置11的图示。在此，运输装置24具有滚轮25，通过该滚轮引导片10。
为观察透射光系统中的反射，测试物10的限定的位置(相对于图像传感器16的距离)是必要的。在使用玻璃的情况下，由于内部应力产生玻璃带10的局部隆起，这额外造成限定位置的困难。
为解决这个问题，为了像在所描述的干涉检查中那样观察反射，实施为玻璃带10的玻璃片经由滚轮25来引导，从而通过弯曲部使外部应力施加到玻璃上，该外部应力补偿了内部应力。由此，该位置被明确限定。
图5、6示出具有缺陷部位的玻璃片的干涉图像与显微图的比较。
-图5a、5b分别示出具有0.060×0.005mm2大的内含物的玻璃片，
-图6a、6b分别示出具有0.090×0.020mm2大的气泡的玻璃片，
-图5a、6a分别示出干涉图像，
-图5b、6b分别以100倍放大倍率示出明视场显微图。
因为缺陷所导致的干涉效应比缺陷本身大出很多倍(约10至14倍)。
缺陷部位通过比对干涉图像来识别，其中，比对通过测定干涉图像间的差异产生。在本实施例中，使用同时产生的干涉图像。
图7和8示出两个玻璃片10或样本的干涉图像，它们分别具有缺陷部位。在此涉及如下缺陷部位：
1)具有约0.150mm的核心尺寸的金属内含物(图7a至7d)，以及
2)具有0.06mm的尺寸的气泡(图8a至8d)。
两个样本10通过根据图3的装置11来进行检查。每个样本分别在不同光照角度下拍摄四个干涉图像。相继跟随的干涉图像的光照角度的差异为1至2度。
图7与8的比对示出，由缺陷造成的干涉结构比片10的基础干涉结构更快变化。这四个图像包括不同的图案，它们总地允许更复杂的呈现。该呈现对于之后的图案识别是有帮助的。
在缺陷部位为玻璃泡的情况下(图8a至8d)，缺陷无法可靠地仅利用根据图8c的干涉图像与片10的干涉图案分开。在根据图8b的干涉图像的情况下能识别出该缺陷，但该缺陷仍无法与在片10的表面上吸光的污物区分开。但是，组合根据图8a和8d的干涉图像允许更可靠的缺陷识别。因此，多次观察极有利于识别出极小的缺陷。装置11可以识别出<0.05mm的核心尺寸的固体内含物以及<0.150mm的核心尺寸的气泡内含物。
在加工薄玻璃(规格为0.02mm至1mm厚)时，部分基于过程所需而部分为经济上考虑的是高运送速度。同时，尤其针对极薄玻璃需要高玻璃缺陷灵敏度。本发明能够实现的是，在可接受的成本的情况下，在加工条件(相对高波动、玻璃弯曲的容忍度)下，在高运送速度的同时实现高缺陷灵敏度。
为了图像分析，每个位置拍摄多个图像ii>2。缺陷与污物的干涉结构相比于图像视场来说很小。与由缺陷导致的干涉图案相比，未受干扰的片材料的干涉图案通过片厚度的逐渐改变产生。因此，可以通过对每个图像的平滑来确定光学厚度，其对于所有图像ii来说是相同的。
因此，在考虑改变的拍摄状况的情况下，通过向前计算()可以交替针对相应其他的干涉图案来确定预期干涉图案。这针对所有图像ii从实际图像扣除。于是，缺陷的特征在于，它在不同图像中与期望值有所偏差。这个偏差在所有图像间被加起来，从而能够探测很小的缺陷，并且能够更详细地检测较大的缺陷。污物和污斑可以通过在所有图像中保持不变的特性来区别。
玻璃中的缺陷部位依赖于缺陷类型(气泡、内含物等)及其相对于玻璃厚度的缺陷尺寸导致玻璃的局部干扰。相比于经过未受干扰的区域的光束，干扰局部改变通过此区的纯光束的光学波长。该效应可以在根据图1的系统中在屏幕14上观察到。
如果使用具有足够的相干长度的光源12，那么在上侧和下侧上反射的光束22a、22b会发生干涉。基于玻璃的高均质性(厚度变量与折射率变量)，相比于缺陷周围的区域，干涉的部分射束的路程差仅“很慢”地变化。条纹图案在此具有如下干扰，其可以通过对准屏幕14的图像传感器16来观察。
本发明具有多个优点。
局部干扰比实际缺陷大很多倍，通常为10至12倍。因此，需要较小的光学分辨率，这对于费用以及可达致的景深是有利的。但是，分辨率应足以分辨出亮/暗/亮或互补的分布。
干扰通过玻璃缺陷产生。在表面上的灰尘/污物不产生干涉效应，从而使得玻璃缺陷可以与灰尘区别开。
本方法以入射光代替透射光工作，从而在连续材料的情况下传送带不需要中断，这再次简化了结构。
通过经由滚轮25引导柔性的玻璃带10，相对于光照机构12以及照相机16的位置以简单的方式固定。此外，通过弯曲施加的应力补偿了通过带的局部应力导致的隆起。
本方法对于高度变化是不灵敏的。所需的角度容差可以通过射束加宽或通过使用平面照相机来均衡。装置11首先仅使用1个通道且结合对于高进给速度来说合适的较低分辨率。
通过使用使图案反色的另一波长，针对每个玻璃缺陷产生另一信息，从而使得较小的缺陷可以被发现，或在相同的缺陷灵敏度下需要更低的分辨率。
总而言之，根据本发明的装置11能够实现简单且有利的结构，其对于探测尤其很小的缺陷部位来说非常有效。
附图标记列表
10 透明片、玻璃带、测试物、样本
11 用于识别在透明片体内的部缺陷部位的装置
12 光照机构、光源
14 屏幕
16 图像传感器，传感器行、照相机
18 计算单元
20 入射光
22 从片散射或反射的光
22a 从片的上侧反射的光
22b 从片的下侧反射的光
24 运输装置
25 滚轮
26 分光器

Claims (22)

1.一种用于识别透明的片(10)体内的缺陷部位的装置，所述装置包括：
-光照机构(12)，利用所述光照机构将入射光(20)对准所述片(10)的表面的至少一部分以照射所述片(10)，以及
-图像检测机构(14、16)，由所述片(10)反散射的光(22)对准所述图像检测机构以通过图像技术检测所述片(10)，
其中，所述图像检测机构包括至少一个图像传感器(16)，用以检测由所述片(10)反散射在所示图像传感器(16)上的光(22)或呈现在所述屏幕(14)上的干涉图像，
其中，所述图像传感器(16)构造为用于在至少两个检测角度下检测反散射光(22)，
其中，所述装置(11)构造用于在不同拍摄条件下产生至少两个干涉图像，以便借助对所述至少两个干涉图像的评估能够实现或执行对缺陷部位的识别。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(11)构造用于通过所述干涉图像的比对来识别缺陷部位或使对缺陷部位的识别成为可能，其中，所述干涉图像能够按时序或同时产生。
3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于如下特征中的至少一项，
-所述光照机构(12)构造用于产生具有至少两个不同的波长和/或波形的入射光(20)，
-所述光照机构(12)构造用于将入射光(20)在至少两个光照角度下对准所述片(10)，
-所述图像检测机构(14、16)构造用于在至少两个检测角度下检测反散射光(22)，
-所述光照机构(12)构造用于产生具有至少两个不同的相位的入射光(20)，
用于在不同拍摄条件下产生至少两个干涉图像。
4.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于如下特征中至少一项，
-所述光照机构包括至少一个光源，所述光源构造为钠气灯或激光器，
-所述图像检测机构包括屏幕(14)，反散射光(22)对准所述屏幕以呈现干涉图像，
-所述装置(11)包括与所述图像检测机构(14、16)和/或所述光照机构(12)联接的计算单元(18)，
-所述装置(11)包括运输装置(24)，所述运输装置将所述片(10)相对所述光照机构(12)和/或图像检测机构(14、16)运动。
5.按权利要求4所述的装置，其特征在于，所述图像传感器(16)构造为
-矩阵照相机，或
-一个或多个行扫描式照相机，或
-具有时延积分(TDI)传感器的作为矩阵照相机运行的行扫描式照相机。
6.按权利要求4所述的装置，其特征在于，所述运输装置(24)具有滚轮(25)，经由所述滚轮引导所述片(10)。
7.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于具有图案识别系统，所述图案识别系统用于评估干涉图像间的差异。
8.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述光照机构(12)包括如下特征中至少一项：
-可调的光源，用于在时间上依次产生具有多个不同的波长的入射光(20)，
-具有限定的光谱宽度的光源以及可调的滤波器，用于在时间上依次产生具有多个不同的波长的入射光(20)，
-多个在空间上分开布置的光源，用于同时产生具有多个不同的波长的入射光(20)，
-至少2个光源。
9.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述透明的片(10)是玻璃片。
10.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(11)构造用于通过测定所述干涉图像间的差异来识别缺陷部位或使对缺陷部位的识别成为可能，其中，所述干涉图像能够按时序或同时产生。
11.按权利要求4所述的装置，其特征在于，其中，所述至少一个光源具有大于所述片(10)的厚度的两倍的或大于3mm的相干长度。
12.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述光照机构(12)包括5个或10个或50个光源。
13.一种将按前述权利要求中任一项所述的装置(11)用于分选具有缺陷部位的厚度为0.02mm至1mm的薄玻璃或厚度小于200μm的玻璃的用途。
14.一种用于识别透明的片(10)体内的缺陷部位的方法，所述方法借助
-光照机构(12)，利用所述光照机构产生入射光(20)并将入射光对准所述片(10)的表面的至少一部分，以及
-图像检测机构(14、16)，所述图像检测机构用于检测由所述片(10)反散射的光(22)，
其中，所述图像检测机构包括至少一个图像传感器(16)，用以检测由所述片(10)反散射在所示图像传感器(16)上的光(22)或呈现在所述屏幕(14)上的干涉图像，
其中，所述图像传感器(16)构造为用于在至少两个检测角度下检测反散射光(22)，
所述方法具有下列步骤：
a)通过所述光照机构(12)照射所述片(10)，由此由所述片(10)反散射的光(22)对准所述图像检测机构(14、16)；
b)通过所述图像检测机构(14、16)检测所述反散射光(22)；
c)通过所述图像检测机构(14、16)在不同拍摄条件下产生至少两个干涉图像；以及
d)借助评估所述至少两个干涉图像来识别出缺陷部位。
15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，
-通过分别相互比对所述干涉图像来识别出缺陷部位，或
-测定所述干涉图像间的差异以识别出缺陷部位，
其中，按时序或同时产生所述干涉图像。
16.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，通过如下方式将所述干涉图像相互比对，即，由一个干涉图像的干涉图案形成期望值，所述期望值分别与其他干涉图像的干涉图案进行比对。
17.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，不同的拍摄条件借助下列步骤中的至少一个步骤的实施来提供：
-通过所述光照机构(12)产生具有至少两个不同的波长和/或波形的入射光(20)；
-通过所述光照机构(12)产生在至少两个光照角度下对准所述片(10)的入射光(20)；
-通过所述光照机构(12)产生具有至少两个不同的相位的入射光(20)。
18.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，实施下列步骤中的任一个步骤：
-产生干涉图像，所述干涉图像具有未受缺陷部位干扰的图像区域，在所述图像区域内，通过相应地确定入射光(20)波长而出现破坏性的干涉，并且借助图案识别系统评估或检验所述干涉图像，以识别出缺陷部位；
-借助加权迭合干涉图像产生迭合图像，其中，为了产生干涉图像所使用的波长和加权因子以如下方式确定，即，使所述迭合图像的未受缺陷部位干扰的图像区域内出现破坏性的波迭合，并且借助图案识别系统评估或检验所述迭合图像，以识别出缺陷部位；
-产生干涉图像，所述干涉图像具有未受缺陷部位干扰的图像区域，在所述图像区域内，通过入射光(20)波长的相应的确定而出现破坏性的干涉，并且借助加权迭合干涉图像产生迭合图像，其中，为了产生干涉图像所使用的波长和加权因子以如下方式确定，即，使所述迭合图像的未受缺陷部位干扰的图像区域内出现破坏性的波迭合，并且借助图案识别系统评估或检验干涉图像和所述迭合图像，以识别出缺陷部位。
19.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于如下特征中至少一项，
-所述片(10)相对所述光照机构(12)和/或图像检测机构(14、16)被运动，
-所述片(10)通过如下方式被运动，即，所述片通过滚轮(25)引导，从而向所述片(10)施加补偿内部应力的外部应力。
20.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述透明的片(10)是玻璃片。
21.按权利要求16所述的方法，其特征在于，干涉图像的比对包括形成所述期望值与其余干涉图像的相应的干涉图案之间的差、形成所述期望值与其余干涉图像的相应的干涉图案之间的相关性、或者检验所述期望值与其余干涉图像的相应的干涉图案之间的相似性或差异。
22.按权利要求14或15所述的方法，其特征在于如下特征中至少一项
-所述片(10)相对所述光照机构(12)和/或图像检测机构(14、16)被运动，
-所述片(10)通过如下方式被运动，即，所述片通过滚轮(25)引导，从而通过所述片(10)的弯曲向所述片(10)施加补偿内部应力的外部应力。
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