CN116917720A - 玻璃检查 - Google Patents

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Abstract

描述了一种检测玻璃板中的缺陷的方法，包括步骤：(i)将来自照明源的会聚波束指引到玻璃板的表面上以照亮缺陷；(ii)将图像捕获设备聚焦到第一平面上以对玻璃板中的缺陷进行成像；(iii)捕获缺陷的第一图像；(iv)执行调整步骤；(v)捕获缺陷的第二图像。第一图像和第二图像中的每一个包括来自被照亮的缺陷的相应第一部分和由于波束的一部分从玻璃表面的反射而产生的相应第二部分。在缺陷的第一图像中，第一部分比第二部分亮，而在缺陷的第二图像中，第一部分比第二部分暗。还描述了用于执行该方法的装置。

Description

玻璃检查
技术领域
本发明涉及一种检测玻璃板中的缺陷的方法以及一种用于确定玻璃板中缺陷的存在的装置。
背景技术
本领域中已知的是，可以使用多种不同的成形工艺将玻璃制成片材形式，包括浮法工艺、下拉工艺和压延工艺。
在玻璃板的生产过程中，一种或多种缺陷会被引入到玻璃板中以降低其光学质量。例如，气泡和/或耐火颗粒(常常被称为“夹杂物”)和/或折射率变化(常常被称为“铰孔”)可能作为缺陷被引入到玻璃板中，以更改玻璃板的光学质量。缺陷会在玻璃中引起一种或多种光学效应，例如，耐火颗粒可以被人眼可见和/或可以引起耐火颗粒周围的折射率变化，从而产生光学变形。可以采取措施来减少缺陷的数量，并且常常存在与每种类型的缺陷相关的预定质量准则。
不同的缺陷通常在玻璃板中具有不同的光学效应，使得有可能使用不同的检查系统来检测和区分不同的缺陷。此类检查系统可从包括德国ISRA VISION AG在内的公司购买，参见以下网站https://www.isravision.com/en/glass/applications/float-glass/float-glass-for-architecture/，并且也可从德国Dr.Schenk GmbH购买，(https://www.drschenk.com/products/glass-inspection/float-glass-inspection.html)。
用于玻璃板的其它检查系统是本领域已知的。
WO00/26647A1描述了一种用于玻璃板的检查系统，包括第一激光器和第二激光器，每个激光器提供一片光(a sheet of light)、柱面透镜系统以及第一光检测系统和第二光检测系统。第一激器光位于透镜系统的焦点处。第二激光器距透镜系统的距离大于第一激光器距透镜系统的距离，并且偏离透镜系统的轴。第一光检测系统接收来自第一激光器的光，并且第二光检测系统接收来自第二激光器的光。检查系统适于将玻璃板定位在透镜系统和检测系统之间。
KR10-2019-0001789A1描述了一种多光学显示器检查设备。该多光学显示器检查设备包括：曲面照明装置，其用光照射待检查物体上形成的弯曲边缘以显示边缘的缺陷；以及相机，用于捕获待检测物体并生成包括弯曲捕获区域的捕获图像，其中曲面照明装置包括：光源；以及弯曲反射板，从而允许入射来自光源的光并将入射光反射到完全边缘。
CN105259189A描述了一种玻璃缺陷成像系统，包括第一光源、第二光源和图像收集设备，其中第一光源和第二光源都是包括LED灯珠模块组的条形光源。第一光源位于玻璃的下侧，并且第二光源位于玻璃的上侧。第一光源和第二光源以一定角度照射玻璃的同一区域，并且第一光源产生的透射光和第二光源产生的反射光可以并行地穿过图像收集设备的相机透镜的主光轴。第一光源和第二光源根据预设系统执行照明模式切换，并且在玻璃上形成明场透射、明场反射、暗场透射和暗场反射的不同照明效果。图像收集设备用于在系统一次完整执行期间完成所有照明效果下的玻璃成像收集。根据玻璃缺陷成像系统，多种照明模式下的图像信息可以被充分用于定位和识别玻璃表面的缺陷，并且可以全面且准确地判断玻璃表面的缺陷的类型。
CN204359710U公开了一种玻璃表面缺陷检测设备，其包括上检测成像光路和下检测成像光路。上检测成像光路包括上明场照明线光源、暗场照明线光源、上表面扫描和成像物镜以及上线性阵列图像传感器。下检测成像光路包括下明场照明线光源、背光照明线光源、反射镜、下表面扫描和成像物镜和下线性阵列图像传感器。玻璃表面缺陷检测设备可以检测电子产品生产、加工、组装等过程中盖玻璃质量问题，可以在扫描期间高效地检测盖玻璃的各种缺陷，增强对盖玻璃的质量控制，并提高盖玻璃的整体质量。
在制造玻璃板的浮法工艺中，众所周知，通过将熔融玻璃漂浮在封闭在“浮槽”中的熔融锡槽的表面上，将熔融玻璃形成为玻璃带。随后将带材退火并切割成玻璃板。由于成形过程包括将熔融玻璃漂浮在浮法锡槽中的熔融锡表面上的步骤，因此成形的玻璃带中或其上可能存在锡缺陷，这会导致玻璃板中或其上的缺陷。锡缺陷可以在成形期间出现在不与熔融锡接触的玻璃板表面上或附近(所述表面常常被称为玻璃板的“空气表面”或“顶表面”)，参见例如“Ceramic Engineering and Science Proceedings 27(1):19-46”和US4,236,906。
在成形期间未与熔融锡接触的玻璃板的表面上或附近存在锡缺陷的问题在于，在形成玻璃板之后这个玻璃表面还会包括其它缺陷，诸如灰尘、污垢和划痕。而且，需要区分可以在成形期间位于与熔融锡接触的玻璃板表面上的锡缺陷与可以在成形期间位于未与熔融锡接触的玻璃板的表面上或至少部分位于玻璃板表面下方的锡缺陷。虽然这两种类型的缺陷都是“锡缺陷”，但它们对光学质量的影响不同，并且可以由成形时的不同条件引起。因此，能够区分此类锡缺陷也是重要的，以便在成形期间采取适当的校正措施。
发明内容
本发明至少部分地解决了上述问题，并提供了一种用于检测玻璃板中的缺陷的替代方法，特别是由于诸如含锡颗粒之类的颗粒沉积在通过浮法工艺形成的玻璃板上而导致的玻璃板的顶表面上或附近的缺陷。
因而，本发明从第一方面提供了一种检测玻璃板中的缺陷的方法，该玻璃板具有第一主表面和第二相对主表面，该方法包括以下步骤：(i)将波束从照明源指引到玻璃板的第一主表面上以照亮玻璃板中的缺陷，撞击玻璃板的第一主表面的波束是具有第一焦点的会聚波束；(ii)将图像捕获设备聚焦到第一平面上以对玻璃板中的缺陷进行成像，图像捕获设备位于相对于缺陷的第一位置处；(iii)使用图像捕获设备捕获缺陷的第一图像，该第一图像包括来自被照亮的缺陷的第一部分和由于波束的至少一部分从玻璃板的第一主表面的反射而产生的第二部分；(iv)执行调整步骤；(v)使用图像捕获设备捕获缺陷的第二图像，该第二图像包括来自被照亮的缺陷的第一部分和由于波束的至少一部分从玻璃板的第一主表面的反射而产生的第二部分；其中，在缺陷的第一图像中，第一部分比第二部分亮，而在缺陷的第二图像中，第一部分比第二部分暗。
优选地，波束是包括具有至少一个在300nm和10μm之间、优选地在300nm和2500nm之间、更优选地在300nm和1500nm之间、甚至更优选地在300nm和1100nm之间的波长的电磁辐射的电磁辐射波束。
优选地，波束是包括具有至少一个在380nm和780nm之间的波长的电磁辐射的波束。
为了避免疑问，当缺陷位于玻璃板中时，这包括位于玻璃板主体中的缺陷、位于玻璃板表面上的缺陷以及至少部分地位于玻璃板的表面下方的缺陷。
当在形成玻璃板时颗粒沉积在玻璃板的第一主表面上时，在玻璃板中产生某些缺陷。当形成玻璃板时，玻璃的粘度足够低，使得在其上沉积颗粒会导致在颗粒周围局部玻璃板的表面发生形状变化。当玻璃冷却时，颗粒周围玻璃板表面的局部形状变化基本上被“冻结”。因此，根据本发明的第一方面检测到的缺陷可以包括玻璃板中的颗粒和颗粒周围玻璃表面的局部形状变化。如果在玻璃板形成之后造成颗粒周围玻璃表面的局部形状变化的颗粒随后被从玻璃板去除，例如因为颗粒没有完全嵌入玻璃板中，那么如上面所讨论的，由于当颗粒最初沉积时发生的玻璃表面的局部形状变化，缺陷仍然保留在玻璃板中。
在上述任一情况下，冻结的玻璃板表面的局部形状变化会导致图像捕获设备接收到的波束路径的调整，使得缺陷(有或没有导致玻璃板表面的局部形状变化的颗粒)在周围玻璃的背景下显得明亮或黑暗，这取决于从缺陷到图像捕获设备的路径。本发明利用这一发现，并且通过使用步骤(iv)中的调整步骤，提供了一种能够区分玻璃板中可以存在的不同类型的缺陷的检测方法。
调整步骤可以被用于调整从照明源到缺陷和/或从缺陷到图像捕获设备的光线路径。
优选地，调整步骤包括将会聚波束的第一焦点调整到第二焦点，使得撞击第一主表面的波束是具有第二焦点的会聚波束。
优选地，调整步骤包括将图像捕获设备聚焦到第二平面上，以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像。
优选地，调整步骤包括将图像捕获设备移动到相对于缺陷的第二位置。
如从上文明显可见的，优选地，调整步骤包括以下步骤中的一个或多个：(a)将会聚波束的第一焦点调整到第二焦点，使得撞击第一主表面的波束是会聚波束具有第二焦点，(b)将图像捕获设备聚焦到第二平面上，以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像，以及(c)将图像捕获设备移动到相对于缺陷的第二位置。将图像捕获设备移动到相对于缺陷的第二位置可以通过相对于另一个移动图像捕获设备和缺陷中的至少一个来执行。
优选地，在缺陷的第一图像中，第一图像的第一部分被第一图像的第二部分包围，更优选地，第一图像的第一部分完全被第一图像的第二部分包围。
优选地，在缺陷的第二图像中，第二图像的第一部分被第二图像的第二部分包围，更优选地，第二图像的第一部分完全被第二图像的第二部分包围。
优选地，第一平面与玻璃板的第一主表面对准。
在步骤(ii)处，当图像捕获设备处于相对于缺陷的第一位置时，图像捕获设备也处于相对于第一平面的第一位置以及相对于玻璃板的第一和第二主表面的第一位置。
优选地在步骤(i)处，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将正光焦度添加到波束，更优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和100屈光度之间的正光焦度添加到波束，甚至更优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和50屈光度之间的正光焦度添加到波束。优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，通过使用透镜或反射镜向波束添加光焦度。
优选地在步骤(i)处，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将负光焦度添加到波束。优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和10屈光度之间的负光焦度添加到波束。优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，通过透镜、更优选地是可调透镜、甚至更优选地是计算机可调透镜将负光焦度添加到波束。
优选地在步骤(iv)处，图像捕获设备保持聚焦在第一平面上，使得在步骤(v)期间，当图像捕获设备捕获缺陷的第二图像时，图像捕获设备聚焦在第一平面上。
优选地在步骤(iv)处，图像捕获设备保持在相对于缺陷的第一位置处，使得在步骤(v)处，利用图像捕获设备在相对于缺陷的第一位置处拍摄缺陷的第二图像。
优选地在步骤(iv)处，会聚波束的第一焦点被调整至第二焦点，其中第二焦点比第一焦点更远离照明源。
优选地在步骤(iv)处，在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，将正光焦度添加到波束，更优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，将0.01屈光度和100屈光度之间的正光焦度添加到波束，甚至更优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，将0.01屈光度和50屈光度之间的正光焦度添加到波束。优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，通过使用透镜或反射镜向波束添加光焦度。
优选地在步骤(iv)处，在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，将负光焦度添加到波束。优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，将0.01屈光度和10屈光度之间的负光焦度添加到波束。优选地，在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，通过透镜、更优选地是可调透镜、甚至更优选地是计算机可调透镜将负光焦度添加到波束。
优选地，缺陷包括玻璃板的第一主表面的局部形状变化，玻璃板的第一主表面的局部形状变化是在玻璃板的形成期间由沉积到玻璃板的第一主表面上的颗粒引起的。优选地，颗粒是球形的或基本上球形的。
优选地，缺陷包括锡或锡的氧化物或者由包括锡或锡氧化物的颗粒引起。
优选地，被检测的缺陷包括球形部分或基本上球形部分。
优选地，被检测的缺陷包括至少部分地浸没在玻璃板的第一主表面下方的部分。
优选地，被检测的缺陷具有第一部分和第二部分，其中缺陷的第一部分位于玻璃板的第一主表面上方，而缺陷的第二部分位于玻璃板的第一主表面下方。
优选地，被检测的缺陷的长轴的长度小于200μm、或小于150μm、或小于100μm、或小于90μm、或小于80μm、或小于70μm、或小于60μm，或小于50μm。
优选地，被检测的缺陷的长轴的长度大于0.5μm、或大于5μm、或大于10μm、或大于20μm、或大于40μm。
当缺陷包括球形部分或基本上球形部分时，长轴与球形部分的直径对应。
优选地，第一图像的第一部分和/或第二图像的第一部分被用于确定与缺陷的形状相关的参数。在此类实施例中，该方法优选地包括在拍摄第一图像之后确定与缺陷的形状相关的参数的步骤和/或在拍摄第二图像之后确定与缺陷的形状相关的参数的步骤。这提供了附加的步骤以允许将检测到的缺陷分类为感兴趣的缺陷或不感兴趣的缺陷。例如，如果感兴趣的缺陷是球形的，并且与缺陷的形状相关的参数是缺陷的圆形度，那么圆形度可以被用于确定缺陷是否是球形的，例如细长线(诸如表面划痕)，使得该缺陷可以正确地包括在感兴趣计数的缺陷中或不包括在感兴趣计数的缺陷中。
优选地，与缺陷的形状相关的参数是缺陷的形状和/或引起缺陷的颗粒的形状。
优选地，图像捕获设备包括至少第一相机，特别是至少第一数码相机。优选地，第一数字相机包括线扫描相机或面积扫描相机。
优选地，照明源发射一定范围的波长，并且其中波束包括与照明源相同的波长范围或者比照明源的更窄的波长范围。可以通过适当地定位滤波器以对由照明源发射的波长范围滤波来产生更窄的波长范围。
优选地，照明源包括至少一个发光二极管，特别是红外、红色、绿色、黄色或蓝色发光二极管。
优选地，照明源包括至少一个白炽光源，诸如钨丝灯泡。
优选地，照明源包括至少一个激光器。
优选地，照明源具有第一色调，并且其中第一图像和/或第二图像是在其不同强度水平下具有相同色调的单色图像。
优选地，波束是来自照明源的被停止波束，该被停止波束穿过定位在照明源和玻璃板的第一主表面之间的至少第一孔径。
优选地，照明源包括照明生成部分和用于散射由照明生成部分产生的光线的散射部分。优选地，散射部分是主体部分并且照明生成部分位于主体部分内。散射部分可以被用于改善缺陷的照明。
优选地，波束的光轴以大于45°、优选地在50°和140°之间、更优选地在80°和100°之间的入射角撞击玻璃板的第一主表面。入射角相对于第一主表面上的波束的光轴撞击第一主表面的点处的切线来定义。
在一些实施例中，波束是包括具有至少一个在380nm和780nm之间的波长的电磁辐射的波束。
优选地在步骤(i)处，在光束撞击玻璃板的第一主表面之前，将正光焦度添加到光束，更优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和100屈光度之间的正光焦度添加到光束，甚至更优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和50屈光度之间的正光焦度添加到光束。优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之前，使用透镜或反射镜向光束添加光焦度。
优选地在步骤(i)处，在光束撞击玻璃板的第一主表面之前，将负光焦度添加到光束。优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和10屈光度之间的负光焦度添加到光束。优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之前，通过透镜、更优选地是可调透镜、甚至更优选地是计算机可调透镜将负光焦度添加到光束。
优选地在步骤(iv)处，会聚光束的第一焦点被调整至第二焦点，其中第二焦点比第一焦点更远离光源。
优选地在步骤(iv)处，在光束撞击玻璃板的第一主表面之后，将正光焦度添加到光束，更优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之后，将0.01屈光度和100屈光度之间的正光焦度添加到光束，甚至更优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之后，将0.01屈光度和50屈光度之间的正光焦度添加到光束。优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之后，使用透镜或反射镜向光束添加光焦度。
优选地在步骤(iv)处，在光束撞击玻璃板的第一主表面之后，将负光焦度添加到光束。优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之后，将0.01屈光度和10屈光度之间的负光焦度添加到光束。优选地，在光束撞击玻璃板的第一主表面之后，通过透镜、更优选地是可调透镜、甚至更优选地是计算机可调透镜将负光焦度添加到光束。
优选地，光源包括光生成部分和光散射部分。优选地，光散射部分是主体部分并且光生成部分位于主体部分内部。光散射部分可以被用于改善缺陷的照明。合适的光散射部分包括半透明塑料。
在一些实施例中，第一图像的第二部分和/或第二图像的第二部分被用于确定与缺陷的形状相关的参数，或缺陷的形状。
在一些实施例中，第一平面与玻璃板的第一主表面对准，并且其中在步骤(ii)之前，该方法包括距离测量步骤以确定玻璃板的第一主表面相对于图像捕获设备的位置，使得在步骤(ii)期间图像捕获设备可以聚焦到玻璃板的第一主表面上。
在一些实施例中，缺陷包括玻璃板的第一主表面的局部形状变化，玻璃板的第一主表面的局部形状变化是由在玻璃板的形成期间沉积到玻璃板的第一主表面上的颗粒引起的，其中颗粒包括锡或锡的氧化物。
优选地，颗粒是球形的或基本上球形的。
优选地，颗粒至少部分地浸没在玻璃板的第一主表面下方。
在一些实施例中，缺陷包括玻璃板的第一主表面的局部形状变化，玻璃板的第一主表面的局部形状变化是由在玻璃板的形成期间沉积到玻璃板的第一主表面上的颗粒引起的，并且当执行步骤(i)、(ii)、(iii)、(iv)或(v)者的任何一个或全部时，引起玻璃板的第一主表面的局部形状变化的颗粒不在玻璃板中。
在一些实施例中，图像捕获设备包括第一相机和第二相机，优选地包括第一数字相机和/或第二数字相机。
优选地，第一相机被用于获取第一图像并且第二相机被用于获取第二图像。
在一些实施例中，第一图像和/或第二图像是单色图像。
优选地，第一图像是具有第一图像色调的单色图像。
优选地，第二图像是具有第二图像色调的单色图像。
优选地，第一图像色调与第二图像色调相同。
优选地，第一图像是灰度图像。
优选地，第二图像是灰度图像。
优选地，第一图像具有至少8位像素深度、或至少10位像素深度、或至少12位像素深度、或至少16位像素深度。
优选地，第二图像具有至少8位像素深度、或至少10位像素深度、或至少12位像素深度、或至少16位像素深度。
在一些实施例中，当在波束撞击第一主表面之前将负光焦度添加到波束时，在步骤(iv)处，图像捕获设备保持聚焦在第一平面上并且通过去除在步骤(i)中添加的负光焦度将会聚波束的焦点从第一焦点调整到第二焦点。
在此类实施例中，如果在步骤(i)期间在波束撞击玻璃板的第一主表面之前通过使用透镜将负光焦度添加到波束，那么从波束路径移除透镜会移除在步骤(i)期间添加到波束的负光焦度。
可替代地，如果在步骤(i)期间在光束撞击玻璃板的第一主表面之前通过使用具有第一焦点的可调透镜将负光焦度添加到光束，那么在步骤(iv)处，图像捕获设备保持聚焦在第一平面上并且，通过去除在步骤(i)处期间添加的负光焦度，会聚光束的焦点从第一焦点调整到第二焦点。
在一些实施例中，当波束是光束并且在光束撞击第一主表面之前将负光焦度添加到光束时，在步骤(iv)处，图像捕获设备保持聚焦在第一平面上并且，通过去除在步骤(i)处添加的负光焦度，会聚波束的焦点从第一焦点调整到第二焦点。
在此类实施例中，如果在步骤(i)期间在光束撞击玻璃板的第一主表面之前通过使用透镜将负光焦度添加到光束，那么从光路移除透镜会移除在步骤(i)期间添加到光束的负光焦度。
可替代地，如果在步骤(i)期间在光束撞击玻璃板的第一主表面之前通过使用具有第一焦点的可调透镜将负光焦度添加到光束，那么在步骤(iv)处调整可调透镜的第一焦点以去除在步骤(i)期间添加到光束的负光焦度中的一些或全部。
在一些实施例中，亮度由单色第一图像和第二图像确定，其中高亮度是白色并且低亮度是黑色，其间具有不同色调的色度。
优选地，图像具有至少8位像素深度、或至少10位像素深度、或至少12位像素深度、或至少16位像素深度。可以适当地使用这个范围之外的像素深度，例如大于至少16位像素深度。
适当地，图像中像素的最低亮度级别是0并且图像中像素的最高亮度级别是2n-1，其中n是像素深度的位速率。
适当地，图像中像素的最低亮度级别是-(2n-1)/2并且图像中像素的最高亮度级别是+(2n-1)/2，其中n是像素深度的位速率。
适当地，单色图像是灰度图像，但是可以使用不同的色调，例如红色、绿色或蓝色或其组合。
在一些实施例中，被检测的缺陷是玻璃板中的多个缺陷中的第一缺陷，所述多个缺陷还包括至少第二缺陷，最初通过执行步骤(i)、(ii)和(iii)来检测第一缺陷，然后通过执行步骤(i)、(ii)和(iii)来检测第二缺陷，之后执行步骤(iv)和(v)以检测第一缺陷，随后执行步骤(iv)和(v)以检测第二缺陷。
优选地，通过相对于图像捕获设备和/或照明源移动玻璃板来检测第一缺陷或第二缺陷。
优选地，最初通过在图像捕获设备相对于玻璃板处于第一位置处执行步骤(i)、(ii)和(iii)来检测第一缺陷，之后图像捕获设备相对于玻璃板移动并且最初通过执行步骤(i)、(ii)和(iii)来检测第二缺陷，其中图像捕获设备处于相对于玻璃板的第二位置，其中图像捕获设备和/或玻璃板被移动使得图像捕获设备处于相对于玻璃板的第一位置，以便执行步骤(iv)和(v)来检测缺陷。
优选地，移动图像捕获设备和/或玻璃板，使得图像捕获设备相对于玻璃板处于第二位置，以便执行步骤(iv)和(v)来检测第二缺陷。
优选地，当检测到第一缺陷时从第一缺陷到图像捕获设备的距离与当检测到第二缺陷时从第二缺陷到图像捕获设备的距离相同。
在一些实施例中，图像捕获设备的位置相对于照明源是固定的。
在一些实施例中，照亮第一主表面的波束至少与从玻璃板的第一主表面到图像捕获设备的反射光线共享光轴。
在一些实施例中，玻璃板已使用浮法工艺生产，并且当形成玻璃板时第一主表面尚未与熔融锡接触。
步骤(iv)和(v)在步骤(i)、(ii)和(iii)之前进行，并且步骤(i)、(ii)和(iii)按此顺序发生，这在本发明的第一方面的范围内。当以这种方式执行本发明的第一方面时，步骤(v)优选地在步骤(iv)之前执行。而且，当以这种方式执行本发明的第一方面时，由图像捕获设备拍摄的第一图像具有比第二部分暗的第一部分，并且拍摄的第二图像具有比第二部分亮的第一部分。以这种方式使用该方法不是优选的，因为首先拍摄的图像不允许将该缺陷与第二图像中的第一部分比第二部分亮的其它缺陷区分开。例如，玻璃表面上的灰尘颗粒可以产生其中第一部分比第二部分暗的第一图像，以及其中第一部分也比第二部分暗的第二图像。因此，当以这种方式使用本发明时，每个缺陷将必须被检查两次以确保该缺陷是感兴趣的特定缺陷。
但是，优选的是依次使用步骤(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v)来执行该方法，因为只有当第一图像具有比第二部分亮的第一部分时，才有必要执行步骤(iv)和(v)以确定缺陷是否是感兴趣的缺陷。当以这种方式执行本发明的第一方面时，在步骤(iii)处由图像捕获设备拍摄的第一图像具有比其第二部分亮的第一部分，并且在步骤(v)处由图像捕获设备拍摄的第二图像具有比第二部分暗的第一部分。
在一些实施例中，该方法依次包括步骤(i)、(ii)、(v)、(iv)、(iii)。当以这种方式执行本发明的第一方面时，在调整步骤(iv)之前由图像捕获设备在步骤(v)处拍摄的第一图像具有比其第二部分暗的第一部分，并且在调整步骤(iv)之后由图像捕获设备在步骤(iii)处拍摄的第二图像具有比第二部分亮的第一部分。
在一些实施例中，波束是光束并且照明源是光源，使得该方法包括以下步骤：(i)将来自光源的光束指引到玻璃板的第一主表面上以照亮玻璃板中的缺陷，撞击玻璃板的第一主表面的光束是具有第一焦点的会聚光束；(ii)将图像捕获设备聚焦到第一平面上以对玻璃板中的缺陷进行成像，图像捕获设备位于相对于缺陷的第一位置处；(iii)使用图像捕获设备捕获缺陷的第一图像，缺陷的第一图像包括由于来自被照亮的缺陷的光而产生的第一部分和由于从玻璃板的第一主表面反射的光而产生的第二部分；(iv)执行调整步骤；(v)使用图像捕获设备捕获缺陷的第二图像，缺陷的第二图像包括由于来自被照亮的缺陷的光而产生的第一部分和由于从玻璃板的第一主表面反射的光而产生的第二部分；其中，在缺陷的第一图像中，第一部分比第二部分亮，而在缺陷的第二图像中，第一部分比第二部分暗。
优选地，调整步骤包括将会聚光束的第一焦点调整到第二焦点，使得撞击第一主表面的光束是具有第二焦点的会聚光束。
优选地，调整步骤包括将图像捕获设备聚焦到第二平面上，以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像。
本发明还从第二方面提供了一种用于确定玻璃板中是否存在缺陷的装置，该玻璃板具有第一主表面和第二相对主表面，该装置包括用于用具有第一焦点的会聚波束照亮玻璃板的第一主表面的含缺陷的部分的照明源；图像捕获设备，用于当图像捕获设备位于相对于缺陷的第一位置处并且聚焦到第一平面上时拍摄被照亮的缺陷的第一图像；以及调整部件、聚焦部件和移动部件中的至少一个，调整部件用于在图像捕获设备保持聚焦在第一平面上时将会聚波束的焦点调整到第二焦点，聚焦部件用于将图像捕获设备聚焦到第二平面上以利用聚焦在第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像，移动部件用于将图像捕获设备移动到相对于缺陷的第二位置。
调整部件、聚焦部件和移动部件中的每一个可以是该装置的一部分，或者单独地或者与其它部件中的一个或两个组合，以提供能够执行根据本发明的第一方面的方法的装置。
优选地，缺陷位于玻璃板的第一主表面上或靠近玻璃板的第一主表面。
优选地，玻璃板的第一主表面是通过浮法工艺形成的玻璃板的空气表面。
优选地，波束具有被布置为以大于45°、优选地在50°和140°之间、更优选地在80°和100°之间的入射角撞击玻璃板的第一主表面的光轴。
优选地，照明源发射具有至少一种在300nm和10μm之间、优选地在300nm和2500nm之间、更优选地在300nm和1500nm之间、甚至更优选地在300nm和1100nm之间的波长的电磁辐射。
优选地，照明源发射包括具有至少一种在380nm和780nm之间的波长的电磁辐射的光。即，优选地，照明源是光源并且波束是光束。
优选地，照明源发射一定范围的波长，并且其中波束包括与照明源相同的波长范围或者比照明源的更窄的波长范围。优选地，该装置包括滤波器，该滤波器被定位成对由照明源发射的波长范围滤波，使得与由照明源发射的波长范围相比，波束具有更窄的波长范围。
优选地，照明源包括至少一个发光二极管，特别是红外、红色、绿色、黄色或蓝色发光二极管。
优选地，照明源包括至少一个白炽光源，诸如钨丝灯泡。
优选地，照明源包括至少一个激光器。
优选地，该设备包括至少一个孔径设备以停止照明源，使得波束是被停止波束。
优选地，照明源包括漫射部件以增加照明源的有效尺寸。
优选地，照明源包括用于提供会聚波束的透镜。
优选地，该装置包括分束器，以将来自照明源的波束指引到被测量的玻璃板的表面上。
优选地，图像捕获设备包括相机，更优选地包括数码相机。优选地，数码相机包括线扫描相机或面积扫描相机。
优选地，该装置包括用于控制照明源、图像捕获设备、调整部件、聚焦部件和移动部件中的至少一个的控制器。
优选地，该装置包括计算机，并且由安装在计算机上的软件处理由相机拍摄的图像以确定与缺陷相关的参数。优选地，该参数是与缺陷的形状相关的参数。优选地，该参数是与图像中的缺陷的亮度相对于图像中的缺陷周围的玻璃的亮度相关的参数。优选地，该参数是与图像中的缺陷的颜色或色调相对于图像中的缺陷周围的玻璃的颜色或色调相关的参数。
在装置包括用于将图像捕获设备从相对于缺陷的第一位置移动到相对于缺陷的第二位置的移动部件的实施例中，优选地，移动部件可以在平行于从被测量的玻璃板的第一主表面延伸到更接近或更远离被测量的玻璃板的第一主表面的法线的方向上移动图像捕获设备。
移动部件可以被配置为将图像捕获设备从检测正在测量的玻璃板中的第一缺陷的第一位置移动到相对于第一缺陷的第二位置以检测玻璃板中的第二缺陷，第一缺陷与第二缺陷不同。
图像捕获设备可以是可移动的和/或待测量的玻璃板可以安装在可移动支撑件上，使得装置还包括可移动支撑件。
在一些实施例中，用于在图像捕获设备保持聚焦在第一平面上的同时将会聚波束的焦点调整到第二焦点的调整部件包括透镜，更优选地是计算机可调透镜。
在此类实施例中，透镜被定位成使得来自照明源的波束在撞击被测量的玻璃板的第一主表面之前穿过透镜。
在一些实施例中，该装置包括透镜，更优选地是计算机可调透镜，用于在图像捕获设备保持聚焦在第一平面上的同时将会聚波束的焦点调整到第二焦点，以及分束器。
在此类实施例中，优选的是透镜位于照明源和分束器之间。可替代地，优选的是分束器位于透镜和照明源之间。
在一些实施例中，该装置包括用于将图像捕获设备聚焦到第二平面上的聚焦装置，以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像。
优选地，聚焦部件包括透镜，更优选地是计算机可调透镜。透镜布置在被测量的玻璃板的第一主表面与图像捕获设备之间。
优选地，该装置还包括分束器以更改来自照明源的波束的方向。
优选地，用于将图像捕获设备聚焦到第二平面上的透镜定位在分束器与图像捕获设备之间。
优选地，用于将图像捕获设备聚焦到第二平面上的透镜定位在分束器与被测量的玻璃板的第一主表面之间。
在一些实施例中，该装置包括光源，用于用具有第一焦点的会聚光束照亮玻璃板的包含缺陷的表面的一部分；图像捕获设备，当图像捕获设备位于相对于缺陷的第一位置处并且聚焦到第一平面上时，拍摄被照亮的缺陷的第一图像；以及调整部件、聚焦部件和移动部件中的至少一个，调整部件用于在图像捕获设备保持聚焦在第一平面上的同时将会聚光束的焦点调整到第二焦点，聚焦装置用于将图像捕获设备聚焦到第二平面上以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像，移动部件用于将图像捕获设备移动到相对于缺陷的第二位置。
附图说明
仅参考附图以示例的方式描述本发明的实施例，其中：
图1示出了用于执行根据本发明的方法的装置的示意性横截面图；
图2示出了用图1中所示的装置拍摄的缺陷的第一图像(图2a)和第二图像(2b)的示意图；
图3示出了用图1中所示的装置拍摄的缺陷的图像的序列，其中不同级别的光焦度被添加到系统；以及
图4示出了图1中所示的用于扫描玻璃板的表面的装置的示意性等距视图。
具体实施方式
图1示出了用于执行根据本发明的方法的装置的示意性横截面图。
装置1包括发光二极管(LED)光源3，其产生发散光束5，该发散光束5被分束器7反射90°。反射光穿过透镜9，并且合适的透镜9是尼康EL-NIKKOR透镜50mm F/2.8。透镜9将反射光束会聚到玻璃板13的主表面11上。玻璃板13的主表面11与玻璃板13的主表面15相对。在撞击主表面11之前，由透镜9聚焦的波束还穿过计算机可调透镜17。合适的计算机可调透镜17是Optotune EL-16-40-TC-VIS-5D-C。
如从图1可以看出的，装置1被布置为使得透镜9位于分束器7和计算机可调透镜17之间。透镜9位于主表面11和分束器7之间。计算机可调透镜17位于主表面11和分束器7之间。
波束5具有以大于45°、优选地在50°和140°之间、更优选地在80°和100°之间的入射角撞击主表面11的光轴。优选地，波束的光轴以法线或基本法线入射撞击主表面。浅的入射角不是优选的，因为此类照明条件可以更大程度地照亮主表面11上的诸如灰尘和划痕之类的缺陷，从而降低该方法对感兴趣的缺陷的灵敏度。
由玻璃板13的主表面11反射的光穿过计算机可调透镜17和透镜9、穿过分束器7并继续行进到数码相机19。在这个示例中，数码相机19是区域相机，其合适的示例是TeledyneDalsa Genie Nano M1920数码相机。
如果使用红外发射固态设备(即，红外发射LED)代替LED光源3，那么使用对红外发射固态设备发射的红外辐射敏感的合适相机来捕获被照亮的缺陷的图像。如显而易见的，适用于捕获由来自特定照明源的波束照亮的缺陷的图像的图像捕获设备被用于执行本发明的方法。
为了对玻璃板13的主表面11上或附近的缺陷进行成像，将数码相机19聚焦到主表面11上。
为了将数码相机19聚焦到主表面11上，要求数码相机19与主表面11之间的距离，并且使用诸如Micro-Epsilon optoNCDT ILD1420之类的激光三角测量传感器来测量这个距离以允许准确聚焦。
然后使用从数码相机19到主表面11的距离来调整计算机可调透镜17，使得玻璃板13的主表面11保持精确地聚焦。
然后由计算机可调透镜17添加受控量的负光焦度(例如，大约-0.2屈光度)，因为已经发现这使得光学系统对感兴趣的缺陷周围的玻璃表面的变形敏感。
已经发现，使用来自透镜9加上由计算机可调透镜17添加的光焦度的会聚照明使得由数码相机19获得的某些缺陷的图像与玻璃的周围图像相比显得明亮。已经发现，某些颗粒(诸如含锡颗粒)引起颗粒周围的玻璃表面11的凹状局部变形，这可以被用于光学地确定此类缺陷的存在，即使当颗粒本身具有小尺寸(诸如小于50μm)时也可以。
据认为，当玻璃板处于足够高的温度使得玻璃粘度对于颗粒的沉积来说是足够低时，影响局部位于颗粒周围的玻璃板的表面剖面的颗粒将已经沉积到玻璃表面上了，从而更改颗粒周围的表面形状或剖面。一个这样的示例是含锡颗粒或锡的颗粒，其可以在使用浮法工艺形成玻璃板时在浮槽中形成。随着玻璃在成型过程期间冷却，玻璃粘度增加，颗粒周围的表面剖面变得“冻结”，从而导致玻璃板中出现缺陷。即使引起玻璃板的表面剖面在颗粒周围局部改变的颗粒随后被去除(例如，因为颗粒仅微弱地附着在玻璃板的表面)，由于上面提到的局部表面的剖面变化，缺陷也仍然存在于玻璃板中。
主表面11上可能存在的灰尘和污垢通常看起来比玻璃的周围图像更暗。当玻璃被切割成片材时，例如在玻璃板的处置和/或运输期间，这种缺陷通常沉积到主表面11上。
通过扫描玻璃板13，可以使用合适的图像处理软件来识别与周围玻璃板的图像相比具有明亮缺陷的表面11的区域。
有利地，装置1被布置为具有短景深，使得由数码相机19捕获的图像不会示出玻璃主体中或对于厚度至少为大约1.5mm的玻璃板的相对主表面15上的缺陷。因此，使用如上所述的系统可以被用于检测主表面11的表面上或附近的缺陷的存在。这样的缺陷可以至少部分地位于主表面11下方。
一旦拍摄到示出与周围玻璃图像相比显得明亮的缺陷的图像，就可以进一步处理该图像以帮助进一步确定缺陷的类型并将该缺陷与其它类型的缺陷区分开。
例如，在上述照明条件下，已经发现主表面11中的划痕也显得比周围玻璃板的图像更亮。为了区分划痕与其它类型的缺陷，可以使用进一步的图像处理来确定与由数码相机19捕获的图像中的缺陷的形状相关的至少一个参数。
与缺陷的形状相关的一个特别有用的参数是纵横比。例如，划痕通常又窄又长。诸如含锡颗粒或锡的颗粒之类的缺陷通常是球形的，因此在相机捕获的图像中具有圆形剖面。缺陷的圆形度也可以被用作区分不同类型的缺陷的参数，例如通过使用由数码相机19获得的图像中缺陷的面积与缺陷的周长的比率。圆形度的一个这样的测量是：
对于完美的圆形，其圆形度为1，并且圆形度越高，缺陷就更不圆。对于缺陷的数字图像，可以通过简单地计数像素来确定缺陷的周长和面积。
为了进一步帮助减少对特定缺陷的任何错误分类，本发明的方法包括以下步骤：在去除由计算机可调透镜17提供的受控级别的负光焦度，并且优选地使用相同的计算机可调透镜17添加预定量的正光焦度(诸如0.2屈光度)的情况下拍摄缺陷的第二图像。
然后比较包含相同缺陷的第一图像与第二图像。如上面所讨论的，在成形期间沉积在玻璃的表面上的某些缺陷(诸如锡或含锡缺陷)导致玻璃表面局部变形(即，从平坦到凹状)，导致根据聚焦程度，从其反射的光被调整。在散焦图像中，当施加负光焦度时，缺陷的图像与周围玻璃的图像相比显得明亮，而当缺陷聚焦时，或者使用计算机可调透镜17施加正光焦度时，缺陷的图像与周围玻璃的图像相比显得较暗。
然后，装置1可以与合适的图像处理步骤一起使用，以对灰尘、污垢、划痕和除了当沉积在玻璃板表面上时局部影响玻璃板表面的缺陷(诸如锡缺陷或含锡缺陷)之外的所有其它缺陷不敏感。
通过使用相机上的短曝光时间和/或光源上的短照明时间来冻结相对运动，本发明的方法可以应用于相对于光学系统移动的玻璃。为了覆盖大面积的玻璃，光学系统可以在玻璃上进行光栅扫描，或者可以组合使用多个光学系统来覆盖所需的区域。
在图1中所示的装置的替代方案中，计算机可调透镜17可以定位在分束器7与透镜9之间。
在图1中所示的装置的另一个替代方案中，计算机可调透镜17可以定位在分束器7与数码相机19之间。
在图1中所示的装置的另一个替代方案中，计算机可调透镜17可以定位在分束器7与光源3之间。
计算机可调透镜17提供了向照亮主表面11的光束添加负光焦度的快速方式，并且是控制成像系统(即，数码相机19)的散焦程度的更快方式。
为了添加负光焦度而不是使用计算机可调透镜17，相机可以改为聚焦到玻璃板13的主体中。但是，为了调整焦点以执行添加正光焦度的进一步区分步骤，然后将相机焦点调整到主表面11上方。移动相机焦点是一种增加负或光焦度的方法，但与使用计算机可调透镜17相比速度较慢。
通过使用具有固定焦距的透镜可以获得类似的效果，但这需要时间来更换透镜。
在其它实施例中，数码相机19可以朝着或远离第一主表面11可移动。
在其它实施例中，光源可以朝着或远离分束器7可移动，使得从光源到第一主表面11的光路是可调的。在图1中所示的实施例中，装置1包括壳体21，其内部包含LED 3、分束器7、透镜9、计算机可调透镜17和数码相机19。壳体21内还包含控制器23，其用于控制LED 3和计算机可调透镜17的操作。控制器23还用于控制数码相机19的操作。
控制器23经由电缆25与LED 3电通信。控制器23经由电缆27与计算机可调透镜17电通信。控制器23经由电缆29与数码相机19电通信。控制器23还经由电缆33与计算机31电通信。
计算机31可以配备有软件以经由控制器23控制LED 3、计算机可调透镜17和数码相机19的操作。由数码相机19拍摄的图像也可以经由控制器23沿着电缆29、33被发送到计算机31。软件可以包括图像处理软件，以例如通过确定缺陷的形状参数(诸如圆形度)来帮助识别和区分缺陷，如上所述。
图2a示出了由数码相机19拍摄的表面11的一部分的图像的一部分的示意图，其中在形成玻璃板期间沉积球形锡颗粒，球形锡颗粒已引起锡颗粒周围玻璃表面从平坦到凹状的局部形状变化。在图像中，缺陷40具有圆形剖面。缺陷40周围的玻璃也包括在图像中并标记为42。在图2a中，缺陷40与缺陷周围的玻璃42相比是明亮的，并且来自当数码相机19聚焦在玻璃板13的主表面11上并且大约0.2屈光度的受控量的负光焦度通过计算机可调透镜17增加时用装置1拍摄的图像。
使用图2a的图像，图1的计算机31被用于执行如上面所讨论的附加图像处理，例如以确定图像中的缺陷的圆形度。图像处理步骤能够确定缺陷是某种类型而不是不感兴趣的另一种类型。例如，当寻找由于具有球形形状并沉积在玻璃表面上的锡或含锡颗粒而导致的某些缺陷时，图像处理步骤被用于确定缺陷具有指示缺陷是圆形(因此是球形)的圆形度并且要求进一步检查。如果图像处理步骤确定缺陷是划痕，那么可以不要求进一步检查。
然后，装置1被用于用计算机可调透镜17拍摄同一缺陷的另一个图像，计算机可调透镜17被用于提供大约0.2屈光度的正光焦度(而不是被用于添加大约0.2屈光度的负光焦度)。
图2b示出了当装置1以由计算机可调透镜17提供的大约0.2正光焦度使用时由数码相机19拍摄的圆形缺陷40的图像的一部分的示意图。所有其它照明条件都与用于拍摄图2a中所示图像时所用的照明条件相同。
与周围的玻璃相比，图像中的圆形缺陷现在较暗。在图2b中，缺陷周围的玻璃仍标记为42，但缺陷标记为40'。
图3示出了使用装置1识别出的另一个缺陷的一系列图像(a)-(g)。
在图3(a)中，装置1配置有聚焦在主表面11上的数码相机19和使用计算机可调透镜17添加到系统的0.3屈光度负光焦度。如可以看出的，缺陷是圆形的并且比缺陷周围的玻璃的图像更亮(更浅的灰色阴影)。
在图3(b)中，装置1以与拍摄图3(a)中的图像时相同的方式配置，不同之处在于使用计算机可调透镜17将0.2屈光度负光焦度添加到系统(而不是0.3负光焦度)。如可以看出的，缺陷比缺陷周围的玻璃图像更亮(更浅的灰色阴影)。
在图3(c)中，装置1以与拍摄图3(a)中的图像时相同的方式配置，不同之处在于使用计算机可调透镜17将大约0.1屈光度负光焦度添加到系统(而不是0.3负光焦度)。缺陷被聚焦，并且与缺陷周围的玻璃的图像相比，看起来暗。
在图3(d)中，装置1以与拍摄图3(a)中的图像时相同的方式配置，不同之处在于没有使用计算机可调透镜17向系统添加光焦度。如可以看出的，缺陷比缺陷周围的玻璃的图像更暗(更深的灰色阴影)。
在图3(e)中，装置1以与拍摄图3(a)中的图像时相同的方式配置，不同之处在于使用计算机可调透镜17将0.1屈光度正光焦度添加到系统。如可以看出的，缺陷比缺陷周围的玻璃的图像更暗(更深的灰色阴影)，并且比图3(d)中的缺陷的图像稍大，因为从玻璃表面11的散焦量增加了。
在图3(f)和3(g)中，装置1以与拍摄图3(a)中的图像时相同的方式配置，不同之处在于使用计算机可调透镜17分别将0.2屈光度正光焦度和0.3屈光度正光焦度添加到系统。如从两个图像中可以看出的，缺陷比缺陷周围的玻璃的图像更暗(更深的灰色阴影)。而且，在每个图像中，缺陷的图像比图3(e)中的缺陷的图像稍大，因为从玻璃表面11的散焦量增加了。图3(g)中的缺陷的图像比图3(f)中的缺陷的图像大，因为与拍摄图3(f)中的图像时相比，当拍摄图3(g)中的图像时，使用计算机可调透镜17向系统添加了更多的正光焦度。
图像序列3(a)至3(g)说明了如何将感兴趣的缺陷与不使周围玻璃的表面变形的其它缺陷区分开来，因此当光焦度的量从负光焦度值调整到正光焦度值时，相对于周围的图像不会显得明亮或黑暗。
如上面所提到的，使用计算机可调透镜17向系统添加光焦度比调整数码相机19的聚焦点更加方便和快捷。
图4是示出如何使用装置1来扫描整个玻璃板13以查找主表面11上或其中的缺陷的示意图。在这个示例中，玻璃板13是矩形的并且相对于装置1是静止的。在这个示例中，装置1如图1中所示。
在这个示例中，玻璃板13是平坦的并且具有主表面11，但是玻璃板13可以是弯曲的。在主表面11上有第一轴47和与其正交的第二轴48。第三轴49从主表面11延伸并且与第一轴47和第二轴48都正交。
撞击主表面11的波束5的光轴优选地基本上平行于第三轴49。
可以使用合适的XY台或机械臂(未示出)来移动装置1，以在箭头50的方向上移动装置，以使用数码相机19获得玻璃板13的图像。在这个示例中，箭头50的方向平行于玻璃板13的侧向边缘并且平行于第一轴47。
可以通过以光栅方式移动装置1来扫描整个玻璃板13，例如当装置1到达第一遍的末端时(用标签1'示出)，装置可以在箭头52的方向上移动到1”所示的位置，以沿着箭头54所示的路径进行扫描，以此类推。箭头50的路径和箭头54的路径彼此平行并且都平行于第一轴47。
在向系统添加负光焦度时获取的图像中，与周围玻璃相比存在明亮缺陷的区域(例如，图2和图3中所示)将被进一步分析，以确定图像的圆形程度，并确定缺陷的图像是否如图3(a)-3(g)中所示地改变。这可以在识别出感兴趣的缺陷时或在扫描了整个玻璃板之后完成。在这后一个实施例中，记录了识别出明亮缺陷的每个图像的位置，使得装置可以返回到该位置以执行图3(a)-3(g)中所示的步骤。
为了加快操作速度，有可能仅使用计算机可调透镜17在第一次扫描中提供预定负光焦度(例如，-0.3屈光度)，然后使用单个预定正光焦度(例如，+0.3屈光度)来查看缺陷的图像是否如图2a和2b中所示地改变。
代替装置1移动穿过玻璃板13的表面11，玻璃板13可以定位在合适的可移动支撑件上以相对于装置1移动玻璃板13。装置1和玻璃板13中的每一个可以在扫描过程期间移动。
在另一个实施例中，装置1仅沿着固定路径横穿玻璃板，并且玻璃板13沿着与装置1所横穿的路径垂直的路径移动。当玻璃板13是在熔融锡浴上以浮法工艺形成的移动玻璃带的形式时，这种实施例特别有用，由此该装置可以定位在熔融锡浴的下游并在其后被扫描，优选地在将玻璃带切割成单独的片材之前。装置1可以以与带速度相当的速率扫描带宽度，使得可以扫描带的长度，因为在执行了带宽度上的扫描之后，带在传送方向上移动。
在另一个实施例中，使用两个或更多个如图1中所示的装置来扫描玻璃板或玻璃带的不同部分。
在另一个实施例中，装置1还可在平行于轴49的方向上移动。在这种实施例中，不必使用计算机可调透镜17来提供正和负光焦度，代替地装置1可以在平行于第三轴49的方向上朝着和远离主表面11移动以定位用于获取玻璃板13中的缺陷的第一图像和第二图像的图像捕获设备。
本发明对于确定玻璃板中是否存在缺陷特别有用，其中当玻璃处于足够低的粘度时(即，在形成玻璃板期间)颗粒已沉积在玻璃板上以局部使沉积的颗粒周围的玻璃表面的形状变形。颗粒周围的玻璃表面的局部形状变形根据入射波束的会聚程度不同地调整照亮该缺陷的光路并且这可以被用于区分这种类型的缺陷。即使颗粒随后从玻璃板上被去除，颗粒周围的玻璃表面的局部形状变形也仍然存在。使用与颗粒周围的玻璃表面的局部形状变形相关联的光学效应还允许识别更小的缺陷，因为即使当产生颗粒周围的玻璃表面的局部形状变形的颗粒小时，光学效应也大。

Claims (43)

1.一种检测玻璃板中的缺陷的方法，该玻璃板具有第一主表面和第二相对主表面，该方法包括以下步骤：
(i)将波束从照明源指引到玻璃板的第一主表面上以照亮玻璃板中的缺陷，撞击玻璃板的第一主表面的波束是具有第一焦点的会聚波束；
(ii)将图像捕获设备聚焦到第一平面上以对玻璃板中的缺陷进行成像，图像捕获设备位于相对于缺陷的第一位置处；
(iii)使用图像捕获设备捕获缺陷的第一图像，该第一图像包括来自被照亮的缺陷的第一部分和由于波束的至少一部分从玻璃板的第一主表面的反射而产生的第二部分；
(iv)执行调整步骤；
(v)使用图像捕获设备捕获缺陷的第二图像，该第二图像包括来自被照亮的缺陷的第一部分和由于波束的至少一部分从玻璃板的第一主表面的反射而产生的第二部分；
其中，在缺陷的第一图像中，第一部分比第二部分更亮，而在缺陷的第二图像中，第一部分比第二部分更暗。
2.根据权利要求1所述的方法，其中波束是包括具有至少一个在300nm和10μm之间、优选地在300nm和2500nm之间、更优选地在300nm和1500nm之间、甚至更优选地在300nm和1100nm之间的波长的电磁辐射的电磁辐射波束。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中波束是包括具有至少一个在380nm和780nm之间的波长的电磁辐射的光的波束。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中调整步骤包括将会聚波束的第一焦点调整到第二焦点，使得撞击第一主表面的波束是具有第二焦点的会聚波束。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中调整步骤包括将图像捕获设备聚焦到第二平面上，以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中调整步骤包括将图像捕获设备移动到相对于缺陷的第二位置。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中第一平面与玻璃板的第一主表面对准。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在步骤(i)处，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将正光焦度添加到波束，优选地，其中在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和100屈光度之间的正光焦度添加到波束。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在步骤(i)处，在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将负光焦度添加到波束，优选地，其中在波束撞击玻璃板的第一主表面之前，将0.01屈光度和10屈光度之间的负光焦度添加到波束。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在步骤(iv)处，图像捕获设备保持聚焦到第一平面上，并且通过去除在步骤(i)处添加的负光焦度将会聚波束的焦点从第一焦点调整到第二焦点。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在步骤(iv)处，在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，将负光焦度添加到波束，优选地，其中在波束撞击玻璃板的第一主表面之后，将0.01屈光度和10屈光度之间的负光焦度添加到波束。
12.根据权利要求9至11中的任一项所述的方法，其中通过透镜、优选地是可调透镜、甚至更优选地是计算机可调透镜将负光焦度添加到波束。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在步骤(iv)处，图像捕获设备保持聚焦到第一平面上。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在步骤(iv)处，图像捕获设备保持在相对于缺陷的第一位置处，使得在步骤(v)处，利用相对于缺陷处于第一位置处的图像捕获设备来拍摄缺陷的第二图像。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中缺陷包括玻璃板的第一主表面的局部形状变化，玻璃板的第一主表面的局部形状变化是在玻璃板的形成期间由沉积到玻璃板的第一主表面上的颗粒引起的，优选地其中颗粒包括锡或锡的氧化物；和/或其中颗粒是球形的或基本上球形的。
16.根据权利要求15所述的方法，其中颗粒至少部分地浸没在玻璃板的第一主表面下方，或者其中当执行步骤(i)、(ii)、(iii)、(iv)或(v)中的任何一个或全部时，引起玻璃板的第一主表面的局部形状变化的颗粒不存在于玻璃板中。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中图像捕获设备包括至少第一相机，特别是至少第一数码相机，优选地是线扫描相机或面积扫描相机。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中第一图像是单色图像；和/或其中第二图像是单色图像。
19.根据权利要求18所述的方法，其中第一图像与第二图像具有相同的色调。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中缺陷的长轴具有小于200μm、或小于150μm、或小于100μm、或小于90μm、或小于80μm、或小于70μm、或小于60μm或小于50μm的长度；和/或其中被检测的缺陷的长轴具有大于0.5μm、或大于5μm、或大于10μm、或大于20μm或大于40μm的长度。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中第一图像的第一部分和/或第二图像的第一部分被用于确定与缺陷的形状相关的参数，或者缺陷的形状或者引起缺陷的颗粒的形状。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中第一平面与玻璃板的第一主表面对准，并且其中在步骤(ii)之前，该方法包括确定玻璃板的第一主表面相对于图像捕获设备的位置的距离测量步骤以，使得在步骤(ii)期间图像捕获设备能够聚焦到玻璃板的第一主表面上。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中被检测的缺陷是玻璃板中的多个缺陷中的第一缺陷，所述多个缺陷还包括至少第二缺陷，第一缺陷最初通过执行步骤(i)、(ii)和(iii)被检测，然后通过执行步骤(i)(ii)和(iii)来检测第二缺陷，之后执行步骤(iv)和(v)以检测第一缺陷，随后执行步骤(iv)和(v)以检测第二缺陷，优选地其中通过相对于图像捕获设备和/或照明源移动玻璃板来检测第一缺陷或第二缺陷。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中照亮第一主表面的波束至少与从玻璃板的第一主表面到图像捕获设备的反射光线共享光轴。
25.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中玻璃板已使用浮法工艺生产，并且其中当玻璃板被形成时第一主表面尚未与熔融锡接触。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中照明源发射一定范围的波长，并且其中波束包括与照明源相同的波长范围或比照明源的更窄的波长范围。
27.根据权利要求26所述的方法，其中滤波器被定位成对由照明源发射的波长范围滤波，使得波束具有比由照明源发射的波长范围更窄的波长范围。
28.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中照明源包括至少一个发光二极管，特别是红外、红色、绿色、黄色或蓝色发光二极管；或至少一个白炽光源，诸如钨丝灯泡；或至少一个激光器。
29.根据权利要求28所述的方法，其中照明源具有第一色调，并且其中第一图像和/或第二图像是具有相同色调但处于该相同色调的不同强度水平处的单色图像。
30.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中波束是来自照明源的被停止波束，该被停止波束穿过定位在照明源和玻璃板的第一主表面之间的至少第一孔径。
31.一种用于确定玻璃板中是否存在缺陷的装置，该玻璃板具有第一主表面和第二相对主表面，该装置包括：
照明源，用于用具有第一焦点的会聚波束照亮玻璃板的表面的含缺陷的部分；
图像捕获设备，用于当图像捕获设备位于相对于缺陷的第一位置处并且聚焦到第一平面上时拍摄被照亮的缺陷的第一图像；以及
调整部件、聚焦部件和移动部件中的至少一个，调整部件用于在图像捕获设备保持聚焦到第一平面上时将会聚波束的焦点调整到第二焦点，聚焦部件用于将图像捕获设备聚焦到第二平面上以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像，移动部件用于将图像捕获设备移动到相对于缺陷的第二位置。
32.根据权利要求31所述的装置，其中用于在图像捕获设备保持聚焦到第一平面上的同时将会聚波束的焦点调整到第二焦点的调整部件包括透镜，更优选地是计算机可调透镜；和/或其中用于将图像捕获设备聚焦到第二平面上以利用聚焦到第二平面上的图像捕获设备对缺陷进行成像的聚焦部件是透镜，更优选地是计算机可调透镜。
33.根据权利要求31或权利要求32所述的装置，还包括控制器，用于控制照明源、图像捕获设备和在图像捕获设备保持聚焦到第一平面上的同时将会聚波束的焦点调整到第二焦点的部件中的至少一个。
34.根据权利要求31至33中的任一项所述的装置，还包括计算机，其中由图像捕获设备拍摄的图像由安装在该计算机上的软件处理以确定与缺陷相关的参数，优选地其中参数是与图像中的缺陷的形状和/或图像中的缺陷的亮度相对于图像中的缺陷周围的玻璃的亮度和/或图像中的缺陷的颜色或色调相对于图像中的缺陷周围的玻璃的颜色或色调相关的参数。
35.根据权利要求31至37中的任一项所述的装置，其中该装置包括用于将图像捕获设备从相对于缺陷的第一位置移动到相对于缺陷的第二位置的移动部件，另外其中移动部件能够在与从被测量的玻璃板的第一主表面延伸的法线平行的方向上将图像捕获设备移动到更接近或更远离被测量的玻璃板的第一主表面；和/或其中移动部件被配置为将图像捕获设备从检测被测量的玻璃板中的第一缺陷的第一位置移动到相对于第一缺陷的第二位置，以检测玻璃板中的第二缺陷。
36.根据权利要求31至35中的任一项所述的装置，其中照明源包括发光二极管和/或其中照明源包括用于提供会聚波束的透镜和/或其中该装置包括分束器以将来自照明源的波束指引到被测量的玻璃板的表面上。
37.根据权利要求31至36中的任一项所述的装置，其中照明源发射具有至少一种在300nm和10μm之间、优选地在300nm和2500nm之间、更优选地在300nm和1500nm之间、甚至更优选地在300nm和1100nm之间的波长的电磁辐射。
38.根据权利要求31至37中的任一项所述的装置，其中照明源发射包括具有至少一种在380nm和780nm之间的波长的电磁辐射的光。
39.根据权利要求31至38中的任一项所述的装置，其中照明源发射一定范围的波长，并且其中波束包括与照明源相同的波长范围或者比照明源的更窄的波长范围。
40.根据权利要求39所述的装置，包括滤波器，该滤波器被定位成对由照明源发射的波长范围滤波，使得与由照明源发射的波长范围相比，波束具有更窄的波长范围。
41.根据权利要求31至40中的任一项所述的装置，其中照明源包括至少一个发光二极管，特别是红外、红色、绿色、黄色或蓝色发光二极管；或至少一个白炽光源，诸如钨丝灯泡；或至少一个激光器。
42.根据权利要求31至41中的任一项所述的装置，包括孔径设备以停止照明源，使得波束是被停止波束。
43.根据权利要求31至42中的任一项所述的装置，其中照明源包括漫射部件以增加照明源的有效尺寸。
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