CN111175227A - 用于检查玻璃基板的装置 - Google Patents

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CN111175227A CN201911098938.0A CN201911098938A CN111175227A CN 111175227 A CN111175227 A CN 111175227A CN 201911098938 A CN201911098938 A CN 201911098938A CN 111175227 A CN111175227 A CN 111175227A
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Abstract

公开了用于检查玻璃基板的装置。用于检查玻璃基板的装置包括平台、第一光源、第一相机、第二光源、第二相机以及缺陷检测单元，其中：平台配置为支撑玻璃基板；第一光源用于以第一角度将光照射到玻璃基板的表面上；第一相机用于捕获从第一光源照射的光的散射光；第二光源用于以大于第一角度的第二角度将光照射到玻璃基板的表面上；第二相机用于捕获从第二光源照射的光的反射光和散射光；缺陷检测单元用于使用由第一相机提供的第一图像和由第二相机提供的第二图像检测玻璃基板的缺陷。

Description

用于检查玻璃基板的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月12日提交的第10-2018-0138320号韩国专利申请的优先权及权益，该韩国专利申请的全部内容在此通过引用并入本文中。
技术领域
本公开的示例性实施方式大体上涉及用于检查玻璃基板的装置和方法，并且更具体地，涉及可以使用玻璃基板的数字图像来检测玻璃基板的缺陷的用于检查玻璃基板的装置和方法。
背景技术
通常，用于制造诸如液晶显示器(LCD)、有机发光显示器(OLED)等的平板显示设备的玻璃基板非常薄并且可由于轻微的碰撞或温度变化而轻易损坏。
例如，当玻璃基板具有微小缺陷(诸如微空隙和微裂纹)时，在处理或制造显示设备时玻璃基板可轻易损坏。另外，当杂质通过微小缺陷渗透到玻璃基板中时，可能由于污染而导致不良产品或质量劣化。
在本部分中公开的上述信息仅用于理解本发明构思的背景，并且因此可包含不构成现有技术的信息。
发明内容
一个或多个示例性实施方式提供了可以通过数字图像处理技术来检测玻璃基板的缺陷的用于检查玻璃基板的装置和方法。
一个或多个示例性实施方式还提供了可以比现有技术方法更准确和容易地检测玻璃基板的缺陷的用于检查玻璃基板的装置和方法。
一个或多个示例性实施方式还提供了可以有效地防止由于对缺陷的错误确定而导致的制造成本的损失的用于检查玻璃基板的装置和方法。
根据一些示例性实施方式，用于检查玻璃基板的装置可以包括平台、第一光源、第一相机、第二光源、第二相机以及缺陷检测单元，其中：平台配置为支撑玻璃基板；第一光源用于以第一角度将光照射到玻璃基板的表面上；第一相机用于捕获从第一光源照射的光的散射光；第二光源用于以大于第一角度的第二角度将光照射到玻璃基板的表面上；第二相机用于捕获从第二光源照射的光的反射光和散射光；缺陷检测单元用于使用由第一相机提供的第一图像和由第二相机提供的第二图像检测玻璃基板的缺陷。
平台可以包括用于在一个方向上移动玻璃基板的驱动单元。
第一光源和第一相机可以沿着一个方向定位在第二光源和第二相机之前。
第一相机和第二相机可以布置在垂直于平台的方向上。第一相机和第二相机中的每一个可以是线扫描相机。第一相机和第二相机中的每一个可以包括CMOS或CCD。
第一光源和第二光源可以配置为以线形式照射光。第一光源和第二光源中的每一个可以包括以条形布置的一连串LED。
缺陷检测单元可以包括权重计算单元、图像生成单元以及缺陷确定单元，其中：权重计算单元用于计算第二图像中一系列区域中的每个区域的像素的标准偏差，并使用标准偏差为该一系列区域中的每个区域计算权重；图像生成单元用于将权重应用于第一图像以生成校正的第一图像；缺陷确定单元用于使用校正的第一图像确定玻璃基板的缺陷。
权重计算单元可以配置为将第二图像划分为一系列区域，并使用该一系列区域中的每个区域的像素的灰度值和平均灰度值来计算标准偏差。标准偏差中的每个标准偏差可以通过以下公式1计算。
公式1
Figure BDA0002269234970000021
其中，s是该一系列区域中的一个区域的标准偏差，n是一个区域的像素的数量，Xi是一个区域的第i像素(i是从1到n的自然数)的灰度值，以及
Figure BDA0002269234970000031
是这些像素的平均灰度值。
根据一些示例性实施方式，用于检查玻璃基板的方法可以包括：提供玻璃基板；将来自第一光源的光照射到玻璃基板的第一区域，并使用第一相机捕获玻璃基板的第一区域的第一图像；将来自第二光源的光照射到玻璃基板的第一区域，并使用第二相机捕获玻璃基板的第一区域的第二图像；计算与第二图像的像素对应的权重；将权重应用于第一图像的像素以生成校正的第一图像；以及使用校正的第一图像检测玻璃基板的缺陷。
在检查玻璃基板的同时，玻璃基板可以在一个方向上移动。
第一相机可以捕获从第一光源照射的光的散射光。
第二相机可以捕获从第二光源照射的光的反射光和散射光。
计算权重可以包括将第二图像划分为多个区域，使用多个区域的每个区域的像素的灰度值和平均灰度值来计算像素的标准偏差，以及根据参考值表将每个像素的标准偏差转换为权重。每个标准偏差可以通过以下公式2计算。
公式2
Figure BDA0002269234970000032
其中，s是标准偏差，n是像素的数量，Xi是第i像素(i是从1到n的自然数)的灰度值，以及
Figure BDA0002269234970000033
是像素的平均灰度值。
可以通过将第一图像的像素的灰度值乘以权重来生成校正的第一图像。
检测玻璃基板的缺陷可以包括：将校正的第一图像的每个区域的像素的灰度值与阈值进行比较以将灰度值二值化，将具有二值化值1的像素彼此连接，以及当彼此连接的像素的累积长度大于长度参考值时，确定缺陷。
连接像素可以包括仅连接预定范围内的像素。
附图说明
包括附图以提供对本发明构思的进一步理解，并且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图示出了本发明构思的示例性实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明构思的原理。
图1和图2是根据本公开的实施方式的用于检查玻璃基板的装置的示意性框图。
图3是示出根据本公开的实施方式的用于检查玻璃基板的方法的流程图。
图4是根据本公开的实施方式的可以被检查的玻璃基板的示例的平面图。
图5是示出在图3的方法期间由图1和图2中所示的缺陷检测单元的操作执行的任务的流程图。
图6是在图3和图5的方法期间获取的第二图像以及示出对第二图像的区域中的像素的灰度值进行计算的图解示例。
图7是示出根据本公开的实施方式计算的第二图像的区域中的像素的标准偏差的示例的图。
图8是示出根据本公开的实施方式的基于图7中所示的标准偏差针对第二图像的像素计算的权重的示例的图。
图9是示出根据本发明的实施方式的参考值表的示例的用于从第二图像的像素的标准偏差计算第二图像的像素的权重的曲线图。
图10A是示出图3的第一图像的示例的照片。
图10B是示出根据图3中所示的方法获取的校正的第一图像的示例的照片。
图11是示出在图3的方法期间由缺陷确定单元的操作执行的任务的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。提供以下实施方式以使得本领域技术人员能够完全理解本发明。实施方式可以以各种方式进行修改。本发明的范围不限于以下描述的实施方式。
在实施方式中，术语第一、第二等不以限制意义使用，并且出于将一个元件与另一元件区分开的目的而使用。此外，表示单数的表达可以包括表示复数的表达，除非在上下文中明显不同。
此外，当在实施方式中层、区域、元件等被称为“连接”时，将理解的是，其可意指层、区域或元件直接连接时以及当层、区域或元件彼此间接连接时。例如，当层、区域、元件等电连接时，其不仅可以意指层、区域、元件等彼此直接连接时而且还可以意指另一层、区域、元件等插置在它们之间并且间接连接的情况。
为了便于说明，附图中所示的元件的尺寸可能被可以夸大或减小。例如，为了便于说明，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且因此本发明不必限于附图中所示的那些。
图1和图2是根据本公开的实施方式的用于检查玻璃基板的装置的示意性框图。
参考图1和图2，用于检查玻璃基板的装置100可以包括其上放置玻璃基板200的平台10、设置在平台10的一侧(例如，上侧)上并包括第一光源20和第一相机30的第一光学系统、设置在平台10的同一侧(例如，上侧)上并包括第二光源40和第二相机50的第二光学系统以及用于使用由第一相机30提供的第一图像和由第二相机50提供的第二图像来检测玻璃基板200的缺陷的缺陷检测单元60。在所示的实施方式中，在装置100配置为在平台10上移动玻璃基板200所沿的方向上，包括第二光源40和第二相机50的第二光学系统与包括第一光源20和第一相机30的第一光学系统间隔开。
在一个或多个实施方式中，平台10可以是例如以平板的形式，使得作为待检查对象的玻璃基板200可以放置在其上。另外，平台10可以包括驱动单元10a，该驱动单元10a配置为在检查玻璃基板200的同时以预定速度在一个方向上移动玻璃基板200。玻璃基板200可以通过驱动单元10a相对于第一光学系统和第二光学系统移动到不同的位置。
图1示出检查开始时玻璃基板200的位置，并且图2示出其中玻璃基板200通过驱动单元10a在一个方向上移动的状态。
尽管图1和图2中示出了一个玻璃基板200，但是检查可以在平台10上以线形式布置多个玻璃基板200的状态下进行。
第一光源20和第二光源40可以将光以线形式照射到(例如，第一光源20和第二光源40可以将准直或基本上准直的光照射到)玻璃基板200的预定区域。第一光源20和第二光源40可以包括例如发射白光的多个发光二极管(LED)。可以通过将多个发光二极管(LED)布置成例如条形来获得线形式的光。
另外，第一光源20和第二光源40还可以包括光学元件(诸如透镜、滤光器等)以用于提高光的效率和均匀性以及用于平行地调整光路。
第一相机30和第二相机50可以在垂直于平台10的方向上布置(例如，第一相机30和第二相机50可以定向为与平台10正交或基本上正交)。例如，第一相机30和第二相机50可以布置成相对于平台10的法线在0°至10°的范围内与平台10面对。
在一个实施方式中，第一相机30和第二相机50中的每一个可以是线扫描相机，其能够顺序地拍摄在垂直于或基本上垂直于在平台10上的玻璃基板200的移动方向(如图1和图2中的箭头所示)的方向上限定的多个线形区域。线扫描相机可以顺序地拍摄多个线形区域以获得玻璃基板200的整个区域的图像。
第一相机30和第二相机50中的每一个可以包括例如电荷耦合设备(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)作为用于获得数字图像的成像设备。
在一个实施方式中，第一光源20可以布置成相对于玻璃基板200的表面(例如，玻璃基板200的远离平台10的上表面)以第一角度θ1照射光，并且第一相机30可以布置成捕获在玻璃基板200的表面上不规则地反射的散射光(从第一光源20照射的光的散射光)。
散射光可以包括从玻璃基板200表面缺陷等反射的光。
第一相机30布置成基本上垂直于玻璃基板200的表面，并且第一光源20布置成使得第一光源20的光轴相对于玻璃基板200的表面处于第一角度θ1。另外，在所示的实施方式中，沿着装置100配置为在平台10上移动玻璃基板200的方向，第一光源20定位在第一相机30之前(即，在第一相机30前面)。在这种状态下，当从第一光源20照射的光在玻璃基板200的表面上全反射时，可以捕获具有暗(黑色)背景的图像。另外，当从第一光源20照射的光被玻璃基板200的一部分不规则地反射并且生成散射光时，可以捕获在暗(黑色)背景上部分明亮的图像。
如上所述配置的第一光学系统在暗场方法中使用，这可有利于对图像数据的二值化，因为缺陷部分被捕获为明亮的而正常部分被捕获为暗的。
此外，第二光源40布置成以大于第一角度θ1的第二角度θ2将光照射到玻璃基板200的表面，并且第二相机50布置成捕获从第二光源40照射的光的反射光和散射光。
反射光可以包括在玻璃基板200的表面上反射的光，并且散射光可以包括从玻璃基板200的表面缺陷等反射的光。
第二相机50布置成基本上垂直于玻璃基板200的表面，并且第二光源40布置成使得光轴相对于玻璃基板200的表面处于第二角度θ2。另外，在所示的实施方式中，沿着装置100配置为在平台10上移动玻璃基板200的方向，第二光源40定位在第二相机50之前(即，在第二相机50前面)。在这种状态下，当从第二光源40照射的光在玻璃基板200的表面上全反射时，可以捕获具有灰色背景的图像。另外，当从第二光源40照射的光被玻璃基板200的一部分不规则地反射并且生成散射光时，可以捕获在灰色背景上部分阴影化的图像。
如上所述配置的第二光学系统用作变型的暗场方法，并且可有利于检测具有高度或深度的缺陷，例如，突起或锯齿状凹痕。
缺陷检测单元60可以包括：权重计算单元60a，用于计算第二图像中的每个区域的像素的标准偏差，以及使用标准偏差计算与每个像素对应的权重；图像生成单元60b，用于将权重应用于第一图像以生成校正的第一图像；以及缺陷确定单元60c，用于使用校正的第一图像确定玻璃基板200的缺陷。
将参考使用用于检查玻璃基板的装置100的用于检查玻璃基板的方法更详细地描述本公开的实施方式。在下文中，将参考图1和图2描述用于检查玻璃基板的装置100的构造。
图3是示出根据本发明的实施方式的用于检查玻璃基板的方法的流程图。
参考图3，首先，可以在平台10上设置作为待检查对象的玻璃基板200(S10)。
图4是根据本公开的实施方式的可以被检查缺陷(例如，空隙、裂纹、划痕和/或异物)的玻璃基板的示例的平面图。
虽然图4中示出了矩形的玻璃基板200，但是玻璃基板200可以是正方形、多边形或圆形。
参考图4，玻璃基板200可以设置成使得长边平行于平台10的移动方向，并且短边与平台10的移动方向相交(例如，垂直)。另外，玻璃基板200的整个区域可以被划分为在基本上垂直于平台10的移动方向的方向上以线形限定的多个区域。例如，玻璃基板200可以包括以线形限定的第一区域200-1至第m区域200-m，其中m是自然数。
在实施方式中，为了方便起见，多个区域被描述为呈线形，但是区域的形状和数量可以根据需要改变。
参考图1和图3，第一光源20可以将光照射到玻璃基板200的第一区域200-1，并且第一相机30可以捕获玻璃基板200的第一区域200-1的第一图像(S20)。
参考图2和图3，在玻璃基板200通过平台10在一个方向(如图2中的箭头所示)上移动之后，第二光源40可以将光照射到玻璃基板200的第一区域200-1，并且第二相机50可以捕获玻璃基板200的第一区域200-1的第二图像(S30)。
在实施方式中，可以在第一光学系统和第二光学系统二者均被操作并且玻璃基板200被平台10移动的状态下连续地获得第一图像和第二图像。
可以将第一图像和第二图像提供给缺陷检测单元60。
图5是示出根据图3中所示的检查方法通过缺陷检测单元60的操作执行计算第二图像的权重的任务的流程图。图6是在图3的方法期间获取的第二图像50a以及示出根据图5中所示的任务对第二图像50a的区域中的像素的灰度值进行计算的图解示例。
参考图3至图5，缺陷检测单元60的权重计算单元60a可以使用第二图像50a计算与像素对应的权重(S40)。
首先，在计算权重的任务S40期间，权重计算单元60a可以将第二图像50a划分为多个区域(如图6所示)，并计算每个区域的像素的灰度值(S41)。
参考图6，每个区域的每个像素可以具有灰度值Xi(例如，i是1到20)。灰度值Xi可以是处于0到255范围内的值。
在图6中，为了便于说明，像素的数量被示出为20，但是像素的数量不限于此。
接下来，在计算权重的任务S40期间，权重计算单元60a可以使用公式3来计算每个区域的像素的标准偏差(S42)。
公式3
Figure BDA0002269234970000091
其中，s是第二图像50a的给定区域中的像素的标准偏差，n是第二图像50a的给定区域中的像素的数量，Xi是第二图像50a的给定区域中的第i像素(i是从1到n的自然数)的灰度值，并且
Figure BDA0002269234970000092
是第二图像50a的给定区域中的像素的平均灰度值。
图7是示出通过公式3计算的第二图像50a的区域中的像素的标准偏差的示例的图。
参考图7，具有相对低标准偏差的部分A可以是不具有缺陷的正常区域，并且具有相对高标准偏差的部分B可以是具有高可能性存在缺陷的区域。
接下来，在计算权重的任务S40期间，权重计算单元60a可以使用标准偏差来计算与像素对应的权重(S43)。
图8是示出基于图7中所示的标准偏差针对第二图像50a的像素计算的权重的示例的图。
可以根据例如参考值表将像素的标准偏差转换为权重。
图9是根据参考值表的一个实施方式绘制的用于从第二图像50a的像素的标准偏差计算权重的曲线图。
在图7中，被确定为不存在缺陷的区域的标准偏差2.3可以被定义为参考值1.0。可以向比标准偏差2.3低的标准偏差和比标准偏差2.3高的标准偏差中的每一个分配相应的权重。在实施方式中，比标准偏差2.3低的标准偏差和比标准偏差2.3高的标准偏差可以以不同的比率(斜率)加权。
参考图9，比率(斜率)可以表示为根据实验值或经验值的线性变化。例如，比标准偏差2.3低的标准偏差可以指示缺陷的可能性可能低，并且比标准偏差2.3高的标准偏差可以指示缺陷的可能性可能高。
例如，可以将平缓斜率的权重分配给缺陷的可能性低的标准偏差，并且可以将陡峭斜率的权重分配给缺陷的可能性高的标准偏差，由此可以进一步强调缺陷的尺寸和轮廓。
再次参考图2和图3，缺陷检测单元60的图像生成单元60b可以将权重应用于第一图像的相应像素以生成校正的第一图像(S50)。
例如，可以通过将权重分别乘以第一图像的相应像素的灰度值来生成校正的第一图像。
图10A示出第一图像的示例，以及图10B示出校正的第一图像的示例。
在图10A中，存在于该区域的一部分上的缺陷(明亮部分)的轮廓有些不清晰。然而，在图10B中，缺陷(明亮部分)的尺寸和轮廓更为清晰。
由第一光学系统获得的第一图像有利于图像数据的二值化，但是可能根据缺陷的位置和形状而具有变化的亮度或低锐度。另一方面，由第二光学系统获得的第二图像可有利于检测缺陷的轮廓。
通过上述过程将从第二图像计算出的权重应用于第一图像，可以明确不存在缺陷的部分与存在缺陷的部分之间的锐度差异。
接下来，缺陷检测单元60的缺陷确定单元60c可以使用校正的第一图像来检测玻璃基板200的缺陷(S60)。
图11是示出由在图3中示出的方法的任务S60中使用的缺陷确定单元60c的操作执行的任务的流程图。
参考图11，缺陷确定单元60c可以将校正的第一图像的每个区域的像素的灰度值与阈值进行比较，以对灰度值进行二值化(S61)。通过二值化，每个灰度值可转换为“0”或“1”或者“真”或“假”。
例如，可以将低于阈值的灰度值转换为“0”或“真”，并且可以将高于阈值的灰度值转换为“1”或“假”。
阈值是用于缺陷确定的灰度参考值，并且可以是0到255范围内的一个或多个值。
缺陷确定单元60c可以连接二值化值为“1”或“假”的像素(S62)，并且将彼此连接的像素的累积长度与长度参考值进行比较(S63)。
当将具有二值化值“1”或“假”的像素彼此连接时，仅可以连接预定范围(距离)内的像素。
当彼此连接的像素的累积长度大于长度参考值时，缺陷确定单元60c可以确定缺陷(S64)并通过例如显示单元输出玻璃基板200上的缺陷的位置和形状。
例如，当彼此连接的像素的累积长度小于长度参考值时，缺陷确定单元60c可不确定缺陷，并且当彼此连接的像素的累积长度大于长度参考值时，缺陷确定单元60c可以确定缺陷。
作为另一实施方式，可以不仅通过将彼此连接的像素的累积长度与长度参考值进行比较来确定缺陷，还可以通过将彼此连接的像素的累积面积(累积尺寸)与面积参考值进行比较来确定缺陷。
作为另一实施方式，可以通过用户的视觉检查来确定缺陷。
通过上述过程可以增加具有不影响工艺的缺陷的玻璃基板的工艺输入速率，并且可以有效地防止或至少减少由于错误判定而导致的制造成本的损失。
通过从玻璃基板200的第一区域200-1至第m区域200-m重复上述过程，可以检查玻璃基板200的整个区域。
如上所述，本发明的实施方式使用两个不同的光学系统获得两个不同的数字图像。从一个图像计算权重并将权重应用于另一图像，从而可以明确缺陷的尺寸和轮廓。
可以准确且容易地检测缺陷，并且可以减少根据光学系统的角度及缺陷的位置和形状的错误判定。因此，可以提高玻璃基板的工艺输入速率，减少缺陷发生率，并且可以有效地防止制造成本的损失。
如上所述，已经通过详细描述和附图公开了本发明的实施方式。应理解，本文中使用的术语仅出于描述本发明的目的，并不用于限制权利要求中描述的本发明的范围。因此，本领域技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，各种修改和等同实施方式是可能的。因此，本发明的真实范围应由所附权利要求的技术思想确定。

Claims (10)

1.用于检查玻璃基板的装置，所述装置包括：
平台，配置为支撑所述玻璃基板；
第一光源，用于以第一角度将光照射到所述玻璃基板的表面上；
第一相机，用于捕获从所述第一光源照射的所述光的散射光；
第二光源，用于以大于所述第一角度的第二角度将光照射到所述玻璃基板的所述表面上；
第二相机，用于捕获从所述第二光源照射的所述光的反射光和散射光；以及
缺陷检测单元，用于使用由所述第一相机提供的第一图像和由所述第二相机提供的第二图像检测所述玻璃基板的缺陷。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述平台包括用于在一个方向上移动所述玻璃基板的驱动单元。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一相机和所述第二相机布置在垂直于所述平台的方向上。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一相机和所述第二相机中的每一个是线扫描相机。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一相机和所述第二相机中的每一个包括CMOS和CCD中的一种。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一光源和所述第二光源配置为以线形式照射所述光。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述第一光源和所述第二光源中的每一个包括以条形布置的多个LED。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述缺陷检测单元包括：
权重计算单元，用于计算所述第二图像中的多个区域中的每个区域的像素的标准偏差，并使用所述标准偏差为所述多个区域中的每个区域计算权重；
图像生成单元，用于将所述权重应用于所述第一图像以生成校正的第一图像；以及
缺陷确定单元，用于使用所述校正的第一图像确定所述玻璃基板的缺陷。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述权重计算单元配置为将所述第二图像划分为所述多个区域，并使用所述多个区域中的每个区域的所述像素的灰度值和平均灰度值计算所述标准偏差。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述标准偏差中的每个标准偏差通过以下公式1计算：
公式1
Figure FDA0002269234960000021
其中，s是所述多个区域中的一个区域的所述标准偏差，n是所述一个区域的像素的数量，Xi是所述一个区域的第i像素的灰度值，i是从1到n的自然数，以及
Figure FDA0002269234960000022
是所述一个区域的所述像素的平均灰度值。
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