CN110186930B - 一种光学成像检测方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学成像检测方法及设备，检测方法包括以下步骤：设置照明装置的多种不同的发光强度，且发光强度的种类数为N，其中，N为大于等于2的正整数；使检测样品和成像装置之间沿预设的轨迹相对运动，所述成像装置拍摄多张照片并完成整个检测样品的拍摄；所述成像装置具有成像视场长度L，在沿所述轨迹拍摄时，所述成像装置与所述检测样品每相对运动距离M，所述成像装置成像一次，且0<M<L/(N‑1)；同时，所述成像装置成像一次，所述照明装置发光一次以辅助所述成像装置成像，所述照明装置按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，所述照明装置以设置的N种不同的发光强度分别发光。

Description

一种光学成像检测方法及设备
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，具体涉及一种光学成像检测方法及设备。
背景技术
玻璃平板是一种广泛应用于显示、成像、元器件封装等领域的光学器件，其由前后表面相互平行的透明光学材料构成。如果玻璃平板表面存在划痕、污点等缺陷会严重影响产品的品质。因此，在玻璃平板被使用前，需要对其缺陷进行检测，一般使用光学成像设备对玻璃平板进行检测。
由于玻璃平板制作工艺的需要，不同制程工艺或者不同区域的金属膜分布的差异会造成玻璃平板上的不同位置对光的反射率或者透射率有很大的不同。这类玻璃平板的光学成像结果往往会是单帧图像的暗区域和亮区域的灰度值有巨大的差异，甚至会影响到检测精度和结果。因此，如果在成像时成像系统的动态范围不足，则会导致图像获取到的信号不足以用于检测或者部分信号会因动态范围不足而损失。
现有的光学检测设备在应对这种亮暗差异巨大的玻璃平板检测时采用多次扫描的方法来分别应对亮区域成像和暗区域成像，由此往往会成倍增加检测时间；或者只能尽量选用具有较高动态范围的传感器以解决成像系统动态范围不足的问题，由此往往会导致设备成本大幅度提升，并且设备灵活性不足；再或者采用线阵传感器，通过小段位移交替使用不同亮度的照明来成像，但是这种方案带来的问题是光源亮度切换的频率非常高，给光源的制作带来很大成本，同时所获取的不同亮度的信号图像并不是完整的整个样品的图像。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种光学成像检测方法及设备，能得到在N种不同强度光照下拍摄的N张完整玻璃的照片，且不需要采用高动态的传感器就能实现，设备成本低，测量精确度高。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种光学成像检测方法，其包括以下步骤：
设置照明装置的多种不同的发光强度，且发光强度的种类数为N，其中，N为大于等于2的正整数；
使检测样品和成像装置之间沿预设的轨迹相对运动，所述成像装置拍摄多张照片并完成整个检测样品的拍摄；
所述成像装置具有成像视场长度L，在沿所述轨迹拍摄时，所述成像装置与所述检测样品每相对运动距离M，所述成像装置成像一次，且0<M<L/(N-1)；同时，
所述成像装置成像一次，所述照明装置发光一次以辅助所述成像装置成像，所述照明装置按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，所述照明装置以设置的N种不同的发光强度分别发光。
在上述技术方案的基础上，L/N≤M<L/(N-1)。
在上述技术方案的基础上，M＝L/N。
在上述技术方案的基础上，所述照明装置在每一个周期内以设置的相同次序分别发光。
在上述技术方案的基础上，所述发光强度的种类为强、中、弱3种，所述照明装置在每一个周期内以强、中、弱的次序分别发光。
在上述技术方案的基础上，使检测样品和成像装置之间沿预设的轨迹相对运动，具体包括以下步骤：
设定轨迹为S形，使所述检测样品在X轴方向运动，同时使成像装置沿Y轴运动。
在上述技术方案的基础上，使检测样品和成像装置之间沿预设的轨迹相对运动，具体包括以下步骤：
设定轨迹为S形，使检测样品沿所述轨迹运动。
本发明还提供一种光学成像检测设备，其包括：
照明装置，其设置有多种不同的发光强度，且发光强度的种类数为N，其中，N为大于等于2的正整数；
成像装置，其与检测样品之间沿预设的轨迹相对运动，所述成像装置用于拍摄多张照片并完成整个检测样品的拍摄；且所述成像装置具有成像视场长度L；
控制装置，其用于当所述成像装置在沿所述轨迹拍摄时，控制所述成像装置与所述检测样品每相对运动距离M，所述成像装置成像一次，且0<M<L/(N-1)；同时，
所述成像装置成像一次，控制所述照明装置发光一次以辅助所述成像装置成像，以及控制所述照明装置按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，所述照明装置以设置的N种不同的发光强度分别发光。
在上述技术方案的基础上，L/N≤M<L/(N-1)。
在上述技术方案的基础上，M＝L/N。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明的检测方法中成像装置具有成像视场长度L，该成像视场长度L为成像装置拍摄的照片的长度，且长度L沿轨迹的长度方向，当成像装置在沿轨迹拍摄时，成像装置与检测样品每相对运动距离M，成像装置成像一次，且0<M<L/(N-1)；同时，成像装置成像一次，照明装置发光一次以辅助成像装置成像，照明装置按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，照明装置以设置的N种不同的发光强度分别发光，本发明实施例中的0<M<L/(N-1)，可以实现成像装置在沿轨迹拍摄结束后，最终能得到在N种不同强度光照下拍摄的N张完整玻璃的照片，且不需要采用高动态的传感器就能实现，设备成本低，测量精确度高。
(2)本发明的检测方法中M＝L/N，既不需要高动态的传感器，也不需要高工作频率的照明装置和成像装置，能实现资源利用最佳化，且采集的照片不会有缺失，提高检测效率和精确性。
(3)本发明的检测设备结构简单，成本低，通过检测装置采集成像装置拍摄的所有照片，并将相同光照强度的照片拼在一起，组装成N个完整的照片，能避免暗区域和亮区域的灰度值的差异，影响检测精度和结果的现象。
附图说明
图1为本发明实施例中光学成像检测设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中N＝2的检测原理示意图；
图3为本发明实施例中N＝3的检测原理示意图。
图中：1-照明装置，2-检测样品，3-成像装置，4-控制装置。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明实施例提供一种光学成像检测方法，可以用于玻璃平板、半导体晶圆，PCB等检测，本发明实施例的检测样品2以玻璃平板为例，本发明实施例的光学检测设备检测玻璃平板的检测方法使用的检测设备为：照明装置1和成像装置3，该检测方法包括以下步骤：
设置照明装置1的多种不同的发光强度，且发光强度的种类数为N，其中，N为大于等于2的正整数，具体的，可以采用一个照明装置1发N种强度的光也可以采用N个照明装置分别发出N种强度的光，本发明的实施例中采用一个照明装置1发N种强度的光的照明模式；
使玻璃平板和成像装置3之间沿预设的轨迹的长度方向相对运动，成像装置3拍摄多张照片并完成整个玻璃平板的拍摄，预设的轨迹为连续的Z字形、S形或者“几”字形，玻璃平板和成像装置3之间沿连续的Z字形、S形或者“几”字形的轨迹相对运动，以实现整个玻璃平板的拍摄，且连续的Z字形、S形或者“几”字形的轨迹使得拍摄完成玻璃平板的时间最短，也能节省操作空间，节约成本；
参见图2和图3所示，成像装置3具有成像视场长度L，该成像视场长度L为成像装置3拍摄的照片的长度，且长度L沿轨迹的长度方向，当成像装置3在沿轨迹拍摄时，成像装置3与玻璃平板每相对运动距离M，成像装置3成像一次，且0<M<L/(N-1)；同时，
成像装置3成像一次，照明装置1发光一次以辅助成像装置3成像，照明装置1按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，照明装置1以设置的N种不同的发光强度分别发光。
参见图2所示，以N等于2为例，照明装置1有强、弱两种发光强度，且按照强、弱的次序周期性发光，成像装置3拍照过程中，当成像装置3与玻璃平板相对运动距离M，照明装置1发强光，成像装置3第一次拍摄照片a1；当成像装置3与玻璃平板再次相对运动距离M，照明装置1发弱光，成像装置3第二次拍摄照片b1；当成像装置3与玻璃平板再次相对运动距离M，照明装置1发强光，成像装置3第三次拍摄照片a2；当成像装置3与玻璃平板再次相对运动距离M，照明装置1发弱光，成像装置3第四次拍摄照片b2，用S表示连续两个光照强度成像时的重叠的区域，当M＝0时，S为玻璃平板完整的照片，那么就相当于对玻璃平板的单个区域采用强、弱光两次成像的方法来对玻璃平板成像，这样会导致成像过程必须要不断的走动停止，并没有解决本发明需要解决的技术问题，因此M应该大于0；当M＝L/(N-1)时，也就是M＝L时，那么S为0，这样a1和a2不能拼成玻璃平板完整的照片，b1和b2不能拼成玻璃平板完成的照片，会导致图像获取到的信号不足以用于检测或者部分信号会因动态范围不足而损失，降低检测的精确度，因此M应该小于L/(N-1)。所以本发明实施例中的0<M<L/(N-1)，可以实现成像装置3在沿轨迹拍摄结束后，最终能得到在N种不同强度光照下拍摄的N张完整玻璃的照片，由于拍照过程不需要停止运动，且在一次拍照过程中就能得到N种不同强度光照下拍摄的N张完整玻璃的照片，同时不需要采用高动态的传感器就能实现，因此设备成本低，测量精确度高。
进一步的，L/N≤M<L/(N-1)。参见图2所示，以N等于2为例，根据上述分析可知，当M≥L/N时，即M≥L/2，那么S≤L/2×B，S越小，成像的重叠区域越小，会导致图像可能的缺失越大。
更进一步的，M＝L/N。参见图2所示，以N等于2为例，根据上述分析可知，当M＝L/N时，即M＝L/2，那么S＝L/2×B，此为最佳实施方案，S太大，照明装置1切换光照强度的频率越高，成像装置3拍摄照片的频率也越高，成本就更高；S太小，成像的重叠区域越小，会导致图像可能的缺失越大。当S＝L/2×B时，既不需要停止进行拍照，也不需要提高照明装置1和成像装置3的工作频率，同时也不需要高动态的传感器，能实现资源利用最佳化，且采集的照片不会有缺失，提高检测效率和精确性。
参见图3所示，照明装置1在每一个周期内以设置的相同次序分别发光。若设置发光的次序为强1、强2……中1、中2……弱1、弱2……弱n，那么每个周期都会按照该次序分别进行发光，当然每个周期内的发光次序也可以不一样，即一个周期内可以按照强1、强2……中1、中2……弱1、弱2……弱n的次序进行发光，也可以按照强1、强2……弱1、弱2……中1、中2……中n的次序进行发光，最终也能得到N种光照强度的N张完整的玻璃平板的照片，本发明实施例每一个周期内采用相同次序分别发光，有利于后期对照片进行筛选，将相同光照强度的照片拼在一起，组成完整的玻璃照片。
参见图3所示，优选的，本发明实施例中的发光强度的种类为强、中、弱3种，照明装置1在每一个周期内以强、中、弱的次序分别发光。具体的：成像装置3拍照过程中，当成像装置3与玻璃平板相对运动距离M，照明装置1发强光，成像装置3第一次拍摄照片a1；当成像装置3与玻璃平板再次相对运动距离M，照明装置1发中光，成像装置3第二次拍摄照片b1；当成像装置3与玻璃平板再次相对运动距离M，照明装置1发弱光，成像装置3第三次拍摄照片c1；然后继续按照强中弱的次序拍摄强光照片a2、中光照片b2、弱光照片c2……强光照片an、中光照片bn、弱光照片cn，最终将a1、a2……an拼成完整的照片，将b1、b2……bn拼成完整的照片，将c1、c2……cn拼成完整的照片，那么就能得到强、中、弱三种光照强度下拍摄的玻璃平板的完整的照片，因此，能够实现在一次检测过程中完成不同光照强度的照片的采集，提高了成像检测的动态范围。
进一步的，使玻璃平板和成像装置3之间沿预设的轨迹相对运动，具体包括以下步骤：
设定运动轨迹的路线，优选为S型，这样使得拍摄完成玻璃平板的时间最短；
使玻璃平板和成像装置3按照S型的路线运动，以完成整个玻璃平板的拍摄，具体的运动过程为：玻璃平板沿其长度方向向右运动，成像装置3拍摄完该路径上的玻璃平板的照片后，成像装置3沿其宽度方向向下运动一个视场宽度，玻璃平板再沿其长度方向向左运动，依此类推，继续运动直至完成整个玻璃平板的拍摄。
可选的，使玻璃平板和成像装置3之间沿预设的轨迹相对运动，具体包括以下步骤：
设定运动轨迹的路线，优选为S型，这样使得拍摄完成玻璃平板的时间最短；
使玻璃平板和成像装置3按照S型的路线运动，以完成整个玻璃平板的拍摄，具体的运动过程为：玻璃平板沿其长度方向向右运动，成像装置3拍摄完该路径上的玻璃平板的照片后，玻璃平板沿其宽度方向向下运动一个视场宽度，玻璃平板再沿其长度方向向左运动，依此类推，继续运动直至完成整个玻璃平板的拍摄。
参见图1所示，本发明实施例还提供一种光学成像检测设备，其包括照明装置1、成像装置3、运动装置、控制装置4和检测装置，其中照明装置1设置有多种不同的发光强度，且发光强度的种类数为N，其中，N为大于等于2的正整数；运动装置用于驱动成像装置3与玻璃平板之间沿预设的轨迹相对运动，成像装置3用于拍摄多张照片并完成整个玻璃平板的拍摄；且成像装置3具有成像视场长度L；控制装置4用于控制运动装置的运动，运动装置上设置有编码器，当成像装置3在沿轨迹拍摄时，成像装置3与玻璃平板每相对运动距离M，编码器发送触发信号给控制装置4，控制装置4发送成像信号给成像装置3，成像装置3进行一次拍摄，且M大于0小于L/(N-1)；同时，成像装置3成像一次，控制装置4发送照明信号给照明装置1，照明装置1发光一次以辅助成像装置3成像，控制装置4通过时序控制照明装置1按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，照明装置1以设置的N种不同的发光强度分别发光。检测装置用于采集成像装置3拍摄的所有照片，并将相同光照强度的照片拼在一起，组装成N个完整的照片，能避免暗区域和亮区域的灰度值的差异，影响检测精度和结果的现象。本发明实施例的检测设备结构简单，成本低，且不需要采用高动态的传感器就能完成不同光照强度的照片的拍摄。而且本发明实施例中的0<M<L/(N-1)，可以实现成像装置3在沿轨迹拍摄结束后，最终能得到在N种不同强度光照下拍摄的N张完整玻璃的照片，且不需要采用高动态的传感器就能实现，设备成本低，测量精确度高。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，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，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种光学成像检测方法，其特征在于，其包括以下步骤：
设置照明装置(1)的多种不同的发光强度，且发光强度的种类数为N，其中，N为大于等于2的正整数；
使检测样品(2)和成像装置(3)之间沿预设的轨迹相对运动，所述成像装置(3)拍摄多张照片并完成整个检测样品(2)的拍摄；
所述成像装置(3)具有成像视场长度L，在沿所述轨迹拍摄时，所述成像装置(3)与所述检测样品(2)每相对运动距离M，所述成像装置(3)成像一次，且0<M<L/(N-1)；同时，
所述成像装置(3)成像一次，所述照明装置(1)发光一次以辅助所述成像装置(3)成像，所述照明装置(1)按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，所述照明装置(1)以设置的N种不同的发光强度分别发光；
采集所述成像装置(3)拍摄的所有照片，并将相同光照强度的照片拼在一起，组装成N个完整的照片，能避免暗区域和亮区域的灰度值的差异，影响检测精度和结果的现象。
2.如权利要求1所述的光学成像检测方法，其特征在于：L/N≤M<L/(N-1)。
3.如权利要求2所述的光学成像检测方法，其特征在于，M＝L/N。
4.如权利要求1所述的光学成像检测方法，其特征在于，所述照明装置(1)在每一个周期内以设置的相同次序分别发光。
5.如权利要求4所述的光学成像检测方法，其特征在于，所述发光强度的种类为强、中、弱3种，所述照明装置(1)在每一个周期内以强、中、弱的次序分别发光。
6.如权利要求1所述的光学成像检测方法，其特征在于，使检测样品(2)和成像装置(3)之间沿预设的轨迹相对运动，具体包括以下步骤：
设定轨迹为S形，使所述检测样品(2)在X轴方向运动，同时使成像装置(3)沿Y轴运动。
7.如权利要求1所述的光学成像检测方法，其特征在于，使检测样品(2)和成像装置(3)之间沿预设的轨迹相对运动，具体包括以下步骤：
设定轨迹为S形，使检测样品(2)沿所述轨迹运动。
8.一种光学成像检测设备，其特征在于，其包括：
照明装置(1)，其设置有多种不同的发光强度，且发光强度的种类数为N，其中，N为大于等于2的正整数；
成像装置(3)，其与检测样品(2)之间沿预设的轨迹相对运动，所述成像装置(3)用于拍摄多张照片并完成整个检测样品(2)的拍摄；且所述成像装置(3)具有成像视场长度L；
控制装置(4)，其用于当所述成像装置(3)在沿所述轨迹拍摄时，控制所述成像装置(3)与所述检测样品(2)每相对运动距离M，所述成像装置(3)成像一次，且0<M<L/(N-1)；同时，
所述成像装置(3)成像一次，控制所述照明装置(1)发光一次以辅助所述成像装置(3)成像，以及控制所述照明装置(1)按周期性改变每次的发光强度，且在一个周期内，所述照明装置(1)以设置的N种不同的发光强度分别发光；
检测装置，其用于采集所述成像装置(3)拍摄的所有照片，并将相同光照强度的照片拼在一起，组装成N个完整的照片，能避免暗区域和亮区域的灰度值的差异，影响检测精度和结果的现象。
9.如权利要求8所述的光学成像检测设备，其特征在于，L/N≤M<L/(N-1)。
10.如权利要求9所述的光学成像检测设备，其特征在于，M＝L/N。
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