CN109632828B - 一种平板玻璃缺陷复检系统及复检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平板玻璃缺陷复检系统及复检方法，该系统包括能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动的X/Y向移送机构，X/Y向移送机构上固定安装有CCD探头、激光发射器和光电接收器，激光发射器和光电接收器分别在CCD探头的两侧；检测过程确定缺陷的位置时，激光发射器和光电接收器共同确认CCD探头的聚焦基准面，CCD探头对设置的平板玻璃的N层的每一层进行拍照，共拍摄N张照片，从N张照片中找出缺陷最清晰的照片，确定缺陷位置，从而进行后续工艺。通过该装置找出的缺陷位置精度高，拍摄出的照片能够精确的反应出缺陷的大小尺寸和其它图像特征，有利于精准识别缺陷，方便人工干预改判。

Description

一种平板玻璃缺陷复检系统及复检方法

【技术领域】

本发明属于平板玻璃制备领域，涉及一种平板玻璃缺陷复检系统及复检方法。

【背景技术】

平板平板玻璃对缺陷有非常严苛的品质要求，例如G6 0.5mm基板玻璃缺陷小于等于100um，整板缺陷数小于等于5个，且任意缺陷间距大于等于300mm，玻璃基板面工作面层不允许固态缺陷，内部固态缺陷小于等于100um。通过图像对平板玻璃缺陷进行分类是一项复杂工作，缺陷大小在微米级，光学变形图像相差不大，缺陷分类比较复杂。

在溢流下拉法生产平板玻璃过程，半成品平板玻璃经切割、研磨和清洗加工后，进行自动缺陷检测，包括面检和复检，获得缺陷的数量、种类、尺寸和位置。面检的主要作用是对缺陷进行简单识别和粗浅分类，缺陷识别和分类准确率达到约80％水平。由于面检分辨率在20um以上，对60um以内小缺陷识别能力较差。复检分辨率1um，可以实现对小缺陷进行精确检测识别，测量缺陷尺寸误差小于3％，缺陷图像清晰度同100倍的显微镜。现有的复检系统尺寸误差偏大，无法精确的检测出缺陷所在的位置。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种平板玻璃缺陷复检系统及复检方法。在实际自动在线检测中，面检和复检采用同一坐标系，根据面检提供的坐标精确定位，复检对单个缺陷进行逐个检测。复检头移动到缺陷上方位置，CCD以较小景深模式和递增的焦距从上表面向下表面依次拍摄多张图像，自动选出最清晰一张，根据对应焦距，判断缺陷在平板玻璃厚度方向上的位置，实现缺陷在平板玻璃厚度方向的分层。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种平板玻璃缺陷复检系统，包括安装在平板玻璃的生产线上的X/Y向移送机构，X/Y向移送机构能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动，Y方向为平板玻璃的长度方向，X方向为平板玻璃的宽度方向；X/Y向移送机构上固定安装有CCD探头和第一激光传感测距系统，第一激光传感测距系统包括激光发射器和光电接收器，激光发射器和光电接收器分别在CCD探头的两侧；测量平板玻璃的缺陷在厚度的位置时，CCD探头在缺陷的上方，对缺陷进行拍照；CCD探头对缺陷拍照时，设定将平板玻璃从上至下分为N层；第一层为平板玻璃的上表面，第N层为平板玻璃的下表面，N为≥3的自然数。

本发明的进一步改进在于：

优选的，X/Y向移送机构的垂直度≤2/10000。

优选的，CCD探头上固定安装有复检光源，复检光源选用LED发光二极管，发射出波长400nm-800nm，功率＜1.3W的可见光。

优选的，激光发射器发射出的激光束的波长为650nm。

优选的，CCD探头选用分辨率为1um矩阵黑白摄像头。

优选的，X/Y向移送机构上固定安装有第二激光传感测距系统，第二激光传感测距系统包括激光发射器和光电接收器；第一激光传感测距系统的激光发射器和第二激光传感测距系统的激光发射器相对于CCD探头镜面对称。

优选的，第一激光传感测距系统的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角α＝45°，第二激光传感器系统的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角β＝45°；两个激光束相对于竖直方向对称，两个激光束之间的夹角为90°。

一种基于上述的平板玻璃缺陷复检系统的复检方法，包括以下步骤：

步骤1，X/Y向移送机构驱动CCD探头移动到缺陷的上方位置，第一激光传感测距系统和第二激光传感测距系统同时移动到缺陷的上方；

步骤2，第一激光传感测距系统和第二激光传感测距系统的激光发射器同时发射出激光束，根据激光束的返回至各自激光传感测距系统的光电接收器时间，计算出第一激光传感测距系统和平板玻璃之间的距离和第二激光传感测距系统和平板玻璃之间的距离，通过两个长度计算出CCD探头的下端和平板玻璃的上表面之间距离，CCD探头自动聚焦平板玻璃的上表面；

步骤3，确定平板玻璃厚度方向的分层数N，CCD探头对每层的缺陷的位置进行拍照，拍摄N张照片；通过图像清晰度自动评价算法，获得最清晰照片，根据最清晰照片所在的层数，确定缺陷在平板玻璃上厚度的位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种平板玻璃缺陷复检系统，该系统包括能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动的X/Y向移送机构，X/Y向移送机构上固定安装有CCD探头、激光发射器和光电接收器，激光发射器和光电接收器分别在CCD探头的两侧；确定缺陷的位置时，激光发射器和光电接收器共同确认CCD探头的聚焦基准面，CCD探头对设置的平板玻璃的N层的每一层进行拍照，共拍摄N张照片，从N张照片中找出缺陷最清晰的照片，确定缺陷位置，从而进行后续工艺。通过该装置找出的缺陷位置精度高，拍摄出的照片能够精确的反应出缺陷的大小尺寸和其它图像特征，有利于精准识别缺陷，方便人工干预改判。

进一步，X/Y向移送机构垂直度在2/10000以内，保证CCD探头、激光发射器和光电接收器移动至缺陷上方时，位置的精准性。

进一步的，CCD探头上固定设置有光源，保证拍照过程的光线满足拍照要求。

进一步的，激光发射器发射出的激光束的波长为650nm，保证发射出的激光束能够摄入至玻璃中。

进一步的，CCD探头选用分辨率为1um矩阵黑白摄像头，保证拍摄出的照片能够满足附件要求。

进一步的，复检系统安装有两个传感系统，使得CCD探头的初始聚焦值能够通过两个传感系统的测出的距离精准确定，避免平板玻璃的翘曲和倾斜对基准面测量的影响。

本发明还公开了一种平板玻璃复检方法，该方法通过两个激光传感测距系统，减小平板玻璃的翘曲和倾斜不利因素，精准的确定平板玻璃内缺陷的位置。

【附图说明】

图1是复检单激光传感测距系统测距图；

图2是复检缺陷分层原理图；

图3是面检和复检关联图；

图4是复检双激光传感测距系统测距图；

图5是平板玻璃下移动双激光传感测距系统测距图；

图6是平板玻璃顺时针倾斜双激光传感测距系统测距图；

其中：1-面检系统；2-缺陷；3-平板玻璃；4-CCD探头；5-X/Y向移送机构；6-激光发射器；7-光电接收器；8-上表面；9-中间面；10-下表面；11-第一激光传感测距系统；12-第二激光传感测距系统。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

参见图1，本发明的复检系统在面检系统1传送机流水线下游，复检系统包括CCD探头4、X/Y向移送机构5、第一激光传感测距系统11，第一激光传感测距系统11包括一个激光发射器6和光电接收器7；X/Y向移送机构5为整个复检系统的支撑和移动驱动机构，固定安装在流水线上，通过平移机构能够沿着玻璃的移动方向-Y向和玻璃的横向方向-X向(Y的垂直方向)移动，X/Y向移送机构5的垂直度≤2/10000；X/Y向移送机构5上固定安装有CCD探头4、激光发射器6和光电接收器7，三者不接触；CCD探头4上固定安装有复检光源，复检光源选用LED发光二极管，波长400nm-800nm，最大功率1.3W，CCD探头4选用分辨率1um矩阵黑白摄像头；复检系统的上游面检系统1通过探测元件对平板玻璃3板边部检测定位，复检使用光栅测定停止平板玻璃3边部位置定位，光栅位置测量装置安装在设备基座上，选用精度0.1mm、响应速度2ms的光栅测位系统。根据光栅测量装置测量玻璃板3边部停留位置值作为复检测量坐标原点，经过伺服电机、编码器和PLC构成闭环控制系统处理，驱动CCD探头4按照面检坐标位置移动复测；

参见图1，为复检系统单激光传感测距系统测距示意图；激光发射器6和光电接收器7共同组成一套单激光传感测距系统；平板玻璃3在复检前，需确定基准面，从而复检系统聚焦距离初始值，复检自动聚焦基准，进行复检操作；采用激光传感测距系统测距具体包括以下步骤，激光发射器6发射波长为650nm的激光，发射出的激光为功率<1mW连续波，经平板玻璃3的上表面8反射后，激光束到达光电接收器7；通过反射波的反射时间，确定激光发射器6与平板玻璃3的距离，进而根据激光发射器6与CCD探头4之间的高度差，计算出CCD探头4与平板玻璃3的距离，即确定了CCD探头4的初始聚焦面，将CCD探头4与平板玻璃3的距离作为复检系统中初始聚焦基准值，以此基准值设定CCD探头4在平板玻璃3上分层自动聚焦拍摄缺陷2图片。通常，平板玻璃3缺陷2分层N的数量根据工艺需要自由设定，N不少于3层。

测量原理：

参见图2，为本发明的复检玻璃内缺陷2的原理图；按照图像聚焦方向，平板玻璃3根据工艺设定的层数N，依次对每层进行拍照；即将平板玻璃3从上至下依次分为上表面8、N-2个中间面9和下表面10，复检CCD探头4按照图像聚焦方向，针对平板玻璃3以较小景深模式和递增的焦距从上表面8，经过N-2个中间面9向下表面10，依次对缺陷2的位置自动对缺陷2拍摄，对应形成上表面8的缺陷图片、N-2个中间面9的缺陷图片和下表面10的缺陷2图片，共拍摄N张照片；复检系统进行图像清晰度自动评价算法，可以获得聚焦最清晰图像，对应准确识别缺陷2在平板玻璃3的厚度方向位置，复检测得准确缺陷2层面、大小尺寸及其它图像特征信息，有利于对缺陷2进行精准识别。

参见图3，复检系统安装在面检系统1传送机流水线下游，从面检获得缺陷2坐标信息，当面检系统1在平板玻璃3上发现缺陷2时，复检X/Y向移送机构5驱动复检系统2的CCD探头4移动到缺陷2的上方位置，实现高分辨率1um放大复测缺陷2；复检采用激光测距式自动聚焦检测技术，对每个缺陷2进行拍照，拍照数量≥3张，提供缺陷2在平板玻璃3中精确的厚度位置，实现高精度测量缺陷2大小和分层，同时方便人工干预改判。

参见图4，本发明的一个实施例中，单传感器测距易受平板玻璃3翘曲、倾斜的因素影响，测量缺陷2在平板玻璃3厚度方向位置不准确，为避免上述情况，本发明的另一个实施例在上述单传感器测距系统的基础上，本发明设置两个激光传感测距系统；两个激光传感测距系统相对于CCD探头4镜像对称，即采用该双传感器测距系统；分为第一激光传感测距系统11和第二激光传感测距系统12，两个激光传感测距系统的激光发射器和光电接收器规格与单激光测距系统型号相同；此时的复检系统包括CCD探头4、第一激光传感测距系统11、第二激光传感测距系统12和X/Y向移送机构5；激光发射器和接收器一体化设计制作，即第一激光传感测距系统11中的激光发射器和第二激光传感测距系统12的光电接收器固定成一体，而第二激光传感测距系统12中的激光发射器和第一激光传感测距系统11的光电接收器固定成一体；第一激光传感测距系统11发出激光束与水平线形成的夹角α＝45°，第二激光传感器系统12发出的激光束与水平线形成的夹角β＝45°，两个激光束相对于竖直方向对称，两个激光束之间的夹角为90°。平板玻璃在理想水平初始状态下，第一激光传感测距系统11和第二激光传感测距系统12发射出激光束均应在平板玻璃3的上表面8，且在平板玻璃3的上表面8上的一个点，但是当平板玻璃3的表面有翘曲或倾斜时，两个激光传感测距系统发射出的激光束要么都在上表面8但不在一个点，要么不在同一个面；通过测量出双激光传感测距系统的激光发射器6距离各自投射点的长度，能够对上表面8(基准面)变化值进行补偿，使得激光传感测距系统精确的找出CCD探头4需要的基准面，使得CCD探头4的初始聚焦值比较精准，避免平板玻璃3的翘曲和倾斜的影响。平板玻璃3翘曲和倾斜状态，可以分解为平板玻璃3上下移动和倾斜两种状态，现就以平板玻璃3下移和顺时针旋转为例，进行说明双传感器测量复检CCD探头4聚焦初始基准值精准的效果。

图5表示了平板玻璃3下移动双传感器测距图。图5，平板玻璃3向下移动至位置C′，第一激光传感测距系统11的激光发射器6发出的激光束5对应反射光A变动至A′，对应测量距离增大；第二激光传感测距系统12的激光发射器6发出的激光束9对应反射光B变动至B′，对应测量距离同时增大。根据平板玻璃3位置下移，第一激光传感测距系统11和第二激光传感测距系统12的传感器测量测距同时增大，二者取均值作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值，相对单传感器误差降低。同样类推，平板玻璃3上移后，两个激光传感测距系统测出的距离同时减小，二者取均值作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值，相对单激光传感测距系统误差降低。平板玻璃3上下移动时，双激光测距系统测量聚集基准同时变小或变大，系统选取双激光传感测距系统测距均值，相对单激光传感测距系统测量结果，误差明显降低。

图6表示了平板玻璃3顺时针倾斜双传感器测距图。图6，平板玻璃3顺时针倾斜至位置C′，第一激光传感测距系统11的激光发射器6发出的激光束5对应反射光A变动至A′，对应测量距离增大；第二激光传感测距系统12的激光发射器6发出的激光束9对应的反射光B变动至B′，对应测量距离减小。根据平板玻璃3位置顺时针倾斜至位置C′，第一激光传感测距系统11和第二激光传感测距系统12的传感器测量测距变化趋势相反且变动误差值大小相等，二者误差相互抵消作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值，相对单激光传感测距系统图3中2测量增大的误差，被双传感器测距模式克服。同样类推，平板玻璃3逆时针后，第一激光传感测距系统11和第二激光传感测距系统12的传感器测量测距变化趋势相反且变动误差值大小相等，二者误差相互抵消作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值，同理克服单激光传感测距系统测量误差。平板玻璃3顺时针或逆时针倾斜时，双激光传感测距系统测量结果正好相反，一个激光传感测距系统测距离值变大，另一个激光传感测距系统测距离值变小，二者测量值取均值，作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值，相对单激光传感测距系统图测量结果，双激光传感测距系统测距模式克服平板玻璃3翘曲和倾斜的误差影响。

参见图2和图4，通过本发明复检系统进行的附件，具体包以下步骤：

(1)面检系统1在平板玻璃3上发现缺陷2后，复检X/Y向移送机构5驱动复检系统2的CCD探头4移动到缺陷2的上方位置；同时对应的第一激光传感测距系统11和第二激光传感测距系统12同时移动到缺陷2上方，CCD探头4的两侧；

(2)第一激光传感测距系统11和第二激光传感测距系统12的激光发射器6同时发射出激光束，计算出第一激光传感测距系统11的激光发射器6距离平板玻璃3的长度和第二激光传感测距系统12的的激光发射器6距离平板玻璃3的长度，根据两个测距值，计算出基准面(上表面)距离CCD探头4最下端的距离，作为CCD探头4自动聚焦初始基准值；

(3)工作人员根据工艺需求，确定平板玻璃3的分层数N；平板玻璃3根据工艺设定的层数N，依次对每层进行拍照；即将平板玻璃3从上至下依次分为上表面8、N-2个中间面9和下表面10，复检CCD探头4按照图像聚焦方向，针对平板玻璃3以较小景深模式和递增的焦距从上表面8，经过N-2个中间面9向下表面10，依次对缺陷2的位置自动对缺陷2拍摄，对应形成上表面8的缺陷2图片、N-2个中间面9的缺陷2图片和下表面10的缺陷2图片，共拍摄N张照片；复检系统进行图像清晰度自动评价算法，可以获得聚焦最清晰图像，对应准确识别缺陷2在平板玻璃3的厚度方向位置，复检测得准确缺陷2层面、大小尺寸及其它图像特征信息，有利于对缺陷进行精准识别。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种平板玻璃缺陷复检系统，其特征在于，包括安装在平板玻璃的生产线上的X/Y向移送机构(5)，X/Y向移送机构(5)能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动，Y方向为平板玻璃(3)的长度方向，X方向为平板玻璃(3)的宽度方向；X/Y向移送机构(5)上固定安装有CCD探头(4)和第一激光传感测距系统(11)，第一激光传感测距系统(11)包括激光发射器(6)和光电接收器(7)，激光发射器(6)和光电接收器(7)分别在CCD探头(4)的两侧；测量平板玻璃(3)的缺陷(2)在厚度的位置时，CCD探头(4)在缺陷(2)的上方，对缺陷(2)进行拍照；CCD探头(4)对缺陷(2)拍照时，设定将平板玻璃(3)从上至下分为N层；第一层为平板玻璃(3)的上表面(8)，第N层为平板玻璃(3)的下表面(10)，N为≥3的自然数；

X/Y向移送机构(5)上固定安装有第二激光传感测距系统(12)，第二激光传感测距系统(12)包括激光发射器和光电接收器；第一激光传感测距系统(11)的激光发射器和第二激光传感测距系统(12)的激光发射器相对于CCD探头(4)镜面对称；

复检系统包括CCD探头(4)、第一激光传感测距系统(11)、第二激光传感测距系统(12)和X/Y向移送机构(5)；激光发射器和接收器一体化设计制作，即第一激光传感测距系统(11)中的激光发射器和第二激光传感测距系统(12)的光电接收器固定成一体，而第二激光传感测距系统(12)中的激光发射器和第一激光传感测距系统(11)的光电接收器固定成一体。

2.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检系统，其特征在于，X/Y向移送机构(5)的垂直度≤2/10000。

3.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检系统，其特征在于，CCD探头(4)上固定安装有复检光源，复检光源选用LED发光二极管，发射出波长400nm-800nm，功率＜1.3W的可见光。

4.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检系统，其特征在于，激光发射器(6)发射出的激光束的波长为650nm。

5.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检系统，其特征在于，CCD探头(4)选用分辨率为1um矩阵黑白摄像头。

6.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检系统，其特征在于，第一激光传感测距系统(11)的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角α＝45°，第二激光传感测距 系统(12)的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角β＝45°；两个激光束相对于竖直方向对称，两个激光束之间的夹角为90°。

7.一种基于权利要求1所述的平板玻璃缺陷复检系统的复检方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，X/Y向移送机构(5)驱动CCD探头(4)移动到缺陷(2)的上方位置，第一激光传感测距系统(11)和第二激光传感测距系统(12)同时移动到缺陷(2)的上方；

步骤2，第一激光传感测距系统(11)和第二激光传感测距系统(12)的激光发射器(6)同时发射出激光束，根据激光束的返回至各自激光传感测距系统的光电接收器(7)时间，计算出第一激光传感测距系统(11)和平板玻璃(3)之间的距离和第二激光传感测距系统(12)和平板玻璃(3)之间的距离，通过两个长度计算出CCD探头(4)的下端和平板玻璃(3)的上表面(8)之间距离，CCD探头(4)自动聚焦平板玻璃(3)的上表面(8)；

步骤3，确定平板玻璃(3)厚度方向的分层数N，CCD探头(4)对每层的缺陷(2)的位置进行拍照，拍摄N张照片；通过图像清晰度自动评价算法，获得最清晰照片，根据最清晰照片所在的层数，确定缺陷(2)在平板玻璃(3)上厚度的位置。

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