CN106248684B - 用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法 - Google Patents

用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106248684B
CN106248684B CN201510301023.0A CN201510301023A CN106248684B CN 106248684 B CN106248684 B CN 106248684B CN 201510301023 A CN201510301023 A CN 201510301023A CN 106248684 B CN106248684 B CN 106248684B
Authority
CN
China
Prior art keywords
substrate
detection unit
flaw
photosensitive element
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510301023.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106248684A (zh
Inventor
郑媛
朱嘉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Glass France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Glass France SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CN201510301023.0A priority Critical patent/CN106248684B/zh
Application filed by Saint Gobain Glass France SAS filed Critical Saint Gobain Glass France SAS
Priority to MX2017015177A priority patent/MX2017015177A/es
Priority to DE202016009070.5U priority patent/DE202016009070U1/de
Priority to BR112017025162-0A priority patent/BR112017025162B1/pt
Priority to KR1020177034358A priority patent/KR20180015139A/ko
Priority to PCT/CN2016/082440 priority patent/WO2016192534A1/en
Priority to US15/579,064 priority patent/US10429317B2/en
Priority to EP16802457.8A priority patent/EP3304055A4/en
Publication of CN106248684A publication Critical patent/CN106248684A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106248684B publication Critical patent/CN106248684B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
    • G01N21/896—Optical defects in or on transparent materials, e.g. distortion, surface flaws in conveyed flat sheet or rod
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901—Optical details; Scanning details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8914—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the material examined
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/958—Inspecting transparent materials or objects, e.g. windscreens
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8854—Grading and classifying of flaws
    • G01N2021/8867—Grading and classifying of flaws using sequentially two or more inspection runs, e.g. coarse and fine, or detecting then analysing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/892—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles characterised by the flaw, defect or object feature examined
    • G01N21/896—Optical defects in or on transparent materials, e.g. distortion, surface flaws in conveyed flat sheet or rod
    • G01N2021/8967—Discriminating defects on opposite sides or at different depths of sheet or rod

Landscapes

  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于检测透明基底瑕疵的光学装置及方法。用于检测透明基底内部瑕疵的光学装置包括：用于在预定低分辨率下检测基底的第一检测单元，包括第一感光元件以及位于所述基底和第一感光元件之间的第一镜头，其中第一感光元件和所述第一镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置；用于在预定高分辨率下检测基底的第二检测单元，包括第二感光元件以及位于基底和所述第二感光元件之间的第二镜头，以及处理器，用于将第一检测单元检测到的瑕疵的一部分确定为有待第二检测单元检测的瑕疵，以及用于根据第二检测单元所成的像确定瑕疵的类型。

Description

用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法
技术领域
本发明涉及光学检测技术，尤其涉及一种用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法。
背景技术
在制造平板玻璃的过程中可能产生各种瑕疵。常见瑕疵包括诸如气泡、结石、节瘤等的内部瑕疵，以及诸如粘脏物、划痕、锡点等的表面瑕疵。在这些瑕疵中，玻璃制造商通常更关注内部瑕疵，因为内部瑕疵引起的安全隐患较大。
CN1220730公开了一种瑕疵检测方法，即先对玻璃的各部分拍照，然后对局部图像进行放大，通过观察放大的图像分辨瑕疵的类型。但是，该方法依赖人工检测，并且需要对至少大部分瑕疵进行放大观察，效率比较低，不能满足对生产线的实时质量控制。
玻璃生产线的实时检测装置大多数是建立在具有不同照明模块的线扫描相机的基础之上的。例如，US5790247A提出了一种用于识别表面瑕疵和内部瑕疵的方法。该方法涉及两种照明模块，即，内侧照明和外前侧照明。这两种光源以不同方式照亮瑕疵，识别灰尘和内部瑕疵。
这些实时检测装置依靠表面瑕疵和内部瑕疵在不同照明模式下的成像差异来区分表面瑕疵和内部瑕疵。因为需要获得全部或者大部分瑕疵在多个照明模式下所成的像、且需要对这些像进行比较，检测效率以及准确性无法满足要求。
因此，需要开发一种用于检测透明基底的内部瑕疵的装置和方法，该装置和方法可以实现较高的检测效率和准确性。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置，该光学装置包括用于在预定低分辨率下检测该基底的第一检测单元，该第一检测单元包括第一感光元件以及位于该基底和第一感光元件之间的第一镜头，其中第一感光元件和所述第一镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置。该光学装置还包括用于在预定高分辨率下检测基底的第二检测单元，包括第二感光元件以及位于所述基底和所述第二感光元件之间的第二镜头，以及处理器，用于将第一检测单元检测到的瑕疵的一部分确定为有待第二检测单元检测的瑕疵，以及用于根据第二检测单元对基底所成的像确定瑕疵的类型。
由于该光学装置分别采用低分辨率检测和高分辨率检测，该光学装置的检测效率较高且成本较低。
具体地，处理器仅将第一检测单元检测到的瑕疵的一部分确定为有待第二检测单元检测的瑕疵，从而避免了对检测到的瑕疵逐个分辨细节以确定类型，因此该光学装置的检测效率较高。
同时，由于采用低分辨率对基底进行初步检测，采用个数较少的感光元件像素数量即可保证其视场覆盖整个基底的宽度(宽度方向近似垂直于相机与基底相对运动的长度方向)，因此该光学装置的成本较低。
此外，用于低分辨率下检测的第一感光元件和所述第一镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置，该设置使得第一检测单元可以对位于基底不同厚度上的瑕疵成像，因此，在低分辨率检测过程中，仅需要使得感光元件与基底在长度方向上相对运动，而不需要为了发现基底在不同厚度上的瑕疵而使得感光元件与基底在厚度方向上相对运动，这进一步提高了检测效率。
再次，可以在低分辨率检测中使得：第一检测单元的放大倍率较小，或者第一感光元件的像素较大，由此带来的有益效果是：增大了第一检测单元的景深，从而允许基底相对于感光元件的运动速度较快，同时不至于在先后时刻所成的两帧的像之间错过某个瑕疵，这进一步提高了检测效率。
在一个例子中，该第二检测单元的放大倍率高于所述第一检测单元的放大倍率，第二感光元件的构成与第一感光元件的构成相同，即通过更换镜头或者改变镜头的位置改变检测的分辨率。
在一个例子中，第二感光元件的像素尺寸小于第一感光元件的像素尺寸，第二镜头的构成与第一镜头的构成相同，即通过更换感光元件改变检测的分辨率。
在一个例子中，第二感光元件和所述第二镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置。
在一个例子中，第一和第二感光元件包括CCD传感器或CMOS传感器。
在一个例子中，处理器根据第一检测单元对瑕疵所成的像的锐度最佳时、该瑕疵成像在第一感光元件上的像素位置确定该瑕疵在基底厚度方向上的位置，从而确定该瑕疵是否为有待第二检测单元检测的瑕疵。
在一个例子中，处理器获取第一检测单元对一个瑕疵所成的像的序列，该序列至少包括三个先后时刻的像，其中，中间时刻的像的锐度值高于其余两个时刻的像的锐度值，处理器将该中间时刻的像确定为：第一检测单元对所述一个瑕疵所成的锐度最佳的像。
在一个例子中，基底是玻璃。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于检测透明基底的内部瑕疵的方法，包括：
a.将感光元件和镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置，
b.在预定低分辨率下检测所述基底，
c.将在所述预定低分辨率下检测到的瑕疵的一部分确定为有待在预定高分辨率下检测的瑕疵，以及
d.根据所述预定高分辨率下对基底所成的像确定瑕疵的类型。
上述本发明的发明内容并不旨在描述本发明的每个公开的实施例或者每个实现方式。以下的详细的描述和附图更具体地示例了本发明的示例性的实施例。
附图说明
图1是根据本发明的用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置的一个实施例100的示意图；
图2是一个示例性的用于在预定低分辨率下检测的第一检测单元110；
图3是一个示例性的用于在预定高分辨率下检测的第二检测单元120；
图4是另一个示例性的用于在预定低分辨率下检测的第一检测单元190；
图5示出了两个相邻帧对应的玻璃移动距离；
图6示出了第一检测单元110对瑕疵143所成像的一个序列，纵坐标为锐度值，横坐标为帧ID；
图7示例性地示出了第一检测单元110检测到的瑕疵在基底厚度方向上的分布；
图8示出了在低分辨率下对几种不同类型瑕疵所成像；
图9示出了根据本发明的用于检测透明基底内部瑕疵的方法的一个流程图。
在上述的各附图中，相似的附图标记应被理解为表示相同、相似或者相应的特征或功能。为了方便示出，附图未按照比例绘制。
具体实施方式
在以下优选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。
在以下描述中，瑕疵是指分布于基底表面的锡点、沾污、划痕等表面瑕疵以及分布于基底内部的气泡、结石、节瘤等内部瑕疵。
参考图1，一个示例性的用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置100包括用于在预定低分辨率下检测玻璃基底130的第一检测单元110，用于在预定高分辨率下检测玻璃基底130的第二检测单元120(为简洁目的，第一检测单元110和第二检测单元120示出为一个部件)，以及处理器150，该处理器150用于将第一检测单元110检测到的瑕疵的一部分确定为有待第二检测单元120检测的瑕疵，以及用于根据第二检测单元120所成的像确定瑕疵的类型。
具体地，参考图2，一个示例性的第一检测单元110包括第一感光元件111以及位于基底130和第一感光元件111之间的第一镜头112，其中，如图所示，第一感光元件111的感光面相对于基底130是倾斜设置的，第一镜头112的主平面平行于第一感光元件111的感光面，因此物面相对于基底130是倾斜设置的。
参考图3，一个示例性的第二检测单元120包括第二感光元件121以及位于基底130和第二感光元件121之间的第二镜头122。
在图1中，处理器150示出为耦接到检测单元110、120的感光元件以获得检测数据。具体地，处理器150可以由计算机实现，也可以由单片机(Microcontrollers)或者数字信号处理单元(DSP)等其他硬件实现，处理器150还可以由计算机外接其他的硬件设备，如图形处理板卡、图像处理单元(GPU)等实现。
需要说明的是，图2仅示出了第一检测单元的一个示例性构成。为了使得物面相对于基底倾斜设置，还可以采用图4示出的第一检测单元190，第一镜头192的主平面平行于基底130，第一感光元件191的感光面与第一镜头192的主平面呈夹角，从而使得物面相对于基底130倾斜设置。
以下结合图9示出的流程图描述光学装置100的使用。
在步骤S810中，将第一感光元件111和第一镜头112放置成：使得物面相对于基底130倾斜设置。
在步骤S820中，在预定低分辨率下，使用第一检测单元110对基底130进行检测，具体地，可以固定光学装置100，使得玻璃基底130沿着图2坐标X的方向移动，从而实现对基底130在X方向上的瑕疵的检测，在低分辨率检测中，检测到的瑕疵包括表面瑕疵(例如粘脏物、划痕、锡点等)和内部瑕疵(例如气泡、结石等)。
在步骤S830中，处理器150将在预定低分辨率下检测到的瑕疵的一部分确定为有待在预定高分辨率下检测的瑕疵。该部分瑕疵可以是仅包括疑似气泡和结石的瑕疵，也可以是仅包括疑似结石的瑕疵，也可以是排除了表面瑕疵的所有内部瑕疵，这是根据对检测效率以及准确率等实际需要确定的。该步骤的具体操作方法将在后文详述。
在步骤S840中，在预定高分辨率下使用第二检测单元120对基底130上的部分瑕疵进行检测，以获得瑕疵的细节信息、用于确定瑕疵的类型。
以下描述光学装置100的优点：
具体地，处理器150仅将第一检测单元110检测到的瑕疵的一部分(例如仅包括疑似气泡和结石的瑕疵)确定为有待第二检测单元120检测的瑕疵，从而避免了对检测到的所有瑕疵逐个分辨细节以确定类型，因此该光学装置100的检测效率较高。
同时，由于采用低分辨率对基底130进行初步检测，采用个数较少的感光元件像素数量即可保证其视场覆盖整个基底130的宽度(宽度方向Y在图2中为垂直于纸面的方向，即垂直于感光元件与基底相对运动的长度方向X)，因此该光学装置的成本较低。例如，一个感光元件的像素数量为512*512，希望通过基底130在X方向上的一次移动就检测到所有宽度方向上的瑕疵，对于宽度为0.1m的基底130，如果进行分辨率为1μm/px的高分辨率检测，则至少需要200个这样的感光元件。对比传统方法，现使用光学装置100首先进行低分辨率检测，例如使用5μm/px的分辨率(该分辨率可以检测到10μm尺寸的气泡)，那么仅需要约40个这样的感光元件就可以保证在一次移动中检测到所有宽度方向上的瑕疵。
此外，低分辨率下检测时物面相对于基底130倾斜设置，该设置使得第一检测单元110可以对位于基底130不同厚度上的瑕疵成像(例如图1示出的瑕疵141、142、143、144、145位于基底130的不同厚度上)，因此，在低分辨率检测过程中，仅需要使得感光元件与基底在长度方向(X)上相对运动，而不需要为了发现基底在不同厚度上的瑕疵而使得感光元件与基底在厚度方向(Z)上相对运动，这进一步提高了检测效率。
再次，如图2示出的，低分辨率检测中，由于第一检测单元110的放大倍率较低，因此景深(DOF)较大，由此带来的有益效果是：允许基底130相对于检测单元110的运动速度较快，同时不至于在相邻两帧之间错过某个瑕疵，这进一步提高了检测效率。具体地，参考图5，示出了两个相邻帧对应的物面137、138，相应的景深分别是DOF1和DOF2(DOF1＝DOF2)，物面与基底130的夹角为θ，玻璃在两个相邻帧之间的移动距离为d，应使得d≤DOF，假设感光元件的最高帧率为Rmax，运动速度v应该满足这样的要求：
v≤Rmax*DOF/sinθ，从而保证不会遗漏瑕疵。因此，在帧率相同的情况下，景深越大，允许的基底运动速度越快。
以下描述高分辨率检测和低分辨率检测的示例性实现方式。
在一个例子中，通过改变放大倍率实现高分辨率检测和低分辨率检测。
具体地，参考图2，光学装置100的第一检测单元110是面阵CCD，包括多行沿S0、S1、S2、S3、S4方向(这些方向平行于基底的宽度方向Y)分布的像素，这些像素在Z向的高度不同，因此分别对基底130不同厚度d0、d1、d2、d3、d4上的区域c0、c1、c2、c3、c4成像。
需要说明的是，图2仅示出了5行像素，本领域的技术人员应当理解，像素的密度根据所期望的在厚度方向上的分辨率而确定，为了获得厚度方向上的高分辨率，可以采用有更多行数的感光元件。
还需要说明的是，第一感光元件111的构成不限于此。在一个例子中，第一感光元件111是由多个线阵CCD构成的，在另一个例子中，第一感光元件111是CMOS传感器。
仍参考图2，光学装置100的第一检测单元110还包括第一镜头112，第一镜头112放置成：使得第一检测单元110的放大倍率为1。
参考图3，第二检测单元120的第二感光元件121的构成与第一检测单元110的第一感光元件111的构成相同，都是包括多行沿S0、S1、S2、S3、S4方向分布的像素，第二检测单元120与第一检测单元110的区别在于改变了物像位置关系，第二镜头122放置成：使得第二检测单元120的放大倍率为5。
因此，在一个例子中，对于0.1m宽的玻璃基底，使用沿基底宽度方向排列的40个像素512*512的第一感光元件111(该感光元件的像素大小为5μm)，结合第一镜头112对基底进行低分辨率扫描(例如5μm/像素)，以搜寻尺寸在10μm以上的瑕疵，在高分辨扫描中(例如1μm/像素)，仍使用该40个像素512*512的第一感光元件111，更换为使用镜头122，以对部分瑕疵的细节特征成像。
需要说明的是，在其他实施例中，放大倍率的改变可以通过使用定焦镜头实现，在其他实施例中，也可以使用一个变焦镜头实现。
还需要说明的是，在图2-4中，镜头112、122示出为一个球面镜，但是这样表示仅为了简洁目的，在实际使用中，镜头可以是透镜组，也可以是衍射光学元件(DiffractiveOptical Elements，简称DOE)，也可以是微透镜阵列。
在另一个例子中，通过改变感光元件的像素尺寸实现高分辨率检测和低分辨率检测。例如，在高分辨率检测和低分辨率检测中的放大倍率不变，都使用例如5x的放大倍率。在低分辨率检测中，使用像素大小为25μm的相机，10μm的瑕疵在第一感光元件111的感光面上成像为50μm，大约等于两个像素的大小，因此可以被识别。在高分辨检测中，使用一个像素大小为5μm的相机，10μm的瑕疵在第二感光元件111的感光面上成像为50μm，大约等于10个像素的大小，用于对瑕疵的细节特征成像。
如果使用传统的检测方法，不区分高分辨率检测和低分辨率检测，那么可能需要一直使用高分辨率的检测单元。如果使用分辨率为1μm/px的检测单元，为了涵盖例如0.1m宽的基板，需要100,000个这样的像素；相比较，使用本发明的方法，在第一步低分辨检测中，使用分辨率为5μm/px的检测单元，为了涵盖例如0.1m宽的基板，仅需要20,000个这样的像素。
需要说明的是，实现高分辨率检测和低分辨率检测的方式不限于以上描述的，在一个例子中，不更换感光元件和镜头，通过给镜头加接光学接圈来改变焦距。
还需要说明的是，图3中第二感光元件121和第二镜头122示出为相对于基底130倾斜设置，在其他例子中，第二感光元件121和第二镜头122也可以相对于基底平行设置，因为第二检测单元120不是用于搜寻潜在的瑕疵，而是用于检测瑕疵的细节。
以下描述处理器150如何将第一检测单元110检测到的瑕疵的一部分确定为有待第二检测单元120检测的瑕疵。
在一个例子中，处理器150根据瑕疵在厚度方向上的位置确定该瑕疵是否有待第二检测单元120检测。
具体地，参考图1，玻璃基底130沿着坐标X方向移动，在移动过程中检测单元110分别对基底130中的多个斜面聚焦，图1中示出了三个斜面P1、P2、P3，当分别聚焦在斜面P1、P2、P3时，瑕疵141、143、142分别被清晰对焦，根据瑕疵143在锐度最佳的像中的位置来确定瑕疵143在基底130厚度方向上的位置。图7示出了使用光学装置100的第一检测单元110检测得到的瑕疵分布，根据该分布，将玻璃厚度方向坐标介于ZB和ZT之间的瑕疵确定为内部瑕疵。瑕疵143的位置介于ZB和ZT之间，因此被认为是内部瑕疵；瑕疵141、142的位置不介于ZB和ZT之间，因此被认为是表面瑕疵。
更具体地，为了确定一个瑕疵的锐度最佳的像，在一个例子中，处理器150获取第一感光元件110对一个瑕疵成像的序列，如图6所示的包括T1、T2、T3、T4、T5等多帧图像在内的序列，该成像序列包括这样的至少三个先后时刻的像(如图6中的T3以及前一帧的成像和后一帧的成像)，其中，中间时刻的像T3(帧ID为64)的锐度值高于其余两个时刻的像(帧ID为63和帧ID为65)的锐度值，因此处理器150将T3确定为第一检测单元对该瑕疵所成的锐度最佳的像，并且根据瑕疵在该帧像中的像素位置确定瑕疵在基底厚度方向上的位置。
上述例子仅为示例性的，以上描述的至少三个先后时刻的像并不是必须的，处理器也不是必须检测这样的三个先后时刻的像并将中间时刻的像确定为锐度最佳成像。在一个例子中，处理器将一个瑕疵的像序列中的锐度值最高的确定为锐度最佳的像，而不判断相邻两帧像的锐度值是否较低。这样的做法虽然会误判个别瑕疵在厚度方向上的位置(例如，对于个别瑕疵，在基底的整个运动过程中，该瑕疵始终没有被清晰对焦)，但是对于大部分瑕疵在厚度方向上的位置的判断是正确的。
需要说明的是，瑕疵位于基底厚度方向上的何种位置而被确定为需要在高分辨率下检测的瑕疵、是根据所关注的瑕疵类型以及经验设定的。例如，所关注的瑕疵类型为闭口气泡。图7示出了使用光学装置100的第一检测单元110检测得到的瑕疵分布，将玻璃厚度方向坐标介于ZB和ZT之间的瑕疵确定为有待在高分辨率下检测的瑕疵，如图所示，只有少量瑕疵将会被认为是需要进行高分辨率下的检测以确定瑕疵类型。
还需要说明的是，可以根据其他标准而确定在低分辨率下检测到的瑕疵是否为需要在高分辨率下进一步检测的瑕疵。例如，根据瑕疵的形貌。图8示出了采用5μm/px的分辨率所拍摄到的瑕疵照片，从左到右分别为结石、气泡和锡点，可以看出即使采用5μm/px的低分辨率仍能识别出结石，也能识别出气泡和锡点，因此通过筛选颗粒形貌，最终需要在高分辨率下进一步检测的瑕疵仍只占在低分辨率下检测到的瑕疵的一小部分。
还需要说明的是，可以结合瑕疵位于基底厚度方向上的何种位置以及瑕疵的形貌、而确定在低分辨率下检测到的瑕疵是否为需要在高分辨率下进一步检测的瑕疵。
需要说明的是，以上描述的预定低分辨率和预定高分辨率的具体数值根据对检测效率、成本、准确度等方面的实际需要而设定。例如对于成本敏感的应用场合，在保证可以接受的检测准确性的情况下，可以将预定低分辨率设置得更低，例如30μm/px，以减少感光元件的数量。在对准确性要求高的应用场合，可以将预定高分辨率设置的较高，例如1μm/px，以发现瑕疵的更多细节，即使这样的感光元件成本较高，也基本不会影响光学装置100的整体造价，原因在于：采用低分辨率感光元件进行低分辨率检测，而仅使用单个这样的高分辨率感光元件进行高分辨率检测。
以上未描述在检测过程中使用的光源，本领域的技术人员理解，在瑕疵检测过程中，为了清晰成像，通常采用光源照亮基底，例如明场透射光源、明场反射光源等，根据本发明的用于检测透明基底瑕疵的光学装置和方法也可以结合光源使用，此外，在高分辨率检测过程中，为了分辨细节，第二检测单元还可以结合不同照明模式的光源，这些照明模式此处不再赘述，与光源或不同照明模式的光源结合使用的光学装置或检测方法仍在本发明的保护范围内。
以上以玻璃基底为例进行了说明，根据本发明的光学装置和方法也可以用于检测其他透明基底的内部瑕疵，例如可以用于检测聚酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)。
应当理解，上述描述的实施例仅用于描述而非限制本发明，本领域技术人员可以理解，可以对本发明进行修改和变形，只要不偏离本发明的精神和范围。上述的修改和变形被认为是本发明和所附权利要求的范围。本发明的保护范围由所附的权利要求所限定。此外，权利要求中的任何附图标记不应被理解为对本发明的限制。动词“包括”和其变形不排除出现权利要求中声明以外的其他的元件或步骤。在元件或步骤之前的不定冠词“一”不排除出现多个这样的元件或步骤。

Claims (10)

1.一种用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置，包括：
被配置用以在预定低分辨率下检测所述基底的第一检测单元，其中所述第一检测单元包括第一感光元件以及位于所述基底和所述第一感光元件之间的第一镜头，并且所述第一感光元件和所述第一镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置，
被配置用以在预定高分辨率下检测所述基底的第二检测单元，其中所述第二检测单元包括第二感光元件以及位于所述基底和所述第二感光元件之间的第二镜头，以及
处理器，其被配置用以将由所述第一检测单元检测到的瑕疵的一部分确定为由所述第二检测单元待检测的瑕疵，以及根据由所述第二检测单元对所述基底所成像的像确定瑕疵的类型，
所述处理器还被配置用以根据在由所述第一检测单元对瑕疵所成像的像具有最佳锐度时所述瑕疵成像在所述第一感光元件上的像素位置确定所述瑕疵在基底厚度方向上的位置，从而确定所述瑕疵是否为由所述第二检测单元待检测的瑕疵。
2.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第一感光元件的感光面相对于所述基底倾斜放置，并且所述第一镜头的主平面平行于所述第一感光元件的感光面。
3.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第二检测单元的放大倍率高于所述第一检测单元的放大倍率，并且所述第二感光元件和所述第一感光元件具有相同的结构。
4.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第二感光元件的像素尺寸小于所述第一感光元件的像素尺寸，并且所述第二镜头的构成与所述第一镜头的构成相同。
5.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第二感光元件和所述第二镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置。
6.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述第一感光元件和所述第二感光元件包括CCD传感器或CMOS传感器。
7.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述处理器还被配置用以根据由所述第一检测单元对所述瑕疵成像的像中所述瑕疵的形貌来确定所述瑕疵是否为由所述第二检测单元待检测的瑕疵。
8.如权利要求1所述的光学装置，其特征在于，所述基底是玻璃。
9.一种用于检测透明基底的内部瑕疵的方法，包括：
a.将感光元件和镜头放置成：使得物面相对于所述基底倾斜设置，
b.在预定低分辨率下检测所述基底，
c.将在所述预定低分辨率下检测到的瑕疵的一部分确定为在预定高分辨率下待检测的瑕疵，以及
d.根据在所述预定高分辨率下对所述基底所成像的像确定瑕疵的类型，其中步骤c包括：根据在所述预定低分辨率下对瑕疵成像的像具有最佳锐度时所述瑕疵成像在所述感光元件上的像素位置确定所述瑕疵在基底厚度方向上的位置，从而确定所述瑕疵是否为在预定高分辨率下待检测的瑕疵。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤c包括：获取在所述预定低分辨率下对一个瑕疵成像的像序列，所述像序列分别包括至少三个在三个先后时刻成像的像，其中，在中间时刻成像的像的锐度值高于在其余两个时刻成像的像的锐度值；以及将在所述中间时刻成像的像确定为：在所述低分辨率下对所述一个瑕疵所成像的具有最佳锐度的像。
CN201510301023.0A 2015-06-03 2015-06-03 用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法 Active CN106248684B (zh)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510301023.0A CN106248684B (zh) 2015-06-03 2015-06-03 用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法
DE202016009070.5U DE202016009070U1 (de) 2015-06-03 2016-05-18 Optische Vorrichtung zur Detektion eines internen Fehlers eines transparenten Substrats
BR112017025162-0A BR112017025162B1 (pt) 2015-06-03 2016-05-18 Dispositivo óptico para detectar uma imperfeição interna de um substrato transparente e método para o mesmo
KR1020177034358A KR20180015139A (ko) 2015-06-03 2016-05-18 투명 기판의 내부 결함을 검출하기 위한 광학 디바이스 및 이를 위한 방법
MX2017015177A MX2017015177A (es) 2015-06-03 2016-05-18 Dispositivo optico para detectar un defecto interno de un sustrato transparente y metodo para el mismo.
PCT/CN2016/082440 WO2016192534A1 (en) 2015-06-03 2016-05-18 Optical device for detecting an internal flaw of a transparent substrate and method for the same
US15/579,064 US10429317B2 (en) 2015-06-03 2016-05-18 Optical device for detecting an internal flaw of a transparent substrate and method for the same
EP16802457.8A EP3304055A4 (en) 2015-06-03 2016-05-18 OPTICAL DEVICE FOR DETECTING AN INTERNAL FAULT OF A TRANSPARENT SUBSTRATE AND METHOD THEREFOR

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510301023.0A CN106248684B (zh) 2015-06-03 2015-06-03 用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106248684A CN106248684A (zh) 2016-12-21
CN106248684B true CN106248684B (zh) 2019-12-17

Family

ID=57440044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510301023.0A Active CN106248684B (zh) 2015-06-03 2015-06-03 用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10429317B2 (zh)
EP (1) EP3304055A4 (zh)
KR (1) KR20180015139A (zh)
CN (1) CN106248684B (zh)
BR (1) BR112017025162B1 (zh)
DE (1) DE202016009070U1 (zh)
MX (1) MX2017015177A (zh)
WO (1) WO2016192534A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102373458B1 (ko) 2018-02-07 2022-03-10 주식회사 엘지에너지솔루션 배터리를 위한 등가 회로 모델의 파라미터 추정 방법 및 배터리 관리 시스템
US10599951B2 (en) * 2018-03-28 2020-03-24 Kla-Tencor Corp. Training a neural network for defect detection in low resolution images
FR3101420B1 (fr) * 2019-09-30 2023-12-29 Saint Gobain Méthode d’évaluation de la qualité optique d’une zone délimitée d’un vitrage
CN110987954B (zh) * 2019-12-30 2021-10-22 江南大学 一种消除皮革表面缺陷检测盲区的方法及系统
CN116309559B (zh) * 2023-05-17 2023-08-04 山东鲁玻玻璃科技有限公司 一种中硼硅玻璃生产瑕疵智能识别方法
JP7415215B1 (ja) 2023-09-05 2024-01-17 ダイトロン株式会社 外観検査装置
CN117191807B (zh) * 2023-11-06 2024-01-30 常州讯磊电子科技有限公司 一种基于工业相机的产品在线缺陷检测装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5790247A (en) * 1995-10-06 1998-08-04 Photon Dynamics, Inc. Technique for determining defect positions in three dimensions in a transparent structure
CN101473218A (zh) * 2006-05-12 2009-07-01 康宁股份有限公司 用于表征透明基底中的缺陷的装置和方法
CN101558292A (zh) * 2006-12-14 2009-10-14 日本电气硝子株式会社 玻璃板的缺陷检测装置和制造方法、玻璃板制品、玻璃板的好坏判定装置和检查方法
CN102023164A (zh) * 2009-09-23 2011-04-20 法国圣-戈班玻璃公司 用于检测透明平板的局部缺陷的装置和方法
CN102132148A (zh) * 2008-08-25 2011-07-20 旭硝子株式会社 缺陷检查系统及缺陷检查方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3565893D1 (en) * 1984-12-14 1988-12-01 Flachglas Ag Method and device for inspecting transparent strip material, in particular flat glass ribbons
IL99823A0 (en) * 1990-11-16 1992-08-18 Orbot Instr Ltd Optical inspection method and apparatus
FR2681429B1 (fr) * 1991-09-13 1995-05-24 Thomson Csf Procede et dispositif d'inspection du verre.
US5777729A (en) * 1996-05-07 1998-07-07 Nikon Corporation Wafer inspection method and apparatus using diffracted light
AUPO023596A0 (en) 1996-05-31 1996-06-27 University Of Queensland, The Detection of defects in glass
US6359686B1 (en) * 1999-06-29 2002-03-19 Corning Incorporated Inspection system for sheet material
US7084383B2 (en) * 2002-06-03 2006-08-01 Olympus Corporation Image processing apparatus
CN100520379C (zh) * 2002-11-01 2009-07-29 光子动力学公司 用于检查具有图样的平的介质的方法和装置
US20040086166A1 (en) * 2002-11-01 2004-05-06 Photon Dynamics, Inc. Method and apparatus for flat patterned media inspection
DE102004005019A1 (de) * 2004-01-30 2005-08-18 Isra Glass Vision Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Tiefe eines Fehlers in einem Glasband
JP2008180602A (ja) * 2007-01-24 2008-08-07 Sharp Corp 検査装置、検査方法、検査プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP2010008177A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Adtec Engineeng Co Ltd 欠陥検出装置及び方法
EP2386059A1 (en) * 2009-01-11 2011-11-16 Brightview Systems Ltd. A system and method for thin film quality assurance
TWM443849U (en) * 2012-03-09 2012-12-21 Synpower Co Ltd Optical defect detection device
US9116103B2 (en) * 2013-01-14 2015-08-25 Kla-Tencor Corporation Multiple angles of incidence semiconductor metrology systems and methods
CN104406988A (zh) * 2014-11-18 2015-03-11 浙江大学 一种玻璃内部缺陷的检测方法
KR20160107006A (ko) * 2015-03-03 2016-09-13 삼성전자주식회사 3차원 영상을 이용한 웨이퍼 검사장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5790247A (en) * 1995-10-06 1998-08-04 Photon Dynamics, Inc. Technique for determining defect positions in three dimensions in a transparent structure
CN101473218A (zh) * 2006-05-12 2009-07-01 康宁股份有限公司 用于表征透明基底中的缺陷的装置和方法
CN101558292A (zh) * 2006-12-14 2009-10-14 日本电气硝子株式会社 玻璃板的缺陷检测装置和制造方法、玻璃板制品、玻璃板的好坏判定装置和检查方法
CN102132148A (zh) * 2008-08-25 2011-07-20 旭硝子株式会社 缺陷检查系统及缺陷检查方法
CN102023164A (zh) * 2009-09-23 2011-04-20 法国圣-戈班玻璃公司 用于检测透明平板的局部缺陷的装置和方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"基于CCD技术的激光测厚系统的研究";夏蕾;《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》;20140315(第3期);第7-9页 *

Also Published As

Publication number Publication date
BR112017025162B1 (pt) 2022-03-03
US20180164225A1 (en) 2018-06-14
BR112017025162A2 (pt) 2018-08-07
WO2016192534A1 (en) 2016-12-08
US10429317B2 (en) 2019-10-01
DE202016009070U1 (de) 2021-11-18
EP3304055A4 (en) 2019-01-09
MX2017015177A (es) 2018-04-13
CN106248684A (zh) 2016-12-21
EP3304055A1 (en) 2018-04-11
KR20180015139A (ko) 2018-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106248684B (zh) 用于检测透明基底的内部瑕疵的光学装置及方法
CN109765234B (zh) 同时对物体正反两个表面进行光学检测的装置及方法
KR101324015B1 (ko) 유리기판 표면 불량 검사 장치 및 검사 방법
JP2004012325A (ja) 欠陥検査方法および欠陥検査装置
JP2005158780A (ja) パターン欠陥検査方法及びその装置
JP2010043941A (ja) 画像検査装置及び画像検査方法
JP7554154B2 (ja) 欠陥検出装置、欠陥検出方法、画像処理装置及び画像処理プログラム
JP2009097928A (ja) 欠陥検査装置及び欠陥検査方法
JP6628185B2 (ja) 透明体の検査方法
CN110849886A (zh) 基于转像透镜实现半导体晶粒天面与底面同时检测的装置及方法
JP2017138246A (ja) 検査装置、検査方法、及びイメージセンサ
JP2010151762A (ja) 欠陥検出方法および欠陥検出装置
JP2954381B2 (ja) パターン検査方法及び装置
JP5239275B2 (ja) 欠陥検出方法および欠陥検出装置
CN116997927A (zh) 曲面基板气泡检测方法及检测系统
JP2011002280A (ja) 欠陥検査方法
JP2006084189A (ja) 撮像方法、パターン検査方法、撮像装置、及びパターン検査装置
JPH04316346A (ja) パターン認識方法
JP3984367B2 (ja) 表面欠陥の検査方法および検査装置
JPH04142055A (ja) 半導体ウェーハの外観検査装置
KR100505219B1 (ko) 광학계를 이용한 검사장치
JP2001068517A (ja) 半導体ウェハの検査装置
JP3102362U (ja) 鏡面検査装置
JPH10321130A (ja) 表面欠陥検査装置および表面欠陥検査方法
JP2020046255A (ja) 透明体検査装置及び透明体検査方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant