CN104634789A - 一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,结构中包括照射玻璃基板上表面的光源装置、成像装置及配套有管理程序的工控机,关键在于:所述光源装置发出的入射光线在玻璃基板上表面的入射角α不大于45°,配套设置的两套成像装置对称设置于玻璃基板上下两侧、分别借助反射光、折射光将附在玻璃基板上、下表面的异物成像、并将数字化数据传送到工控机,工控机借助管理程序对两套成像进行灰度值的强弱变化对比形成系统结论。另外还公开了使用本系统的检查方法,可以精确判断颗粒物是在玻璃基板的上表面还是下表面,降低上表面颗粒尺寸和数量的误判率,提高检查的准确性,减少误判、合理确定良品率。

Description

一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统及方法
技术领域
  本发明属于玻璃基板检测技术领域,涉及对玻璃表面进行异物检查的装置和方法,具体的说是一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统及方法。 
背景技术
表面异物检查机,也称颗粒检查机,用于检验清洗效果是否合格,基于光源、摄像机和软件的检查设备。可以识别玻璃基板上表面的各种颗粒异物,如纤维、尘埃、毛发等,并可以自动测得缺陷的位置和尺寸,由于颗粒尺寸非常微小,一般按照1um、3um、5um和10um,4个等级进行分类并统计数量。由于检查精度高,通常使用景深范围很小的摄像机镜头,要求被测玻璃基板能够稳定的处于景深范围内,才能实现准确检测。 
玻璃基板进入检验、包装工序前,需要先对玻璃基板表面的清洗效果进行检验,以满足客户对产品洁净度的要求,相对上表面其下表面的洁净等级可以相对降低。现在常用的检查设备,参见图1,其照明方式为漫射红光光源高角度对称设置,和摄像机形成暗场照明取像,通过高像素线阵相机和小景深镜头的配合,对基板玻璃上表面进行取像。颗粒标定后,软件系统利用相机的拍摄结果,对颗粒的大小进行分类,并统计数量。 
随着显示屏玻璃基板厚度变的越来越薄(≤0.3mm),在进行实际检查的时候,由于玻璃基板厚度变薄其透光性较强,而相机的镜头景深很难进一步缩小,且价格昂贵。另外采用高倾角发射的漫射光源时,由于光线透射玻璃基板,如果下表面存在缺陷并在线阵相机的扫描范围内,当光线对颗粒进行照射并发生漫反射时,线阵相机也会将下表面的颗粒计入上表面的检测结果中,造成上表面颗粒尺寸和数量被误判,无形中降低了良品率。 
发明内容
本发明为了适应超薄玻璃基板上表面异物检查的需要,设计了一种检查系统和方法,采用激光或LED光源对玻璃基板进行小角度照射,并借助上下两台同样配置的成像装置先后分别对上下表面进行取像,通过工控机对采取到的影像进行分析、对比、计算和整合,统计颗粒的大小及数量,根据同一颗粒的灰度变化精确判断颗粒物是在玻璃基板的上表面还是下表面,降低上表面颗粒尺寸和数量的误判率,提高检查的准确性,减少误判、合理确定良品率。 
本发明为实现发明目的采用的技术方案是:一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,结构中包括照射玻璃基板上表面的光源装置、成像装置及配套有管理程序的工控机,关键在于:所述光源装置发出的入射光线在玻璃基板上表面的入射角α不大于45°,配套设置的两套成像装置对称设置于玻璃基板上下两侧、分别借助反射光、折射光将附在玻璃基板上、下表面的异物成像、并将数字化数据传送到工控机,工控机借助管理程序对两套成像进行灰度值的强弱变化对比形成系统结论。 
应用于上述系统中对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的方法,关键在于:所述方法包括以下步骤: 
A、借助光源装置的照射,上下两套成像装置分别对玻璃基板上下表面上的异物进行扫描采样形成像素数据;
B、将两套像素数据传送至工控机;
C、工控机借助管理软件进行对比、整合和统计,筛除下表面的异物数据;
D、工控机的输出装置送出该张玻璃基板上表面的异物数据图、表。
本发明的关键是:由于现在玻璃基板厚度愈加超薄,CCD相机景深很难进一步精确缩小,而本发明利用小角度暗场照明,通过减小入射角,降低线阵相机对基板玻璃下表面的取像区域,然后借助上、下两个相机对玻璃基板同一区域的上、下两个表面进行两次取像,工控机对同一区域的两次取像进行对比、去噪,确定缺陷的大小、位置并分类,提高了检查的准确性,有效降低了误判率。 
本发明的有益效果是:1、通过硬件配制相同但布局位置相反的线阵相机,在相同的光源和照明方式下,对同一区域进行取像,借助软件分析系统将两个采像结果按照灰度值的强弱变化进行对比、整合及噪声过滤,准确的、毫无遗漏的得到玻璃基板上表面异物检查的结果。2、本发明利用低角度暗场照明,通过减小入射角,降低线阵相机对基板玻璃下表面的取像区域,有效降低检查系统的误判率。 
附图说明
图1是现有技术采用漫射红光光源高角度对称设置照明、取像的结构示意图; 
图2是本发明应用于传送中的玻璃基板时的结构示意图;
附图中,1是光源,1-1、1-2是第一、第二光源装置,2是相机,2-1、2-2是上下镜头,3是玻璃基板,4是工控机,5、6、7是颗粒,2-1x、2-2x是上下线阵相机的取像结果,α是入射角,单箭头方向是光线照射方向,双箭头方向是玻璃传送方向。 
具体实施方式
一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,结构中包括照射玻璃基板3上表面的光源装置1、成像装置及配套有管理程序的工控机4,关键在于:所述光源装置1发出的入射光线在玻璃基板3上表面的入射角α不大于45°,配套设置的两套成像装置对称设置于玻璃基板3上下两侧、分别借助反射光、折射光将附在玻璃基板3上、下表面的异物成像、并将数字化数据传送到工控机4,工控机4借助管理程序对两套成像进行灰度值的强弱变化对比形成系统结论。 
光源装置1中采用的是激光光源或LED式平行聚光光源,其入射光线在玻璃基板3上表面的入射角α为25°~35°。采用激光或LED光源对玻璃基板进行小角度照射,可降低对上表面缺陷的误判率。如图2所示,当玻璃基板下表面附着有颗粒7时,光线进入玻璃基板3后发生折射,进入玻璃基板下表面的光照区域减少,在下表面附着的颗粒7没有被光线照射后发生漫反射,上下两台线阵相机2-1、2-2不会拍摄到颗粒7。而如果利用原有方案,如图1,光源1高角度照明,在光源1的照射下颗粒7发生漫反射,相机2将会扫描到颗粒7,并误将颗粒7统计为上表面的缺陷,造成误判。 
为了保证取像条件相同,成像装置采用的是线阵相机,上下两套线阵相机的镜头2-1、2-2的光轴垂直被测玻璃基板3上下表面,且两镜头焦点与玻璃基板3表面的垂直距离相等。 
采用上述系统对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的方法,包括以下步骤: 
A、借助光源装置的照射,上下两套成像装置分别对玻璃基板上下表面上的异物进行扫描采样形成像素数据;
B、将两套像素数据传送至工控机4;
C、工控机4借助管理软件进行对比、整合和统计,筛除下表面的异物数据;
D、工控机的输出装置送出该张玻璃基板3上表面的异物数据图、表。
步骤C中工控机4是借助管理软件对两台线阵相机获得的同一颗粒的两个取像结果按照灰度值的强弱变化进行对比,灰度值由强变弱,则统计为上表面的颗粒;灰度值由弱变强,则统计为下表面的颗粒。 
本发明应用于传送中的玻璃基板时,参见图2,所述玻璃基板3位于传送装置上,光源装置为两组,包括第一光源装置1-1和第二光源装置1-2,两组光源装置检测光发射方向平行、且设置在玻璃基板3上方;成像装置是线阵相机,分别与两组光源配套、线阵相机的镜头2-1、2-2轴线垂直玻璃基板3、镜头焦点距玻璃基板3表面等高。 
具体的步骤为: 
a、玻璃基板3上被测目标沿玻璃基板传输方向首先到达第一光源装置1-1的照射区域;
b、借助第一光源装置1-1中发射光的照射,上成像装置对玻璃基板3上表面进行扫描采样、经模数转换后将成像数据传送到工控机4的输入端口;
c、玻璃基板3上被测目标沿玻璃基板传输方向首先到达第二光源装置1-2的照射区域;;
d、借助第二光源装置1-2中发射光的照射,下成像装置对玻璃基板3下表面进行扫描采样、经模数转换后将成像数据传送到工控机4的输入端口。
最后,工控机4借助管理软件进行对比、整合和统计,筛除下表面的异物数据;工控机的输出装置送出该张玻璃基板3上表面的异物数据图、表。 
具体实施时,参见图2,设置在基板玻璃3上、下合适位置的相机分别借助其镜头2-1、2-2对传送的基板玻璃3照明区域进行取像,当上下表面在恰当的位置正好存在大小相同的颗粒5和颗粒6时,两台相机的取像结果分别为2-1x、2-2x,颗粒5更接近上线阵相机的景深最佳取景区域,所以2-1x中的颗粒5灰度值更大;颗粒6更接近下线阵相机的景深最佳取景区域,所以2-2x中的颗粒6灰度值更大。由于两台同样配置的成像装置和照明光源对同一位置的取像结果不同,将上下线阵相机的两个取像结果2-1x、2-2x进行比较,颗粒5灰度值由强变弱,则统计为上表面的颗粒;颗粒6灰度值由弱变强,则统计为下表面的颗粒。 

Claims (8)

1.一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,结构中包括照射玻璃基板(3)上表面的光源装置(1)、成像装置及配套有管理程序的工控机(4),其特征在于:所述光源装置(1)发出的入射光线在玻璃基板(3)上表面的入射角α不大于45°,配套设置的两套成像装置对称设置于玻璃基板(3)上下两侧、分别借助反射光、折射光将附在玻璃基板(3)上、下表面的异物成像、并将数字化数据传送到工控机(4),工控机(4)借助管理程序对两套成像进行灰度值的强弱变化对比形成系统结论。
2.根据权利要求1所述的一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,其特征在于:所述光源装置(1)中采用的是激光光源或LED式平行聚光光源,其入射角α为25°~35°。
3.根据权利要求1所述的一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,其特征在于:所述成像装置采用的是线阵相机,上下两套线阵相机的镜头(2-1、2-2)的光轴垂直被测玻璃基板(3)上下表面。
4.根据权利要求3所述的一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,其特征在于:所述上下两个线阵相机的镜头(2-1、2-2)焦点与玻璃基板(3)表面的垂直距离相等。
5.根据权利要求1所述的一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的系统,其特征在于:所述玻璃基板(3)位于传送装置上,光源装置为两组,包括第一光源装置(1-1)和第二光源装置(1-2),两组光源装置检测光发射方向平行、且设置在玻璃基板(3)上方;成像装置是线阵相机,分别与两组光源配套、线阵相机的镜头(2-1、2-2)轴线垂直玻璃基板(3)、镜头焦点距玻璃基板(3)表面等高。
6.一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的方法,所述方法基于权利要求1所述的系统设置,其特征在于:所述方法包括以下步骤:
A、借助光源装置的照射,上下两套成像装置分别对玻璃基板上下表面上的异物进行扫描采样形成像素数据;
B、将两套像素数据传送至工控机(4);
C、工控机(4)借助管理软件进行对比、整合和统计,筛除下表面的异物数据;
D、工控机的输出装置送出该张玻璃基板(3)上表面的异物数据图、表。
7.根据权利要求6所述的一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的方法,其特征在于:所述方法B步骤中包括以下分步骤:
a、玻璃基板(3)上被测目标沿玻璃基板传输方向首先到达第一光源装置(1-1)的照射区域;
b、借助第一光源装置(1-1)中发射光的照射,上成像装置对玻璃基板(3)上表面进行扫描采样、经模数转换后将成像数据传送到工控机(4)的输入端口;
c、玻璃基板(3)上被测目标沿玻璃基板传输方向首先到达第二光源装置(1-2)的照射区域;
d、借助第二光源装置(1-2)中发射光的照射,下成像装置对玻璃基板(3)下表面进行扫描采样、经模数转换后将成像数据传送到工控机(4)的输入端口。
8.根据权利要求6所述的一种对超薄玻璃基板的上表面进行异物检查的方法,其特征在于:步骤C中工控机(4)是借助管理软件对两台线阵相机获得的同一颗粒的两个取像结果按照灰度值的强弱变化进行对比,灰度值由强变弱,则统计为上表面的颗粒;灰度值由弱变强,则统计为下表面的颗粒。
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