CN113109354A - 一种标定块、缺陷检测装置及缺陷检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种标定块、缺陷检测装置及缺陷检测方法。其中，标定块包括沿第一方向排布的N个台阶部，沿第二方向，N个台阶部的高度各不相同，其中，第一方向垂直于第二方向，N≥2且N为整数，台阶部包括垂直于第二方向的顶面，顶面设置有分辨率测试图案。本发明提供的标定块、缺陷检测装置及缺陷检测方法，通过设置高度各不相同的N个台阶部，且每个台阶部的顶面均设置有分辨率测试图案，使得缺陷检测装置的图像采集模块与标定块处于相对静止的状态下即可获取不同高度平面内的分辨率测试图案的图像，实现对图像采集模块的焦深和最佳焦面的标定，无需再令图像采集模块进行垂向运动，操作简单，且不会耦合进垂向运动的误差，提高了标定的精度。

Description

一种标定块、缺陷检测装置及缺陷检测方法

技术领域

本发明实施例涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种标定块、缺陷检测装置及缺陷检测方法。

背景技术

随着工业自动化、智能化的深入及普及，使用自动光学检测设备(Auto OpticalInspection，AOI)替代传统的人工目检，已成为技术发展趋势。AOI设备凭借其快速、精确的缺陷识别定位能力，在汽车、医药、交通、半导体等领域广泛使用。

目前，现有的AOI设备通常包括图像采集系统、计算机控制系统、框架支撑系统、物料传输系统、运动控制系统、输入输出模块等。随着AOI设备分辨率的要求越高，对于图像采集系统中的光学模组的焦深控制要求越来越严格。对于μm级的检测分辨率，光学模组的焦深一般在十几μm至数百μm的范围内。因此，目前AOI设备上面普遍地采取实时调焦以规避离焦导致的成像模糊的问题，而由于外界环境因素、内部运动控制误差、支撑结构的形变和检测目标多样性等众因素，需要频繁对光学系统的焦面进行标定。目前通常采用商用的分辨率标定板进行标定，通过图像采集系统的垂向运动，间接测出最佳焦面，该标定方式操作复杂，并且会耦合进垂向运动误差。

发明内容

本发明提供一种标定块、缺陷检测装置及缺陷检测方法，以直接测出最佳焦面，操作简单，并提高标定精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种标定块，包括：

沿第一方向排布的N个台阶部，沿第二方向，N个台阶部的高度各不相同，其中，所述第一方向垂直于所述第二方向，N≥2且N为整数；

所述台阶部包括垂直于所述第二方向的顶面，所述顶面设置有分辨率测试图案。

可选的，所述台阶部的所述顶面设置有至少两个所述分辨率测试图案，至少两个所述分辨率测试图案的尺寸相同或不同。

可选的，所述分辨率测试图案包括USAF1951分辨率测试图案。

第二方面，本发明实施例还提供了一种缺陷检测装置，包括第一方面所述的任一标定块；

所述缺陷检测装置还包括载物台、图像采集模块和计算机控制模块；

所述载物台用于承载待测物；所述图像采集模块用于采集所述待测物的图像；所述计算机控制模块与所述图像采集模块电连接，用于根据所述待测物的图像对所述待测物进行缺陷检测；

所述标定块固定于所述载物台上，所述图像采集模块还用于采集所述标定块的图像，所述计算机控制模块还用于根据所述标定块的图像获取所述图像采集模块的焦深和最佳焦面。

可选的，所述缺陷检测装置还包括运动控制模块，所述运动控制模块与所述载物台连接，和/或，所述运动控制模块与所述图像采集模块连接；

所述运动控制模块用于驱动所述载物台和/或所述图像采集模块运动。

第三方面，本发明实施例还提供了一种缺陷检测方法，应用于第二方面所述的缺陷检测装置，该方法包括：

获取标定块的图像，所述标定块的图像包括N个第一子图像，N个所述第一子图像与N个台阶部对应，所述第一子图像为对应的台阶部的顶面上分辨率测试图案的图像，其中，N≥2且N为整数；

根据所述标定块的图像获取图像采集模块的焦深和最佳焦面；

根据所述焦深和所述最佳焦面获取待测物的图像。

可选的，根据所述标定块的图像获取图像采集模块的焦深和最佳焦面，包括：

计算所述第一子图像的对比度；

根据所述第一子图像的对比度计算所述图像采集模块的焦深；

根据所述焦深计算所述图像采集模块的最佳焦面。

可选的，计算所述第一子图像的对比度，包括：

根据

计算所述第一子图像的对比度，其中，C_Hi为第i个所述第一子图像的对比度，

为第i个所述第一子图像的亮度最大值，

为第i个所述第一子图像的亮度最小值，1≤i≤N。

可选的，根据所述第一子图像的对比度计算所述图像采集模块的焦深，包括：

根据

计算所述图像采集模块的焦深，其中，DOF为所述图像采集模块的焦深，

为对比度C≥A时的最高标定面位置，

为对比度C≥A时的最低标定面位置，A为预设对比度阈值。

可选的，所述缺陷检测装置还包括运动控制模块，所述运动控制模块与所述载物台连接，和/或，所述运动控制模块与所述图像采集模块连接；所述运动控制模块用于驱动所述载物台和/或所述图像采集模块运动；

根据所述焦深和所述最佳焦面获取待测物的图像，包括：

所述运动控制模块驱动所述载物台和/或所述图像采集模块运动，以使待测物的待测表面位于所述图像采集模块的最佳焦面处；

获取所述待测物的图像；

根据所述待测物的图像进行缺陷检测。

本发明实施例提供的标定块，可用于缺陷检测装置的标定，通过设置N个台阶部沿第一方向排布，沿第二方向，N个台阶部的高度各不相同，且每个台阶部的顶面均设置有分辨率测试图案，从而形成立体的标定块，在进行标定时，缺陷检测装置的图像采集模块在与标定块处于相对静止的状态下获取标定块的图像，标定块的图像包含每个台阶部上分辨率测试图案的图像，其中，由于N个台阶部的高度各不相同，在图像采集模块与标定块处于相对静止的状态下即可获取不同高度平面内的分辨率测试图案的图像，从而可通过一张标定块的图像实现对图像采集模块的焦深和最佳焦面的标定，采用本发明实施例提供的标定块进行焦深和最佳焦面的标定，无需再令图像采集模块进行垂向运动，操作简单，且不会耦合进垂向运动的误差，提高了标定的精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种标定块的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种分辨率测试图案的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种标定块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种分辨率测试图案的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的又一种分辨率测试图案的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种缺陷检测装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的一种缺陷检测方法的流程示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种缺陷检测方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种标定块的结构示意图，图2为本发明实施例提供的一种分辨率测试图案的结构示意图，如图1和图2所示，本发明实施例提供的标定块包括沿第一方向X排布的N个台阶部10，沿第二方向Y，N个台阶部10的高度各不相同，其中，第一方向X垂直于第二方向Y，N≥2且N为整数。台阶部10包括垂直于第二方向Y的顶面101，顶面101设置有分辨率测试图案11。

其中，本发明实施例提供的标定块可用于缺陷检测装置的标定，具体的，如图1所示，标定块包括沿第一方向X排布的N个台阶部10，沿第二方向Y，N个台阶部10的高度各不相同，不同高度的台阶部10叠加在一起，形成立体的标定块。每个台阶部10的顶面101均设置有分辨率测试图案11，分辨率测试图案11用于评价缺陷检测装置的图像采集模块在台阶部10的顶面101所在高度处的分辨率，分辨率测试图案11可包含按照一定的规则排布的分辨率标记，分辨率标记可以为符合特定要求线宽的线条，线条的宽度可以为图像采集模块的预设分辨率。

在进行标定时，缺陷检测装置的图像采集模块在与标定块处于相对静止的状态下获取标定块的图像，标定块的图像包含每个台阶部10上分辨率测试图案11的图像，然后利用图像分析技术实现对图像采集模块的焦深和最佳焦面的标定。其中，由于N个台阶部10的高度各不相同，在图像采集模块与标定块处于相对静止的状态下即可获取不同高度平面内的分辨率测试图案11的图像，从而可通过一张标定块的图像直接测出焦深和最佳焦面，采用本发明实施例提供的标定块进行焦深和最佳焦面的标定，无需再令图像采集模块进行垂向运动，操作简单，且不会耦合进垂向运动的误差，提高了标定的精度。

需要说明的是，图1仅以N＝3为例，图3为本发明实施例提供的另一种标定块的结构示意图，如图3所示，在其他实施例中，N可以为大于等于2的任意正整数，即标定块还可包括更多个台阶部10，且N个台阶部10的高度H₀-H_N-1各不相同，台阶部10的数量以及各个台阶部之间的间距均可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不作限定。

此外，每个台阶部10的高度也可根据实际需求进行设置，比如，不同台阶部10的高度可以等间隔设置，也可以非等间隔设置。

示例性的，如图1所示，以N＝3为例，标定块包括沿第一方向X排布的3个台阶部10，沿第二方向Y，3个台阶部10的高度分别为H₀、H₁和H₂，其中，H₀、H₁和H₂可以呈等差数列，也可呈非等差数列，H₀、H₁和H₂之间的间隔可根据对焦深及焦面的测量精度的需求进行设置，本发明实施例对此不作限定。

本发明实施例提供的标定块，可用于缺陷检测装置的标定，通过设置N个台阶部10沿第一方向X排布，沿第二方向Y，N个台阶部10的高度各不相同，且每个台阶部10的顶面101均设置有分辨率测试图案11，从而形成立体的标定块，在进行标定时，缺陷检测装置的图像采集模块在与标定块处于相对静止的状态下获取标定块的图像，标定块的图像包含每个台阶部10上分辨率测试图案11的图像，其中，由于N个台阶部10的高度各不相同，在图像采集模块与标定块处于相对静止的状态下即可获取不同高度平面内的分辨率测试图案11的图像，从而可通过一张标定块的图像实现对图像采集模块的焦深和最佳焦面的标定，采用本发明实施例提供的标定块进行焦深和最佳焦面的标定，无需再令图像采集模块进行垂向运动，操作简单，且不会耦合进垂向运动的误差，提高了标定的精度。

图4为本发明实施例提供的另一种分辨率测试图案的结构示意图，如图1和图4所示，可选的，台阶部10的顶面101设置有至少两个分辨率测试图案11，至少两个分辨率测试图案11的尺寸相同或不同。

示例性的，如图4所示，以至少两个分辨率测试图案11的尺寸相同为例，其中，分辨率测试图案11的尺寸相同是指分辨率测试图案11中线条的宽度以及线条之间的间距相同。通过设置台阶部10的顶面101包括至少两个分辨率测试图案11，可以增加分辨率测试图案11的面积，在图像采集模块对标定块进行拍照时，容易找到分辨率测试图案11，从而容易获取包含分辨率测试图案11的标定块的图像，进而实现利用图像分析技术对分辨率测试图案11的图像进行分析，对图像采集模块的焦深和最佳焦面进行标定。

其中，每个台阶部10的顶面101设置的分辨率测试图案11的数量、排布方式以及尺寸大小可根据实际需求进行设置，例如，设置分辨率测试图案11铺满台阶部10的顶面101，台阶部10的顶面101大小以及分辨率测试图案11的尺寸大小可根据图像采集模块的有效视场进行设定，只要保证图像采集模块对标定块进行拍照时，能够获取到不同台阶部10的顶面101上分辨率测试图案11的图像即可，本发明实施例对此不作限定。

在其他实施例中，至少两个分辨率测试图案11的尺寸还可以不相同，其中，分辨率测试图案11的尺寸相同是指分辨率测试图案11中线条的宽度以及线条之间的间距不相同。示例性的，图5为本发明实施例提供的又一种分辨率测试图案的结构示意图，如图5所示，通过设置至少两个分辨率测试图案11的尺寸不相同，使得标定块可适用于多种分辨率设计的缺陷检测装置，例如，对于分辨率要求较低的缺陷检测装置，可选取台阶部10的顶面101上尺寸较大的分辨率测试图案11的图像作为参考，进行图像采集模块的焦深和最佳焦面的标定；对于分辨率要求较高的缺陷检测装置，可选取台阶部10的顶面101上尺寸较小的分辨率测试图案11的图像作为参考，进行图像采集模块的焦深和最佳焦面的标定；从而无需针对不同分辨率要求的缺陷检测装置分别制作具有不同尺寸分辨率测试图案11的标定块，提高了标定块的通用性。

继续参考图1-5，可选的，分辨率测试图案11包括USAF1951分辨率测试图案。

其中，如图1-5所示，USAF1951分辨率测试图案(USAF resolution test chart)由等长的三条水平线和三条垂直线构成，每条线的宽度W可根据图像采集模块的预设分辨率进行取值，每条线的长度为宽度W的5倍，每条线的宽度W和相邻线的间距相等，水平线和垂直线的间距为每条线的宽度W的1.5倍，通过获取不同高度处分辨率测试图案11的图像，识别哪些高度的分辨率测试图案11中的水平线和垂直线不是模糊的，从而确定图像采集模块的焦深和最佳焦面，通过设置分辨率测试图案11为USAF1951分辨率测试图案，使得图像较为简单明显，易于辨别。

需要注意的是，分辨率测试图案11包括USAF1951分辨率测试图案仅为示例，在其他实施例中，分辨率测试图案11可包括任意符合特定要求线宽的分辨率标记，例如，相互平行的、等间隔的或者非对称的线条，本发明实施例对此不作限定。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种缺陷检测装置，图6为本发明实施例提供的一种缺陷检测装置的结构示意图，如图6所示，该缺陷检测装置20包括本发明任意实施例所述的标定块21，因此，本发明实施例提供的缺陷检测装置20具有上述任一实施例中的技术方案所具有的技术效果，与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述。

继续参考图6，本发明实施例提供的缺陷检测装置20还包括载物台22、图像采集模块23和计算机控制模块24，载物台22用于承载待测物，图像采集模块23用于采集待测物的图像，计算机控制模块24与图像采集模块23电连接，用于根据待测物的图像对待测物进行缺陷检测。标定块21固定于载物台22上，图像采集模块23还用于采集标定块21的图像，计算机控制模块24还用于根据标定块21的图像获取图像采集模块23的焦深和最佳焦面。

其中，如图6所示，标定块21可嵌入载物台22，以使标定块21中各个台阶部10的顶面101所在平面与载物台22之间具有确定的相对位置关系，若以载物台22的置物平面上任意一点为原点，建立三维直角坐标系，Z轴方向垂直于载物台22所在平面，通过将标定块21固定于载物台22上，可确定标定块21中各个台阶部10的顶面101所在平面在三维直角坐标系中Z轴方向的高度位置。

在进行标定时，图像采集模块23在与标定块21处于相对静止的状态下获取标定块21的图像，标定块21的图像包含每个台阶部10上分辨率测试图案11的图像，然后利用图像分析技术对每个台阶部10的顶面101上分辨率测试图案11的图像进行分析，确定符合分辨率要求的台阶部10的分辨率测试图案11的图像，从而确定哪些台阶部10的顶面101所在平面可获取满足分辨率要求的图像，由于每个台阶部10的顶面101所在平面在三维直角坐标系中Z轴方向的高度位置是确定的，因此，确定哪些台阶部10的顶面101所在平面可获取满足分辨率要求的图像，即可获取哪些高度处可获取满足分辨率要求的图像，进而实现对图像采集模块的焦深和最佳焦面的标定。

其中，载物台22可包括高精度的安装平面(图中未示出)，标定块21集成在高精度的安装平面上，以降低载物台的面型误差以及将标定块21固定于载物台22时的安装误差，使得标定块21与载物台22具有机械设计安装保证的相对水平和高度精度，进而使得焦深和最佳焦面的测量更加精确。

需要说明的是，载物台22上可设置一个标定块21，也可设置多个标定块21，示例性的，如图6所示，载物台22上设置4个标定块21，且每个标定块21与载物台22的相对位置关系都是确定的，其中，标定块21的数量和分布位置可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不作限定。

继续参考图6，可选的，本发明实施例提供的缺陷检测装置20还包括运动控制模块25，运动控制模块25与载物台22连接，和/或，运动控制模块25与图像采集模块23连接，运动控制模块25用于驱动载物台22和/或图像采集模块23运动。

其中，运动控制模块25与载物台22连接，和/或，运动控制模块25与图像采集模块23连接(图中未示出)，用于驱动载物台22和/或图像采集模块23运动，以实现载物台22和图像采集模块23之间的相互运动。

在标定图像获取图像采集模块23的焦深和最佳焦面之后，载物台22承载待测物，运动控制模块25驱动载物台22和图像采集模块23之间相互运动，以使待测物的待测表面位于图像采集模块23的最佳焦面处，图像采集模块23采集待测物的图像，从而获取清晰的待测物的图像，计算机控制模块24根据清晰的待测物的图像对待测物进行缺陷检测，从而提高缺陷检测的精度。

继续参考图6，运动控制模块25还与计算机控制模块24连接，计算机控制模块24控制运动控制模块25以使运动控制模块25驱动载物台22和/或图像采集模块23运动，以使载物台22上的待测物与图像采集模块23相对运动，从而对待测物所在范围内成清晰的图像，实现缺陷检测的自动化操作。

在其他实施例中，缺陷检测装置20还可包括其他功能模块，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，示例性的，如图6所示，本发明实施例提供的缺陷检测装置20还包括框架支撑模块26、物料传输模块27和输入输出模块28，框架支撑模块26用于支撑载物台22，物料传输模块27用于上/下待测物，如图6所示，物料传输模块27可与计算机控制模块24连接，以使计算机控制模块24协调物料传输模块27进行自动化上/下待测物，实现缺陷检测的自动化操作。计算机控制模块24控制运动控制模块25，以使运动控制模块25驱动载物台22和图像采集模块23之间相互运动，使得待测物的待测表面位于图像采集模块23的最佳焦面处，从而使得图像采集模块23获取清晰的待测物的图像，计算机控制模块24对待测物的图像进行分析，完成测量或者检测工作。输入输出模块28与计算机控制模块24控制模块连接，计算机控制模块24可通过输入输出模块28，以数字或者图像的形式，将待测物的图像以及缺陷检测结果等信息储存至电脑中，并显示在显示介质中。

需要注意的是，缺陷检测装置20中各功能模块的具体结构也可根据实际需求进行设置，例如，图像采集模块23包括照明单元、成像物镜和探测器等，本发明实施例对此不作限定。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种缺陷检测方法，应用于上述实施例提供的任一缺陷检测装置，与上述实施例相同或相应的结构以及术语的解释在此不再赘述，图7为本发明实施例提供的一种缺陷检测方法的流程示意图，如图7所示，该方法包括如下步骤：

步骤110、获取标定块的图像，所述标定块的图像包括N个第一子图像，N个所述第一子图像与N个台阶部对应，所述第一子图像为对应的台阶部的顶面上分辨率测试图案的图像，其中，N≥2且N为整数。

步骤120、根据所述标定块的图像获取图像采集模块的焦深和最佳焦面。

步骤130、根据所述焦深和所述最佳焦面获取待测物的图像。

图8为本发明实施例提供的另一种缺陷检测方法的流程示意图，如图7和图8所示，本发明实施例提供的缺陷检测方法可包括测校阶段和缺陷检测阶段，在测校阶段，缺陷检测装置通过标定块对图像采集模块的焦深和最佳焦面进行在线测校。

示例性的，继续参考图6，缺陷检测装置20还包括运动控制模块25，运动控制模块25与载物台22连接，和/或，运动控制模块25与图像采集模块23连接，运动控制模块25用于驱动载物台22和/或图像采集模块23运动。在测校阶段，运动控制模块25用于驱动载物台22和/或图像采集模块23运动，以使图像采集模块23运动至标定块21所在位置，使得图像采集模块23能够获取到标定块21的图像，其中，标定块21的图像包括N个第一子图像，N个第一子图像与N个台阶部对应，第一子图像为对应的台阶部的顶面上分辨率测试图案的图像，其中，N≥2且N为整数。在图像采集模块23获取到标定块21的图像时，需至少保证设计焦深高度内的第一子图像清晰，即至少保证设计焦深高度内的台阶部10顶面101上的分辨率测试图案11能够形成清晰的像，若无法使得设计焦深高度内的台阶部10顶面101上的分辨率测试图案11形成清晰的像，可通过运动控制模块25驱动载物台22和/或图像采集模块23上下运动，以调整载物台22上标定块21和图像采集模块23之间的距离，直到能够得到设计焦深高度内的台阶部10顶面101上的分辨率测试图案11的清晰的像。

在缺陷检测阶段，根据获得的标定块21的图像计算图像采集模块23的焦深和最佳焦面获取待测物的图像，从而在精确测量焦深和最佳焦面的基础之上，获得待测物清晰的图像，以消除待测物、机械和光照等外界误差源引起的扰动，提高缺陷检测的精度。并且，相对于传统缺陷检测方式，本发明实施例提供的缺陷检测方法基于在线精确测量焦深和最佳焦面，无需考虑待测物、机械和光照等外界误差源引起的扰动，使得缺陷检测装置的工艺窗口更具有适应性。

此外，由于标定块21的N个台阶部10的高度各不相同，在图像采集模块与标定块处于相对静止的状态下即可获取不同高度平面内的分辨率测试图案11的图像，从而可通过一张标定块的图像直接测出焦深和最佳焦面，无需再令图像采集模块进行垂向运动来获得多张图像，操作简单，且不会耦合进垂向运动的误差，提高了焦深和最佳焦面标定的精度。

需要注意的是，测校阶段可在在线条件下进行，即在对一批待测物进行流水作业的同时进行测校，从而无需在整机停止的条件下进行标定，提高标定效率。其中，测校阶段和缺陷检测阶段可周期性交替，例如，每检测一定数量的待测物，进行一次焦深和最佳焦面的测校，甚至，每检测一个待测物，进行一次焦深和最佳焦面的测校，以消除待测物、机械和光照等外界误差源引起的扰动，提高缺陷检测的精度。在其他实施例中，测校阶段和缺陷检测阶段也可非周期交替，本领域技术人员可根据实际需求进行设置，本发明实施例对此不作限定。

可选的，根据所述标定块的图像获取图像采集模块的焦深和最佳焦面，包括：

计算所述第一子图像的对比度。

根据所述第一子图像的对比度计算所述图像采集模块的焦深。

根据所述焦深计算所述图像采集模块的最佳焦面。

其中，每一个第一子图像代表一个台阶部的顶面上分辨率测试图案的图像，计算第一子图像的对比度，即可获取图像采集模块在该第一子图像所对应的台阶部顶面所在高度处的成像对比度，根据第一子图像的对比度可获知在该第一子图像所对应的台阶部顶面所在高度处的成像分辨率是否符合设计要求。根据符合分辨率设计要求的第一子图像，可获知能够清晰成像的台阶部，进而可获知能够清晰成像的高度范围，从而得到图像采集模块的焦深，根据焦深计算图像采集模块的最佳焦面，实现焦深和最佳焦面的精确测量。

可选的，计算所述第一子图像的对比度，包括：

根据

计算所述第一子图像的对比度，其中，C_Hi为第i个所述第一子图像的对比度，

为第i个所述第一子图像的亮度最大值，

为第i个所述第一子图像的亮度最小值，1≤i≤N。

其中，根据

计算每个第一子图像的对比度，即获得图像采集模块在每个台阶部顶面所在高度处的成像对比度，通常情况下，计算得到的对比度越大，说明成像越清晰。

需要说明的是，上述实施例仅以对比度表征对于分辨率测试图案的成像分辨率为例，在其他实施例中，本领域技术人员也可根据其他指标对分辨率测试图案的成像分辨率进行评价，本发明实施例对此不作限定。

可选的，根据所述第一子图像的对比度计算所述图像采集模块的焦深，包括：

根据

计算所述图像采集模块的焦深，其中，DOF为所述图像采集模块的焦深，

为对比度C≥A时的最高标定面位置，

为对比度C≥A时的最低标定面位置，A为预设对比度阈值。

其中，A为预设对比度阈值，若第一子图像的对比度C≥A时，说明该第一子图像符合所设计的成像分辨率要求，若第一子图像的对比度C＜A时，说明该第一子图像不符合所设计的成像分辨率要求。

示例性的，以A＝30％为例，根据

计算图像采集模块的焦深，计算每一个第一子图像的对比度后，得到对比度C≥30％时的最高标定面位置

和对比度C≥30％时的最低标定面位置

其中，对比度C≥30％时的最高标定面位置

是指对比度C≥30％的第一子图像所对应的台阶部中，高度最高的台阶部的顶面所在的高度位置；对比度C≥30％时的最低标定面位置

是指对比度C≥30％的第一子图像所对应的台阶部中，高度最低的台阶部的顶面所在的高度位置，在焦深DOF的高度范围内，图像采集模块可获得满足分辨率设计要求的图像。

需要注意的是，上述实施例仅以A＝30％为例，在其他实施例中，A的取值可根据对图像采集模块的分辨率设计要求以及分辨率测试图案11的尺寸进行设定，例如A为10％、20％、40％、50％等，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。

需要说明的是，当对图像采集模块的分辨率设计要求较高时，可设定A为一个较大的数值，当对图像采集模块的分辨率设计要求较低时，可设定A为一个较小的数值；当分辨率测试图案11的尺寸较大时，可设定A为一个较大的数值，当分辨率测试图案11的尺寸较小时，可设定A为一个较小的数值，本发明实施例对此不作限定。

可选的，根据所述焦深DOF计算所述图像采集模块的最佳焦面BF，具体可包括：

通过对N个第一子图像的对比度进行拟合计算得出最佳焦面BF，其中，可对N个第一子图像的对比度进行拟合获得拟合曲线，根据拟合曲线获取对比度最大值所指示的高度位置为最佳焦面BF。

或者，计算焦深(DOF)的中间位置计算得出最佳焦面(BF)，即根据公式

计算最佳焦面BF。

在其他实施例中，也可通过其他计算方式计算所述图像采集模块的最佳焦面BF，本发明实施例对此不作限定。

继续参考图6，可选的，缺陷检测装置20还包括运动控制模块25，运动控制模块25与载物台22连接，和/或，运动控制模块25与图像采集模块23连接，运动控制模块25用于驱动载物台22和/或图像采集模块23运动。

根据所述焦深和所述最佳焦面获取待测物的图像，包括：

所述运动控制模块驱动所述载物台和/或所述图像采集模块运动，以使待测物的待测表面位于所述图像采集模块的最佳焦面处。

获取所述待测物的图像。

根据所述待测物的图像进行缺陷检测。

其中，在测校阶段，在线测得焦深和最佳焦面之后，可将焦深和最佳焦面作为机器常数进行更新，例如将测得的焦深和最佳焦面存储在光栅尺等模块中。在缺陷检测阶段，运动控制模块驱动载物台和图像采集模块之间相对运动，以使载物台上待测物的待测表面位于图像采集模块的最佳焦面处，图像采集模块获取待测物待测表面的图像，计算机控制模块根据待测物的图像进行缺陷检测，从而在精确测量焦深和最佳焦面的基础之上，获得待测物待测表面最为清晰的图像，消除待测物、机械和光照等外界误差源引起的扰动，提高缺陷检测的精度。

在其他实施例中，还可结合其他参数进行缺陷检测，本领域技术人员可根据实际需求进行设置。

示例性的，还可基于在线测得的焦深和最佳焦面的数值，结合离线测得的载物台或在线测得待测物的面型数据，通过图像采集模块或者载物台的前馈或者反馈，实时对待测物的待测表面与图像采集模块之间的距离进行调整，使得图像采集模块成像视场内的待测物的待测表面所在高度始终位于最佳焦面处，从而使图像采集模块获得待测物待测表面最为清晰的图像。此时，可使载物台与图像采集模块的约束关系满足：

DOF+BF＝Contour_Platform+Contour_material；

其中，Contour_Platform和Contour_material分别是载物台和待测物料的面型参数，基于上述约束条件，通过最优化算法或简单线性运算，可通过运动控制模块驱动载物台和图像采集模块相对垂直运动，使待测物的待测表面始终保持在最佳焦面位置处，从而使图像采集模块获得高质量的清晰图像，便于进行精确测量和检测。

在其他实施例中，本领域技术人员还可根据实际需求对缺陷检测阶段的流程进行具体设置。

示例性的，如图6和图8所示，缺陷检测装置20还包括物料传输模块27，物料传输模块27用于上/下待测物，在缺陷检测阶段，物料传输模块27上待测物，即将待测物放置于载物台22上，运动控制模块25驱动载物台22和图像采集模块23之间相互水平运动，以使图像采集模块23运动到载物台22的特定位置上方，使得图像采集模块23能够获取载物台22上待测物的图像，运动控制模块25驱动载物台22和图像采集模块23之间相互垂直运动，使得载物台22上待测物的待测表面位于图像采集模块23的最佳焦面处，图像采集模块23根据焦深和最佳焦面进行调焦，对待测物进行拍照，从而获取待测物待测表面的最清晰的图像。计算机控制模块24对待测物的图像进行分析，完成测量或者检测工作，计算机控制模块24还可根据缺陷的测量或者检测结果，对缺陷进行分析归类，并输出结果。最后，物料传输模块27下待测物，即将待测物从载物台22上移走，以进行下一个待测物的缺陷检测。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种标定块，其特征在于，包括：

沿第一方向排布的N个台阶部，沿第二方向，N个台阶部的高度各不相同，其中，所述第一方向垂直于所述第二方向，N≥2且N为整数；

所述台阶部包括垂直于所述第二方向的顶面，所述顶面设置有分辨率测试图案。

2.根据权利要求1所述的标定块，其特征在于，所述台阶部的所述顶面设置有至少两个所述分辨率测试图案，至少两个所述分辨率测试图案的尺寸相同或不同。

3.根据权利要求1所述的标定块，其特征在于，所述分辨率测试图案包括USAF1951分辨率测试图案。

4.一种缺陷检测装置，其特征在于，包括权利要求1-3任一项所述的标定块；

所述缺陷检测装置还包括载物台、图像采集模块和计算机控制模块；

所述载物台用于承载待测物；所述图像采集模块用于采集所述待测物的图像；所述计算机控制模块与所述图像采集模块电连接，用于根据所述待测物的图像对所述待测物进行缺陷检测；

所述标定块固定于所述载物台上，所述图像采集模块还用于采集所述标定块的图像，所述计算机控制模块还用于根据所述标定块的图像获取所述图像采集模块的焦深和最佳焦面。

5.根据权利要求4所述的缺陷检测装置，其特征在于，

所述缺陷检测装置还包括运动控制模块，所述运动控制模块与所述载物台连接，和/或，所述运动控制模块与所述图像采集模块连接；

所述运动控制模块用于驱动所述载物台和/或所述图像采集模块运动。

6.一种缺陷检测方法，应用于权利要求4或权利要求5所述的缺陷检测装置，其特征在于，包括：

获取标定块的图像，所述标定块的图像包括N个第一子图像，N个所述第一子图像与N个台阶部对应，所述第一子图像为对应的台阶部的顶面上分辨率测试图案的图像，其中，N≥2且N为整数；

根据所述标定块的图像获取图像采集模块的焦深和最佳焦面；

根据所述焦深和所述最佳焦面获取待测物的图像。

7.根据权利要求6所述的缺陷检测方法，其特征在于，根据所述标定块的图像获取图像采集模块的焦深和最佳焦面，包括：

计算所述第一子图像的对比度；

根据所述第一子图像的对比度计算所述图像采集模块的焦深；

根据所述焦深计算所述图像采集模块的最佳焦面。

8.根据权利要求7所述的缺陷检测方法，其特征在于，计算所述第一子图像的对比度，包括：

根据

计算所述第一子图像的对比度，其中，C_Hi为第i个所述第一子图像的对比度，

为第i个所述第一子图像的亮度最大值，

为第i个所述第一子图像的亮度最小值，1≤i≤N。

9.根据权利要求8所述的缺陷检测方法，其特征在于，根据所述第一子图像的对比度计算所述图像采集模块的焦深，包括：

根据

计算所述图像采集模块的焦深，其中，DOF为所述图像采集模块的焦深，

为对比度C≥A时的最高标定面位置，

为对比度C≥A时的最低标定面位置，A为预设对比度阈值。

10.根据权利要求6所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述缺陷检测装置还包括运动控制模块，所述运动控制模块与所述载物台连接，和/或，所述运动控制模块与所述图像采集模块连接；所述运动控制模块用于驱动所述载物台和/或所述图像采集模块运动；

根据所述焦深和所述最佳焦面获取待测物的图像，包括：

所述运动控制模块驱动所述载物台和/或所述图像采集模块运动，以使待测物的待测表面位于所述图像采集模块的最佳焦面处；

获取所述待测物的图像；

根据所述待测物的图像进行缺陷检测。

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