CN109341606A - 一种表面平坦度测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭露一种表面平坦度测量装置及方法，通过激光非接触式测量，测量精度可达到0.001mm，测量精度高，重复测量误差可控制在3um以内，测量误差小，避免了现有技术采用人工手动测量所造成的测量精度低、测量误差大的问题。同时，本发明测量数据可以自动记录和保存，可进行大批次待测板的测量，避免了现有技术测量数据需要人工手动记录，测量数据无法上传的问题。

Description

一种表面平坦度测量装置及方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种表面平坦度测量装置及方法。
背景技术
液晶面板行业，偏光板和玻璃基板在制程过程中，由于上下膜层的应力不同，导致偏光板和玻璃基板易产生翘曲，影响产品最终的品质。为保证产品质量，需对偏光板和玻璃基板的表面平坦度进行监控，并严格控制在规格内。目前业内测量平坦度的方法主要有两种：一种是采用厚薄规尺测量，一种是采用钢尺测量。
参考图1，现有采用厚薄规尺测量表面平坦度的测量原理示意图。其测量原理为：将待测量的玻璃基板12放置在大理石平台11上(翘曲面向下)，用厚薄规尺13插入待测量的玻璃基板12与大理石平台11之间的缝隙14中。如果厚薄规尺13能顺利插入，再尝试使用更厚的厚薄规尺13重复插入动作，直至厚薄规尺13无法通过缝隙14，则能顺利通过缝隙14的厚薄规尺13的最大厚度就是该待测量的玻璃基板12的表面平坦度。偏光板的表面平坦度测量原理亦如此。但这种采用厚薄规尺测量表面平坦度的缺点是测量精度较低，约为0.1mm，且需人工手动测量、手动记录，测量误差大、测量数据无法上传。
参考图2，现有采用钢尺测量表面平坦度的测量原理示意图。其测量原理为：将待测量的偏光板22放置在大理石平台21上(翘曲面向上)，用钢尺23测量该待测量的偏光板22翘曲最严重的一端到大理石平台21的高度，所测得的高度即为该待测量的偏光板22的表面平面度。玻璃基板的表面平坦度测量原理亦如此。但这种采用钢尺测量表面平坦度的缺点是测量精度较低，约为1mm，且需人工手动测量、手动记录，测量误差大、测量数据无法上传。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种表面平坦度测量装置及方法，通过激光非接触式测量，可提高测量精度，减小测量误差，同时测量数据可以自动记录和保存，解决现有技术中表面平坦度测量的测量精度较低，需人工手动测量、手动记录，测量误差大、测量数据无法上传的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种表面平坦度测量装置，所述装置包括：测量平台，用于放置待测板，所述待测板表面标记有多个待测点；至少一激光头，用于发射激光至一所述待测点并接收反射光；计算机，用于控制所述激光头移动至不同待测点并控制所述激光头发射激光，以获取所有所述待测点的高度测量值，所述计算机进一步根据所获取的所有所述高度测量值中的3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值，获取所有距离值中的最大值作为所述待测板的表面平坦度测量值。
为实现上述目的，本发明还提供了一种表面平坦度测量方法，所述方法包括如下步骤：(1)将待测板放置在测量平台上，所述待测板表面标记有多个待测点；(2)通过计算机控制一激光头移动至不同待测点并控制所述激光头发射激光，以获取所有所述待测点的高度测量值；(3)通过所述计算机根据所获取的所有所述高度测量值中的3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值；(4)通过所述计算机获取所有距离值中的最大值作为所述待测板的表面平坦度测量值。
本发明的优点在于：本发明通过激光非接触式测量，测量精度可达到0.001mm，测量精度高，重复测量误差可控制在3um以内，测量误差小，避免了现有技术采用人工手动测量所造成的测量精度低、测量误差大的问题。同时，本发明测量数据可以自动记录和保存，可进行大批次待测板的测量，避免了现有技术测量数据需要人工手动记录，测量数据无法上传的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1，现有采用厚薄规尺测量表面平坦度的测量原理示意图；
图2，现有采用钢尺测量表面平坦度的测量原理示意图；
图3，本发明表面平坦度测量装置的三维图；
图4，本发明待测板表面标记的待测点示意图；
图5，本发明表面平坦度测量原理示意图；
图6，本发明表面平坦度测量方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。此外，本发明在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
本发明主要是从测量原理上进行创新，解决现有的平坦度测量难点及技术缺陷，通过激光到待测板的光程差，计算出待测板不同区域的高度差，通过拟合平面，计算出待测板上不同待测点到拟合平面的最大距离，从而得到该待测板的表面平坦度。
参考图3，本发明表面平坦度测量装置的三维图。所述装置包括：测量平台31、至少一激光头32以及计算机33。
所述测量平台31是承载被测量对象的平台，用于放置待测板39。所述待测板39表面标记有多个待测点。所述待测板39可以为玻璃基板或偏光板等需要测量表面平坦度的液晶面板组件。
所述至少一激光头32用于发射激光至一所述待测点并接收反射光。通过以预设的间隔移动激光头32的位置多次重复测量，即可完成所有待测点的测量。优选的，所述装置也可以包括多个激光头，每一激光头对应一待测点，所有激光头同时发射激光至相应的待测点并接收反射光，从而通过单次测量，即可完成所有待测点的测量。
计算机33，用于控制所述激光头32移动至不同待测点并控制所述激光头32发射激光，以获取所有所述待测点的高度测量值H1-Hn；所述计算机33进一步根据所获取的所有所述高度测量值H1-Hn中的3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面S0，分别计算出所有高度测量值中的剩下的高度测量值对应的待测点到所述基准平面S0的距离值，获取所有距离值中的最大值h作为所述待测板39的表面平坦度测量值。
就是说，所述计算机33具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，所述计算机33可以接收外部输入的控制指令，控制所述激光头32以预设的间隔移动至不同待测点；所述计算机33通过获取所述激光头32到所述待测点的光程差，在CPU中计算出所述待测点的高度测量值Hi；所述计算机33进一步在CPU中通过所获取的所有所述高度测量值H1-Hn中的3个高度测量值数据确定一个基准平面S0，并分别计算出剩下的高度测量值对应的待测点到所述基准平面S0的距离值，所有距离值中的最大值h即为所述待测板39的表面平坦度。
优选的，所述计算机33进一步用于将所获取的所述待测板的表面平坦度测量值进行记录并保存。例如，将所获取的所述待测板的表面平坦度测量值保存至公共存档区。
本发明通过激光到待测板的光程差，计算出待测板不同区域的高度差，通过拟合平面，计算出待测板上不同待测点到拟合平面的最大距离，从而得到该待测板的表面平坦度。本发明通过激光非接触式测量，测量精度可达到0.001mm，测量精度高，重复测量误差可控制在3um以内，测量误差小，避免了现有技术采用人工手动测量所造成的测量精度低、测量误差大的问题。同时，本发明测量数据可以自动记录和保存，可进行大批次待测板的测量，避免了现有技术测量数据需要人工手动记录，测量数据无法上传的问题。
参考图4-5，其中，图4为本发明待测板表面标记的待测点示意图，图5为本发明表面平坦度测量原理示意图。在本实施例中，所述待测点的数量为8个(如图中标号1-8所示，箭头指示测量顺序)，前4个所述待测点(1-4)分布在所述待测板39表面靠近边缘区域，后4个所述待测点(5-8)分布在所述待测板39表面靠近中心区域。所述计算机33进一步根据所获取的所有所述高度测量值中的前3个高度测量值对应的待测点(1-3)确定一个基准平面S0，然后分别计算出所有高度测量值中的剩下的5个高度测量值对应的待测点(4-8)到所述基准平面S0的距离值，之后获取所有距离值中的最大值h作为所述待测板39的表面平坦度测量值。
以下以测量玻璃基板的表面平坦度为例，对本发明平坦度测量方式过程进行说明说明：
第一步：将待测量的玻璃基板放置在表面平坦度测量装置的测量平台31上；
第二步：启动计算机33，激光头32发射激光至玻璃基板表面并反射回来，得到该玻璃基板第1个点位的高度测量值；
第三步：重复测量激光到玻璃基板不同位置的高度值，总共测量8点，获得8个点位的高度测量值；
第四步：通过前面3个点位的高度测量值确定一个基准平面S0，分别计算出后面的5个点位到该基准平面S0的距离值。
第五步：获取所有距离值中的最大值，该最大值即为待测量玻璃基板的表面平坦度测量值，并将该测量值保存至公共存档区。
参考图6，本发明表面平坦度测量方法的流程图。所述方法包括如下步骤：S61：将待测板放置在测量平台上，所述待测板表面标记有多个待测点；S62：通过计算机控制一激光头移动至不同待测点并控制所述激光头发射激光，以获取所有所述待测点的高度测量值；S63：通过所述计算机根据所获取的所有所述高度测量值中的3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值；S64：通过所述计算机获取所有距离值中的最大值作为所述待测板的表面平坦度测量值。
具体的，通过所述计算机获取所述激光头到所述待测点的光程差，计算出所述待测点的高度测量值。在本实施例中，通过以预设的间隔移动激光头的位置多次重复测量，即可完成所有待测点的测量。在其它实施例中，也可以提过设置多个激光头，每一激光头对应一待测点，所有激光头同时发射激光至相应的待测点并接收反射光，从而通过单次测量，即可完成所有待测点的测量。具体的，步骤S62进一步包括：通过所述计算机控制多个激光头发射激光至所述多个待测点，以获取所有所述待测点的高度测量值。
优选的，所述待测点的数量为8个，前4个所述待测点分布在所述待测板表面靠近边缘区域，后4个所述待测点分布在所述待测板表面靠近中心区域(如图4所示)；相应的，步骤S63进一步包括：通过所述计算机根据所获取的所有所述高度测量值中的前3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的5个高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值。
优选的，所述方法进一步包括：S65：通过所述计算机将所获取的所述待测板的表面平坦度测量值进行记录并保存。例如，将所获取的所述待测板的表面平坦度测量值保存至公共存档区。
本发明通过激光到待测板的光程差，计算出待测板不同区域的高度差，通过拟合平面，计算出待测板上不同待测点到拟合平面的最大距离，从而得到该待测板的表面平坦度。本发明通过激光非接触式测量，测量精度可达到0.001mm，测量精度高，重复测量误差可控制在3um以内，测量误差小，避免了现有技术采用人工手动测量所造成的测量精度低、测量误差大的问题。同时，本发明测量数据可以自动记录和保存，可进行大批次待测板的测量，避免了现有技术测量数据需要人工手动记录，测量数据无法上传的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种表面平坦度测量装置，其特征在于，所述装置包括：
测量平台，用于放置待测板，所述待测板表面标记有多个待测点；
至少一激光头，用于发射激光至一所述待测点并接收反射光；
计算机，用于控制所述激光头移动至不同待测点并控制所述激光头发射激光，以获取所有所述待测点的高度测量值，所述计算机进一步根据所获取的所有所述高度测量值中的3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值，获取所有距离值中的最大值作为所述待测板的表面平坦度测量值。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括多个激光头，每一所述激光头对应一所述待测点，所有所述激光头用于发射激光至相应的待测点并接收反射光。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述待测点的数量为8个，前4个所述待测点分布在所述待测板表面靠近边缘区域，后4个所述待测点分布在所述待测板表面靠近中心区域。
4.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述计算机进一步根据所获取的所有所述高度测量值中的前3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的5个高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值，获取所有距离值中的最大值作为所述表面平坦度测量值。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机进一步用于将所述表面平坦度测量值进行记录并保存。
6.一种表面平坦度测量方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将待测板放置在测量平台上，所述待测板表面标记有多个待测点；
(2)通过计算机控制一激光头移动至不同待测点并控制所述激光头发射激光，以获取所有所述待测点的高度测量值；
(3)通过所述计算机根据所获取的所有所述高度测量值中的3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值；
(4)通过所述计算机获取所有距离值中的最大值作为所述待测板的表面平坦度测量值。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步包括：
通过所述计算机控制多个激光头发射激光至所述多个待测点，以获取所有所述待测点的高度测量值。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)进一步包括：通过所述计算机获取所述激光头到所述待测点的光程差，计算出所述待测点的高度测量值。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待测点的数量为8个，前4个所述待测点分布在所述待测板表面靠近边缘区域，后4个所述待测点分布在所述待测板表面靠近中心区域；步骤(3)进一步包括：通过所述计算机根据所获取的所有所述高度测量值中的前3个高度测量值对应的待测点确定一个基准平面，分别计算出所有高度测量值中的剩下的5个高度测量值对应的待测点到所述基准平面的距离值。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
(5)通过所述计算机将所述表面平坦度测量值进行记录并保存。
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