DE10057036C2 - Inspektionssystem für Flachgläser in der Displayfertigung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Inspektionssystem für flache, dünne Gegenstände, mit wenigstens einer optischen Abtasteinrichtung mit wenigstens einer Kamera und wenigstens einer Beleuchtungseinheit, sowie mit wenigstens einer Transporteinrichtung, mit welcher der Gegenstand relativ zu der Abtasteinrichtung bewegt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Inspektionssystem für Flachgläser in der Displayfertigung, so daß im folgenden überwiegend von Flachgläsern die Rede ist, ohne daß damit eine Beschränkung verbunden sein soll.

Es ist bei der Herstellung von Flachgläsern für Displays, beispielsweise für Flachbildschirme und dergleichen, erforderlich, die Flachgläser auf Fehler hin zu untersuchen. Dies gilt nicht nur für das durchsichtige Trägermaterial sondern auch für die aufgebrachten Schichten. Die Inspektion erfolgt in der Regel mit einer optischen Abtasteinrichtung, bei welcher wenigstens eine Kamera im Hellfeld, im Dunkelfeld oder im Durchlichtverfahren von wenigstens eine Beleuchtungseinheit belichtet wird. Dabei wird das Flachglas linear an der Kamera vorbeigeführt, die häufig als Zeilenkamera ausgebildet ist, um das Flachglas zeilenförmig abzutasten. Die aufgenommenen Bilddaten werden einer Datenverarbeitungsanlage zugeführt, in der die Bildauswertung und die Fehlererkennung erfolgt.

Bei der Relativbewegung zwischen Kamera und Flachglas sind mehrere Probleme zu beachten. Das Flachglas ist trotz der großen flächigen Ausdehnung von etwa 300 × 400 mm bis 800 × 1.000 mm relativ dünn, so daß eine großflächige Abstützung erforderlich ist, um das Flachglas eben, also frei von Durchbiegungen und Krümmungen zu halten. Andernfalls könnten optische Inspektionssysteme nicht mehr ohne weiteres eingesetzt werden. Eine Abstützung nur an dem in der Regel vorhandenen Handhabungsrand reicht nicht aus, das Durchbiegen zu verhindern. Es ist daher bekannt, das Flachglas über Rollen oder Riemen zu führen, die sich über die gesamte Breite erstrecken.

Die Oberflächen des Flachglases und insbesondere die Schichten sind jedoch sehr empfindlich gegenüber äußeren mechanischen Einflüssen. Es kann daher nicht vermieden werden, daß durch die Rollen oder Riemen die Oberflächen beschädigt oder verschmutzt werden, beispielsweise durch Partikel oder dergleichen, die auf den Rollen oder Riemen oder auf der Oberfläche aufliegen.

Es aus der EP 0 224 079 A1 bekannt, ein Flachglas für einen schonenden Transport auf einem Luftkissen schwebend zu halten und mittels einer hin- und herbeweglichen Brücke zu transportieren. Aus der DE 198 22 282 C1 ist es bekannt, Flachgläser zum Schneiden auf einem Luftkissen in die korrekte Position zu bringen. Beim Schneiden wird das Luftkissen abgeschaltet, so daß das Flachglas fest aufliegt. Bei dem aus der US 5,411,617 A bekannten Verfahren zum Herstellen eines dünnen Spiegels wird dieser auf einem Luftkissen gehalten, während ein starrer Rahmen montiert wird. Ein Transport des Spiegels auf dem Luftkissen ist nicht vorgesehen. Die DE 199 13 928 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Bestimmen von Eigenschaften einer laufenden Materialbahn, die während der Messung über eine Kontaktfläche gezogen wird, wobei die optische Messvorrichtung auf einem Luftkissen gelagert sein kann. Das Ziehen über eine Kontaktfläche bei der Messung soll bei den Flachgläsern für die Displayfertigung gerade vermieden werden. Durch die DE 42 29 384 A1 wird eine Anordnung zum Prüfen von Isolierglasscheiben beschrieben, bei welcher die Isolierglasscheibe auf Auflagern einer Endloskette abgestützt und bewegt wird. Es sind seitliche Abstützungen, beispielsweise Luftkissen vorgesehen, um einen einwandfreien Transport zu ermöglichen. Die Isolierglasscheibe stützt sich jedoch mit ihrem Gewicht auf ihren Randbereichen ab, was bei den Flachgläsern der Displayfertigung ohne Durchbiegung derselben nicht möglich ist. Die US 3,857,637 A beschreibt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ebenheit einer Glasscheibe, bei welcher die Glasscheibe in einem Rahmen gehalten ist, der hin- und her bewegbar geführt ist. Die DE 198 13 072 A1 beschreibt allgemein ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der optischen Qualität und zur Detektion von Fehlern von Flachglas. Die DE 198 58 428 A1 offenbart einen verfahrbaren x/y-Koordinaten-Meßtisch, der auf Luftlagern verschiebbar gelagert ist. Damit soll eine genaue Ausrichtung eines Substrats relativ zur optischen Achse eines Objektivs ermöglicht werden. Eine optische Prüfung eines relativ zum optischen Abtastsystem bewegten Gegenstandes ist hierin nicht beschrieben.

Weiterhin muß gewährleistet werden, daß sich die zu prüfende Oberfläche in einem definierten Abstand zur Kamera befindet, da die Oberfläche zur Fehlererkennung scharf abgebildet werden muß. Dies führt bei der geforderten örtlichen Auflösung zu einem geringen Toleranzmaß bezüglich des vorgegebenen Abstands der Oberfläche zum Objektiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Inspektionssystem der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß ein schonender Transport bei hoher Genauigkeit des Abstands der Oberfläche zur Kamera erreicht wird.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Gegenstand zumindest im Bereich der Abtasteinrichtung auf wenigstens einem Luftkissen mit definierter Dicke in einem exakten Abstand zur Abtasteinrichtung gehalten wird. Durch das Luftkissen wird eine berührungslose Abstützung des Flachglases bewirkt, wodurch zum einen dieses in der ebenen Lage gehalten wird. Zum anderen wird eine Beschädigung der empfindlichen Oberflächen zuverlässig vermieden. Es hat sich gezeigt, daß bei einem gleichmäßig unter dem Flachglas erzeugten Luftkissen das Flachglas neben der ebenen Ausrichtung in einer definierten Abstandslage gehalten werden kann. Demnach kann der genaue Abstand mit dem geforderten geringen Toleranzmaß zur optischen Abtasteinrichtung eingehalten werden. Die Transporteinrichtung kann an dem Handhabungsrand des Flachglases angreifen und die Transportbewegung bewirken.

In der Regel erfaßt die Abtasteinrichtung den Gegenstand entlang einer Zeile. Es kann ausreichend sein, wenn sich das Luftkissen zumindest vor und hinter der Zeile im wesentlichen über die gesamte Länge der Zeile erstreckt. Dadurch wird erreicht, daß vor allem im Bereich der optischen Abtastung das Flachglas eine optimale Abstützung für eine ebene Ausrichtung aufweist. Im weiteren Verlauf vor und hinter der Abtastung können punktuelle oder streifenförmige Luftkissen quer oder längs zur Transportrichtung ausreichend sein, solange eine mechanische Berührung des Flachglases vermieden wird.

Ein ausreichend stabiles Luftkissen kann eine Dicke von 0,5 bis 2 mm, vorzugsweise von 1 mm aufweisen. Diese Dicke ist vollkommen ausreichend, um auch bei den relativ großen Flachgläsern einen sicheren Transport zu gewährleisten.

Wie im einzelnen das Luftkissen erzeugt wird, ist grundsätzlich beliebig. Es ist jedoch erforderlich, daß das Luftkissen hinreichend stabil und gleichmäßig ist, um die gewünschte konstante Dicke beizubehalten. Auch darf die das Luftkissen erzeugende Strömung nicht zu stark sein, um unerwünschte oder unkontrollierte Bewegungen des Flachglases zu vermeiden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Luftkissen durch Druckbeaufschlagung einer perforierten Platte mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Druckluft, gebildet wird, welche Platte auf der dem Gegenstand abgekehrten Seite mit wenigstens einem Filtermittel versehen ist, das die Perforation überdeckt. Dies hat den Vorteil, daß die Platte in einfacher Weise durch ein ebenes Lochblech gebildet werden kann. Das Filtermittel bewirkt zum einen eine Reinigung des gasförmigen Mediums für das Luftkissen. Zum anderen wird eine Vergleichmäßigung der durch die Perforation strömenden Luft erzeugt. Damit kann die gewünschte Stabilität des Luftkissens bei gleichbleibender Dicke erzielt werden.

Das Filtermittel kann ein Vlies, ein Kunststoffwirrgewebe, ein Schaumstoff oder dergleichen sein. Vorzugsweise ist dieses auswechselbar, um bei zu starker Verunreinigung ausgetauscht zu werden können.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird das Luftkissen durch Druckbeaufschlagung einer feinporig porösen Platte mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft, gebildet. Die Platte kann dabei aus einem gesinterten Werkstoff, insbesondere metallischen Werkstoff, bestehen. Die Poren weisen vorzugsweise ein lichtes Maß von 8,0 bis 20,0 µm, vorzugsweise von 10,0 bis 15 µm, auf. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, daß durch eine Druckbeaufschlagung eines solchen porösen Materials mit einem gasförmigen Medium auf der gegenüberliegenden Seite eine konstante Strömung für ein stabiles Luftkissen erzeugt werden kann. Das poröse Material filtert dabei gleichzeitig das Gas, so daß eine Verschmutzung der zu prüfenden Oberfläche vermieden wird. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Oberfläche des porösen Material spanend bearbeitet werden kann. Die erforderliche Genauigkeit der Oberfläche kann damit erreicht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Luftkissen mit gereinigter Luft erzeugt wird. Dies hat den Vorteil, daß eine Verschmutzung des Flachglases durch mit der Luft ein- oder aufgebrachte Partikel verhindert wird. Auch werden sich dann die Perforationen, das Filtermittel oder die Poren nicht so schnell zusetzen.

Es kann ein Rahmen vorgesehen sein, in dem die Platte oder mehrere Platten und/oder eine Platte mit gasdurchlässigen und gasundurchlässigen Abschnitten zur Erzeugung des Luftkissens angeordnet sind, deren dem Gegenstand zugekehrte Oberflächen in einer Ebene verlaufen, die in einem Winkel von 0° bis nahezu 90°, vorzugsweise bis 80° zur Horizontalen geneigt ist. Bei einer nahezu vertikalen Ausrichtung kann die Transporteinrichtung angetriebene und mitlaufende Walzen aufweisen, auf der das Flachglas mit der Stirnkante aufliegt. Es können aber auch angetriebenen Klemmen vorgesehen werden, die das Flachglas am Handhabungsrand klemmend halten. Auch ist es möglich, daß angetriebene und mitlaufende Räder vorgesehen sind, auf denen der Handhabungsrand bei liegendem Flachglas aufliegt.

Es ist zweckmäßig, wenn die Platten oder die einzelnen Luftkissen separat mit dem gasförmigen Medium beaufschlagbar oder erzeugbar sind. Dabei kann vorgesehen werden, daß insbesondere für das oder die Luftkissen im Bereich der Abtasteinrichtung eine Druckregelung vorgesehen ist, um eine möglichst konstante Luftströmung für ein stabiles Luftkissen zu erzeugen.

Es kann vorgesehen werden, daß die Kamera auf der dem Luftkissen abgewandten Seite des Flachglases angeordnet ist. Es kann aber auch zweckmäßig sein, wenn zumindest die Kamera der Abtasteinrichtung auf der Seite des Luftkissens angeordnet ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind wenigstens zwei Platten beabstandet zueinander und begrenzen einen Spalt, wobei die Kamera und/oder die Beleuchtungseinheit hinter oder in dem Spalt zwischen den Platten angeordnet sind. Durch den Spalt zwischen den Platten und somit der Luftkissen werden zudem definierte Strömungsverhältnisse der Luft erzeugt, so daß die Stabilität des Luftkissens dort weiter erhöht werden kann.

Es kann vorgesehen werden, daß die Kamera von wenigstens einer Beleuchtungseinheit belichtet wird, die auf der gegenüberliegenden Seite das Gegenstandes angeordnet ist. Auch ist es möglich, daß die Kamera von wenigstens einer Beleuchtungseinheit im Hellfeld und/oder im Dunkelfeld belichtet wird, die auf der gleichen Seite wie die Kamera angeordnet ist. Hierbei ist es zweckmäßig, wenn die Beleuchtung für das Hellfeld und/oder Dunkelfeld durch denselben Spalt bewirkt wird, hinter oder in dem die Kamera angeordnet ist. Weiterhin ist es günstig, wenn die Platten und/oder Wandungen des Rahmens und/oder die Begrenzungswandungen des Spalts zumindest im Bereich der Abtasteinrichtung zumindest teilweise mit einer lichtabsorbierenden Farbe oder Schicht, beispielsweise mattschwarz, versehen sind. Dadurch werden unerwünschte Reflexionen vermieden.

Selbstverständlich ist es auch möglich, in Transportrichtung mehrere Abtasteinrichtungen vorzusehen, die jeweils unterschiedliche Bereiche oder Eigenschaften des Flachglases beispielsweise auch mit unterschiedlicher Beleuchtung erfassen. Es wird ein Inspektionssystem bereitgestellt, das ein Flachglas zur Inspektion schonend berührungslos über die Abtasteinrichtung transportiert. Damit ist es auch möglich, sowohl die Abtasteinrichtung als auch die aktive Schicht auf der Seite des Luftkissen anzuordnen, ohne daß eine Gefahr einer mechanischen Beschädigung besteht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des Inspektionssystem gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Frontansicht des Inspektionssystems und

Fig. 3 die Draufsicht auf das Inspektionssystem.

Das in der Zeichnung gezeigte Inspektionssystem weist eine Vielzahl von Platten 11 auf, die von der Rückseite mit Druckluft beaufschlagbar sind. Die erforderlichen Gebläse und Gehäuse zur Verteilung der Druckluft hinter den Platten sowie die Zuführungen der Druckluft sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Die Platten 11 bestehen aus einem porösen gesinterten metallischen Material. Hiermit wird erreicht, daß durch die Poren Luft strömen kann, um ein Luftkissen 12 zum Abstützen von Gegenständen an oder auf der Oberfläche 20 zu erzeugen.

Das erzeugte Luftkissen dient zum Abstützen eines Flachglases 13, während dies durch ein nicht dargestelltes Transportmittel über eine Abtasteinrichtung gezogen wird. Die Transportbewegung erfolgt linear in Richtung des Pfeiles 14. Die Platten und somit das Luftkissen können hierbei liegend, also in einem Winkel von 0°, oder geneigt bis hin zur fast vertikalen Ausrichtung angeordnet sein. Das Transportmittel greift dabei an dem Handhabungsrand 15 des Flachglases an.

Die Platten 11 zur Erzeugung des Luftkissens 12 müssen nicht vollflächig im nicht gezeigten Maschinenrahmen angeordnet sein. Es ist ausreichend, lediglich punktuell, streifenförmig längs oder quer zur Transportrichtung derartige Platten 11 und Luftkissen 12 vorzusehen. Hierdurch werden zudem definierte Strömungsverhältnisse erreicht. Fig. 3 zeigt zur Veranschaulichung mehrere Varianten in einem Rahmen. Grundsätzlich wird ein symmetrischer oder gleichförmiger Aufbau zweckmäßig sein. Auch ist es nicht zwingend erforderlich, daß separate Platten 11 vorgesehen werden. Vielmehr kann es auch zweckmäßig sein, eine oder mehrere größere Platte mit luftundurchlässigen und luftdurchlässigen Abschnitten vorzusehen. Dann kann eine zentrale Druckluftzuführung vorgesehen werden. Das Vorsehen einzelner Platten hat den Vorteil, daß diese mit Blick auf die Größe einfacher zu Handhaben und zu bearbeiten sind.

Bei dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform umfaßt die Abtasteinrichtung mehrere Zeilenkameras 16, die das Flachglas 13 zeilenförmig erfassen. Dazu weisen zwei benachbarte Platten 11 einen Abstand auf und begrenzen einen Spalt 17 quer zur Transportrichtung 14. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Kameras 16 durch den Spalt 17 hindurchblicken. Die Platten und somit das Luftkissen erstrecken sich hier vorzugsweise über die gesamte Breite des Flachglases um eine gute und exakte Abstützung des Flachglases beim Überfahren der Abtasteinrichtung zu ermöglichen.

Es ist eine erste Beleuchtungseinheit 18 vorgesehen, die auf der dem Spalt 17 gegenüberliegende Seite die Kameras 16 im Durchlichtverfahren beleuchtet. Weiterhin ist eine zweite Beleuchtungseinheit 19 vorgesehen, die durch den Spalt 17 eine Dunkelfeldbeleuchtung der Kameras 16 bewirkt. Damit kann ein kompakter Aufbau erreicht werden, und es ist möglich, die Kameras direkt oder mit gestreutem Licht zu belichten. Damit können verschiedene Eigenschaften des Flachglases 13 geprüft werden.

Claims (18)

1. Inspektionssystem für flache, dünne Gegenstände, insbesondere für Flachgläser (13) in der Displayfertigung, mit wenigstens einer optischen Abtasteinrichtung mit wenigstens einer Kamera (16) und wenigstens einer Beleuchtungseinheit (18, 19), sowie mit wenigstens einer Transporteinrichtung, mit welcher der Gegenstand relativ zu der Abtasteinrichtung bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand zumindest im Bereich der Abtasteinrichtung auf wenigstens einem Luftkissen (12) mit definierter Dicke in einem genauen Abstand zur Abtasteinrichtung gehalten wird.

2. Inspektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftkissen durch Druckbeaufschlagung wenigstens einer perforierten Platte mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft, gebildet wird, welche Platte auf der dem Gegenstand abgekehrten Seite mit wenigstens einem Filtermittel versehen ist, das die Perforation überdeckt.

3. Inspektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftkissen (12) durch Druckbeaufschlagung wenigstens einer feinporig porösen Platte (11) mit einem gasförmigen Medium, insbesondere Luft, gebildet wird.

4. Inspektionssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feinporig poröse Platte (11) aus einem gesinterten Werkstoff besteht.

5. Inspektionssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Poren ein lichtes Maß von 8,0 bis 20,0 µm, vorzugsweise von 10,0 bis 15 µm, aufweisen.

6. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftkissen (12) mit gereinigter und insbesondere im wesentlichen partikelfreier Luft erzeugt wird.

7. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftkissen eine Dicke von 0,5 bis 2 mm, vorzugsweise von 1 mm aufweist.

8. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung den Gegenstand (13) entlang einer Zeile erfaßt und sich das Luftkissen (12) zumindest vor und hinter der Zeile im wesentlichen über die gesamte Länge der Zeile erstreckt.

9. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rahmen vorgesehen ist, in dem die Platte oder mehrere Platten (11) und/oder eine oder mehrere Platten mit gasdurchlässigen und gasundurchlässigen Bereichen zur Erzeugung des Luftkissens (12) angeordnet sind, deren dem Gegenstand zugekehrte Oberflächen in einer Ebene verlaufen, die in einem Winkel von 0° bis nahezu 90°, vorzugsweise bis 80° zur Horizontalen um eine Achse parallel zur Transportrichtung (14) geneigt ist.

10. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (11) oder die einzelnen luftdurchlässigen Bereiche einer Platte separat mit dem gasförmigen Medium beaufschlagbar sind.

11. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Platten (11) beabstandet sind und einen Spalt (17) begrenzen.

12. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Kamera (16) der Abtasteinrichtung auf der Seite des Luftkissens angeordnet ist.

13. Inspektionssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (16) und/oder die Beleuchtungseinheit (19) hinter oder in dem Spalt (17) zwischen den Platten angeordnet sind.

14. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem optisch transparenten Gegenstand die Kamera (16) von wenigstens einer Beleuchtungseinheit (18) belichtet wird, die auf der gegenüberliegenden Seite des Gegenstandes (13) angeordnet ist.

15. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (16) von wenigstens einer Beleuchtungseinheit (19) im Hellfeld belichtet wird, die auf der gleichen Seite des Gegenstandes wie die Kamera angeordnet ist.

16. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (16) von wenigstens einer Beleuchtungseinheit (19) im Dunkelfeld belichtet wird, die auf der gleichen Seite des Gegenstandes wie die Kamera angeordnet ist.

17. Inspektionssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung für eine Hellfeldbelichtung und/oder eine Dunkelfeldbelichtung der Kamera durch denselben Spalt (17) bewirkt wird, hinter oder in dem die Kamera (16) angeordnet ist.

18. Inspektionssystem nach einem der Ansprüche 2 oder 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (11) und/oder Wandungen des Rahmens und/oder die Begrenzungswandungen des Spalts (17) zumindest im Bereich der Abtasteinrichtung zumindest teilweise mit einer lichtabsorbierenden Farbe oder Schicht versehen sind.