CN111189803A - 一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法 - Google Patents
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Abstract
一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，包括以下步骤：步骤1：将平板玻璃板工作面朝上放置在检测台传输机上；步骤2：检测台传输机移动平板玻璃板朝线扫面相机方向传输；步骤3：光源发出的激光照射在平板玻璃板上，平板玻璃板上的工作面微粒子对激光发生漫反射，形成漫反射光，线扫面相机接受漫反射光，进行暗场成像，检测工作面微粒子的数量和大小；所述激光的入射角α不小于88°。所述步骤3中，线扫面相机接受中心线反射角θ范围为45°～48°的漫反射光。所述步骤3中，采用集光反射镜对漫反射光进行焦集，线扫面相机接受焦集后的漫反射光。该方法检测精度高，速度快，不受平板玻璃板厚度、翘曲和传输倾斜影响。
Description
技术领域
本发明涉及平板玻璃检测技术，具体为一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法。
背景技术
平板玻璃板常用于平板显示领域的基板，如液晶玻璃基板、触摸屏玻璃基板及有机发光二极管玻璃基板。基板玻璃工作面(正面)将进行涂布、光刻以及其他工艺，工作面微粒子可能造成破膜或断路，而平板玻璃板非工作面(内部和背面)微粒子相对影响较小，且背面微粒子被误测为工作面微粒子就会降低产品的产量，工作面微粒子被误测背面微粒子造成产品质量漏检。
平板玻璃板具有透明和超薄特点，常用平板玻璃板厚度在0.2mm～0.7mm，这就给平板玻璃板工作面微粒子带来技术性难题。随着平板显示推广普及，尤其是平板电脑和智能手机大量应用，平板玻璃生产线的数量扩张加速，平板玻璃板工作面微粒子检测技术要求相应提高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，该方法检测精度高，速度快，不受平板玻璃板厚度、翘曲和传输倾斜影响。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，包括以下步骤：
步骤1：将平板玻璃板工作面朝上放置在检测台传输机上；
步骤2：检测台传输机移动平板玻璃板朝线扫面相机方向传输；
步骤3：光源发出的激光照射在平板玻璃板上，平板玻璃板上的工作面微粒子对激光发生漫反射，形成漫反射光，线扫面相机接受漫反射光，进行暗场成像，检测工作面微粒子的数量和大小；
所述激光的入射角α不小于88°。
优选的，所述光源采用光纤线激光光源，激光为波长范围533～733nm，功率35～55mw的线偏振氦氖激光。
优选的，所述线扫面相机采用8K 256TDI COMS结构，孔径100mm以上，行像素不小于10微米。
优选的，所述步骤3中，线扫面相机接受中心线反射角θ范围为45°～48°的漫反射光。
优选的，所述步骤3中，采用集光反射镜对漫反射光进行焦集，线扫面相机接受焦集后的漫反射光，所述集光反射镜为微凹面激光镀膜反射镜，采用高精度熔融石英镜坯制成，镜面设置反射激光的镀膜。
优选的，所述线扫面相机的全部视场叠加后的视场范围大于平板玻璃板的幅宽。
优选的，所述平板玻璃板通过气垫杆支撑，在两段气垫杆过渡空隙安装光源和线扫面相机。
优选的，所述线扫面相机对应一个光源，光源和线扫面相机固定在封闭暗箱内。
优选的，所述平板玻璃板与线扫面相机之间高度差不小于150mm。
优选的，所述步骤2中平板玻璃板传输速度不大于600mm/s。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，该方法采用激光入射角不小于88°的近似水平激光线照在平板玻璃板表面，95％以上光亮度发生反射光，仅有极少5％以内光发生透射，利用此技术原理，识别区分工作面微粒子，不受平板玻璃板厚度变化影响；线扫面相机敏感度高，具有快速收集大量图像信息的优点，采用暗场成像技术根据漫反射光估算工作面微粒子的数量和大小。
进一步的，所述光源采用光纤线激光光源，激光为波长范围533～733nm，功率35～55mw的线偏振氦氖激光，光源照度高，对应波长的激光具有检测平板玻璃高反射特点，连续工作寿命长。
进一步的，所述线扫面相机采用8K 256TDI COMS结构，孔径100mm以上，行像素不小于10微米，能观测工作面微粒子散射弱光，快速收集大量图像信息。
进一步的，所述步骤3中，线扫面相机接受中心线反射角θ范围为45°～48°的漫反射光。反射角θ范围为45°～48°易形成暗场光照技术，有利于提高检测分辩率。
更进一步的，所述步骤3中，采用集光反射镜对漫反射光进行焦集，线扫面相机接受焦集后的漫反射光，所述集光反射镜为微凹面激光镀膜反射镜，采用高精度熔融石英镜坯制成，镜面设置反射激光的镀膜。使漫反射光不受平板玻璃板翘曲不平、传输倾斜的影响。
进一步的，所述线扫面相机的全部视场叠加后的视场范围大于平板玻璃板的幅宽，可全面测量整个平板玻璃板工作面上的微粒子。
进一步的，所述平板玻璃板通过气垫杆支撑，在两段气垫杆过渡空隙安装光源和线扫面相机。气垫杆传输平稳，支撑稳定，在空隙处透射效果好。
进一步的，所述线扫面相机对应一个光源，光源和线扫面相机固定在封闭暗箱内，光源和线扫面相机采用反射暗场通道检测方法。
进一步的，所述平板玻璃板与线扫面相机之间高度差不小于150mm。使光有充足的反射空间，便于线扫面相机接受漫反射光。
进一步的，步骤2中平板玻璃板传输速度不大于600mm/s。使线扫面相机的扫描速度与平板玻璃板传输速度同步，保证检测效果。
附图说明
图1表示检测平板玻璃板工作面微粒子的理论原理图；
图2表示检测平板玻璃板工作面微粒子的光路图；
图3a表示检测平板玻璃板工作面微粒子集光反射镜示意图；
图3b表示检测平板玻璃板工作面微粒子检测效果示意图；
图4表示检测平板玻璃板工作面微粒子验证效果实施例的示意图；
图5表示检测平板玻璃板工作面微粒子实施例的示意图。
图中：1为平板玻璃板：2为光源；3为激光；4为集光反射镜；5为线扫面相机；6为漫反射光；7为微粒子；8为气垫杆。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
“平板玻璃板”表示用于液晶显示、有机发光二极管显示等平板显示用的玻璃基板。
“工作面微粒子”表示平板玻璃板的微小颗粒或瑕疵从实际生产工艺的工作正面与非工作内部和背面区分识别。
“线扫面相机”表示由像素组成的光敏区域的检测器，包括延时积分(TDI)相机。
本发明为一种检测平板平板玻璃板工作面微粒子的方法。如图1所示，波长范围533～733nm的激光在平板玻璃板表面的照射角度与反射比变化关系图(S、P分别是垂直和水平反射比分量)，反射比S随入射角增大而增大，反射比P在入射角等于布儒斯特角56.3°时P最小，而后又增加。亮度均匀激光光源，入射光接近平行光(入射角不小于88°)，反射比在95％以上，说明仅有5％以内光发生透射，这种情况下平板玻璃板厚度变化不影响反射光量。
图2表示了使用图1原理实施检测平板玻璃板工作面微粒子。如图2所示，传输机支撑平板玻璃板1传输，光源2使用大功率(35～50mw)且线偏振氦氖激光3，以入射角α不小于88°(保证光源距离平板玻璃板有5mm安全空间)近似水平平行照射在平板玻璃板1，反射的光线仍以极大的倾斜角度向反方向反射，不可能进入物镜。所以在线扫面相机5物镜筒内只能看到黑底色。只有平板玻璃板1上有工作面微粒子7时才能有漫反射光6射进线扫面相机5物镜，平板玻璃板1上的工作面微粒子7将以亮白影像衬射在漆黑的视场内，形成暗场照明。按照图1原理95％光发生反射且不受平板玻璃板厚度影响，当照在表面不平整的工作面微粒子7的光相应有95％光发生漫反射，在反射角度θ范围为45°～48°位置时，使用线扫描线扫面相机5接收漫反射光6。线扫面相机5选用8K 256TDI COMS结构，行扫描速度与平板玻璃板1移动速度不大于600mm/s同步，列向像素曝光强度进行循环积分，提高线扫面相机敏感度，具有快速收集大量图像信息的优点。线扫面相机行像素大小不大于10微米，可以检出小于像素点大小的瑕疵，通过反射和散射光强度的总和，估算工作面微粒子7的大小最小至0.3um。
图3a表示了提高检测平板平板玻璃板工作面微粒子精度。当平板玻璃板1发生翘曲不平、传输倾斜，近似水平的α角度平行激光3光束(光斑直径约1.00mm)照射在平板玻璃板工作面微粒子7上，部分漫反射光6沿着反射角度θ投在集光反射镜4，靠它的微曲面反射使光线焦集在线扫面相机5物镜筒内。集光反射镜4选用微凹面激光镀膜反射镜，应用于激光线对焦，高精度熔融石英镜坯，定制适合波长范围533～733nm镀膜，满足反射率>99.8％，安装角度可调，满足漫反射光6中心线反射角θ近似等于45°～48°，孔径和曲率选择满足距离线扫面相机5物镜有效孔径在100mm以上、像距30mm要求。这种情况下，当平板玻璃板有翘曲、传输倾斜和震动，大入射角α照射在平板玻璃板1上工作面微粒子漫反射光强度不变、线扫面相机5暗场成像聚焦不变，提高检测平板玻璃工作面微粒子精度。图3b表示检测平板玻璃板工作面微粒子的准确性，在检测过程中，激光3照射在平板玻璃板1上，只有工作面微粒子7会对激光3发生漫反射，形成漫反射光6；而玻璃板非工作面(内部和背面)微粒子7则不会形成漫反射光6，保证了检测结果的准确性，提高了检测质量。
图4表示了检测平板玻璃工作面微粒子验证效果实施例的示意图。选用平板玻璃板1的大小300mm╳300mm样品各3片，放在载物台上，在中间空隙上表面分别喷洒10um、3um和1um标准液进行线扫面相机5传输移动检测标准工作面微粒子7数量，再将前面3片喷有标准微粒子7上表面分别翻转至背面，放置在载物台上进行线扫面相机5传输移动检测。检测结果表明上表面喷有1um标准粒子检出精度95％，3um标准微粒子检出精度有98％，10um标准微粒子检出率有99.5％，3片样品翻转至背面检出微粒子7综合小于3％。以上说明这种入射角α不小于88°近似水平的平行强光激光线光源2，配合微凹面激光镀膜集光反射镜系统4，可以很好检出平板玻璃板工作面微粒子7(样品上表面)95％以上，非工作面(样品背面)微粒子7检出率较差3％以内。
图5表示了检测平板平板玻璃板整个工作面微粒子实施例的示意图。根据平板玻璃板1幅宽、线扫面相机5的视场大小和气垫杆8接触面积，选用适合光源2、线扫面相机5和气垫杆8数量，光源2和线扫面相机5数量由线扫面相机5视场和平板玻璃板1的幅宽确定，线扫面相机5叠加的全部视场大于平板玻璃板1的幅宽。保证整个平板玻璃板幅宽方向均能检测到工作面微粒子7。如图5所示，每组单个光源2可照亮整个扫描线，确保线扫面相机5能够扫描到暗场区域内的平板玻璃板1。平板玻璃板1上方是检测工作面，线扫面相机5和光源2分布在平板玻璃板1上侧，平板玻璃板1与线扫面相机5相互移动，纵向间距不小于150mm。
图5中平板玻璃板1按照图中箭头方向传输，检测平板玻璃板1和线扫面相机5配有光源2，扫描平板玻璃板1的整个区域，光源2发出近似水平角度线光束3。线扫面相机5、光源2通过支架固定在封闭暗箱中。将数个气垫式传输机组合到一条传输机流水线上，垂直气垫杆8安装在检测装置的位置，在2个气垫杆8的空隙进行工作面微粒子7检测。平板玻璃板1借助传输机的气垫杆8进行传输，气垫杆8与线扫面相机5扫描线垂直。扫描线附近的垂直气垫杆8可支撑平板玻璃板1。在光学扫描期间，平板玻璃板1以600mm/s的速度传输并通过扫描线。在平板玻璃板1全部区域，由线扫面相机5经集光反射镜4接收近似45°～48°角位置工作面微粒子7散射的漫反射光6进行成像。为满足快速大面积检测平板玻璃工作面微粒子7，选用线扫面相机5，线扫面相机5在垂直平板玻璃板1选用窄视场(如1.0mm以上)，平行平板玻璃板1的水平分析选用宽视场(如100mm以上)。检测系统在实施例中，具有特点：
(a)线扫面相机5选用大孔径结构，观测工作面微粒子散射弱光。
(b)在水平视场，经过微凹面激光镀膜集光反射镜4在平板玻璃板1表面在整个视场保持最佳聚焦状态。
(c)近似水平角度高功率线光源2照射在平板玻璃板1工作面(图中上表面)。
由于水平视场反射光不受平板玻璃板厚度、翘曲和传输倾斜影响，保证水平视场工作面微粒子聚焦清晰且光照度不变。本发明基于反射的检测系统，将平板玻璃板的正面成像到线扫面相机。
Claims (10)
1.一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将平板玻璃板(1)工作面朝上放置在检测台传输机上；
步骤2：检测台传输机移动平板玻璃板(1)朝线扫面相机(5)方向传输；
步骤3：光源(2)发出的激光(3)照射在平板玻璃板(1)上，平板玻璃板(1)上的工作面微粒子(7)对激光(3)发生漫反射，形成漫反射光(6)，线扫面相机(5)接受漫反射光(6)，进行暗场成像，检测工作面微粒子(1)的数量和大小；
所述激光(3)的入射角α不小于88°。
2.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述光源(2)采用光纤线激光光源，激光(3)为波长范围533～733nm，功率35～55mw的线偏振氦氖激光。
3.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述线扫面相机(5)采用8 K 256 TDI COMS结构，孔径100mm以上，行像素不小于10微米。
4.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述步骤3中，线扫面相机(5)接受中心线反射角θ范围为45°～48°的漫反射光(6)。
5.根据权利要求1或4所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述步骤3中，采用集光反射镜(4)对漫反射光(6)进行焦集，线扫面相机(5)接受焦集后的漫反射光(6)，所述集光反射镜(4)为微凹面激光镀膜反射镜，采用高精度熔融石英镜坯制成，镜面设置反射激光(3)的镀膜。
6.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述线扫面相机(5)的全部视场叠加后的视场范围大于平板玻璃板(1)的幅宽。
7.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述平板玻璃板(1)通过气垫杆(8)支撑，在两段气垫杆(8)过渡空隙安装光源(2)和线扫面相机(5)。
8.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述线扫面相机(5)对应一个光源(2)，光源(2)和线扫面相机(5)固定在封闭暗箱内。
9.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述平板玻璃板(1)与线扫面相机(5)之间高度差不小于150mm。
10.根据权利要求1所述一种检测平板玻璃板工作面微粒子的方法，其特征在于：所述步骤2中平板玻璃板(1)传输速度不大于600mm/s。
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