玻璃板光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種玻璃板光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。該設(shè)備使用了數(shù)字相機(jī)和多個(gè)不同類型的照明源。該檢測(cè)設(shè)備被構(gòu)造為在執(zhí)行來自一個(gè)或多個(gè)照明源的閃光曝光的同時(shí)數(shù)字相機(jī)的物面可移動(dòng)穿過玻璃板本體。該數(shù)字相機(jī)被構(gòu)造為在玻璃板本體中的不同的曝光位置飛速捕獲多個(gè)數(shù)字檢測(cè)圖像，而不等待任何數(shù)字圖像處理發(fā)生。
【專利說明】玻璃板光學(xué)檢測(cè)設(shè)備
[0001]本申請(qǐng)要求2013年11月29日申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)N0.13 / 689，190的優(yōu)先權(quán)，在此通過參考弓I入其全文內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開涉及玻璃的光學(xué)檢測(cè)，尤其涉及具有照明和曝光控制的用于執(zhí)行玻璃板的光學(xué)檢測(cè)的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]光學(xué)顯示玻璃在玻璃生產(chǎn)線上被形成為大的板子。在被進(jìn)一步處理或被安裝于各種顯示設(shè)備中之前，該顯示玻璃需要被檢測(cè)缺陷或生產(chǎn)造成的不規(guī)則。該檢測(cè)通常是基于光學(xué)的，并且通常分為兩個(gè)步驟執(zhí)行:粗光學(xué)檢測(cè)，其覆蓋了整個(gè)玻璃板以確定那些需要被重訪以便于精細(xì)檢測(cè)的位置；和重訪光學(xué)檢測(cè)，其在粗光學(xué)檢測(cè)中所確定的位置處更仔細(xì)地觀察。
[0004]該重訪檢測(cè)是利用被稱作微型重訪站或MRS而執(zhí)行的。該MRS采集在玻璃板上有問題的位置的多個(gè)圖像。該多個(gè)圖像是在不同的照明條件下并且在多個(gè)表面處和玻璃板中不同的位置處獲得的，從而潛在的缺陷或不規(guī)則可被更容易地檢測(cè)、定位和表征。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]在線光學(xué)檢測(cè)的一個(gè)主要的考慮因素是速度。光學(xué)檢測(cè)處理中的延遲導(dǎo)致生產(chǎn)處理延時(shí)。圖像采集、曝光窗口、照明、系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)之間的相互影響最終導(dǎo)致一系列的等待和延遲相加以確保它們的操作已經(jīng)結(jié)束。在MRS的情況下，這些包括涉及改變照明源和特定環(huán)境下的圖像采集時(shí)間的時(shí)間延遲。
[0006]這種延遲會(huì)防止及時(shí)地將生產(chǎn)信息反饋至上游生產(chǎn)處理，以允許調(diào)整生產(chǎn)處理并避免識(shí)別出的缺陷的形成。使有關(guān)相機(jī)曝光和圖像傳輸相關(guān)的事件與改變光照和運(yùn)動(dòng)緊密結(jié)合的設(shè)備會(huì)是有益的。
[0007]因此，本公開的一個(gè)方面是用于捕獲玻璃板的檢測(cè)圖像的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，該玻璃板有一本體，該本體具有一厚度和前后表面。該設(shè)備包括數(shù)字相機(jī)，在檢測(cè)區(qū)域可操作地設(shè)置于鄰近玻璃板的前表面，相機(jī)具有一景深D0F，一物面和一準(zhǔn)備-采集(ready-to-acquire)時(shí)間。該設(shè)備還包括支撐該數(shù)字相機(jī)的一平臺(tái)。該平臺(tái)是可移動(dòng)的，以將物面經(jīng)過玻璃板本體中的復(fù)數(shù)η個(gè)曝光位置從玻璃板的前表面移動(dòng)到后表面。該設(shè)備還包括多個(gè)照明源，被可操作地設(shè)置以照明玻璃板的檢測(cè)區(qū)域，每個(gè)照明源都被構(gòu)造為提供與其他照明源不同類型的照明。該設(shè)備另外包括一微控制器，可操作地連接至數(shù)字相機(jī)、多個(gè)照明源和可移動(dòng)平臺(tái)。該微控制器被構(gòu)造為啟動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，也使得至少一個(gè)照明源發(fā)出復(fù)數(shù)η次閃光曝光以用于每次閃光曝光，從而該數(shù)字相機(jī)在玻璃板本體中的η個(gè)曝光位置捕獲η個(gè)數(shù)字檢測(cè)圖像，其中該可移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)發(fā)生在數(shù)字相機(jī)的準(zhǔn)備-采集時(shí)間內(nèi)。[0008]在下面的詳細(xì)說明部分將給出另外的特征和優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說從說明書將部分顯而易見，或者通過此處所寫的說明書和權(quán)利要求書以及所附的附圖實(shí)踐實(shí)施例而被部分認(rèn)識(shí)。應(yīng)當(dāng)理解，上述簡略說明和接下來的詳細(xì)說明都僅僅是示范性的，以及試圖提供一個(gè)概述或框架以理解權(quán)利要求的本質(zhì)和特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖被包含，以提供進(jìn)一步理解，并被結(jié)合進(jìn)本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。這些附圖示出一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例，并與詳細(xì)說明一起用于解釋不通的實(shí)施例的原理和操作。因而，通過以下詳細(xì)說明，結(jié)合附圖將更全面地理解本公開，其中:
[0010]圖1和圖2是示例性的光學(xué)檢測(cè)站的示意圖，該檢測(cè)站包括一光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，該設(shè)備可操作地相對(duì)于待檢測(cè)其缺陷的玻璃板放置；
[0011]圖3是光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0012]圖4是光學(xué)檢測(cè)設(shè)備和正被檢測(cè)的玻璃板的側(cè)視圖，示出了光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的視場(chǎng)FOV和位于正被檢測(cè)的玻璃板的檢測(cè)區(qū)域中的缺陷；
[0013]圖5是玻璃板的正視圖，示出了視場(chǎng)FOV和正被檢測(cè)的玻璃板的檢測(cè)區(qū)域；
[0014]圖6是光學(xué)檢測(cè)設(shè)備主控制器以及主控制器所連接的主要部件的示意圖；以及
[0015]圖7和圖8是使用光學(xué)檢測(cè)設(shè)備獲得示意性的數(shù)字檢測(cè)圖像的示例性的順序，圖8示出了示例性的缺陷是如何將它自己顯示出來的，由于在獲得圖像時(shí)其隨著深入玻璃本體的距離而變化。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在詳細(xì)參考本公開的各個(gè)實(shí)施例，各個(gè)實(shí)施例的例子在附圖中示出。只要有可能，相同或類似的參考數(shù)字和符號(hào)在全部圖中用于指相同或類似的部件。這些圖不一定成比例，而本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這些圖已經(jīng)被簡化以示出本公開的關(guān)鍵方面。
[0017]下述權(quán)利要求被納入并構(gòu)成詳細(xì)說明的一部分。
[0018]此處提及的任何出版物或?qū)＠墨I(xiàn)的全部內(nèi)容均通過參考加入本文。
[0019]為了參考在一些附圖中示出了笛卡爾坐標(biāo)，這些笛卡爾坐標(biāo)并不用于限定方向或取向。
[0020]圖1和圖2是一示例性的光學(xué)檢測(cè)站8的示意圖，該檢測(cè)站包括一光學(xué)檢測(cè)設(shè)備(“設(shè)備”)10，該設(shè)備可操作地相對(duì)于待檢測(cè)其缺陷的玻璃板20放置。光學(xué)檢測(cè)設(shè)備10是上述的MRS的一個(gè)例子。圖3是設(shè)備10的示例性結(jié)構(gòu)的俯視圖。設(shè)備10包括被設(shè)置于可移動(dòng)平臺(tái)18上的外殼12，該可移動(dòng)平臺(tái)18可在由參考笛卡爾坐標(biāo)示出的三個(gè)維度上移動(dòng)。外殼12具有一前端16。圖3示出了外殼12中的電路板17，其在一個(gè)示例中包括至少部分下述的不同的電子元件。
[0021]圖4是設(shè)備10和正被檢測(cè)的玻璃板20的示意性側(cè)視圖，示出了光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的視場(chǎng)FOV和位于玻璃板的檢測(cè)區(qū)域25中的缺陷27。圖5是玻璃板20的正視圖，示出了視場(chǎng)FOV和玻璃板的檢測(cè)區(qū)域25。
[0022]玻璃板20具有一本體21，其定義了一前表面22和一后表面24。檢測(cè)區(qū)域25是在玻璃板本體21中的一體積(volume)，且在一個(gè)示例中由X-Y平面中的視場(chǎng)FOV和Z-方向的玻璃厚度THz限定。這是由于缺陷27可以處于玻璃板20的前表面22和后表面24之間的任意位置，且還可以處于前或后表面上或者可從前或后表面上延伸至本體21內(nèi)。
[0023]參照?qǐng)D1至5，玻璃板20由支撐裝置44可操作地支撐于鄰近設(shè)備10的前端16處，且在X-Y平面內(nèi)沿著設(shè)備軸Al。玻璃板本體21的厚度THz基本為一常數(shù)，且在一示例中在從幾毫米到少于0.1mm的范圍內(nèi)。在一個(gè)示例中，設(shè)備軸Al和玻璃板20的前表面22成一直角。在一個(gè)示例中，通過以真空限制玻璃板且?guī)?dòng)玻璃板在氣墊(未示出)上浮動(dòng)，支撐裝置44在后表面24處保持玻璃板20。
[0024]漫射體30和反射鏡32也被沿著軸Al且在X-Y平面內(nèi)放置，該漫射體處于鄰近反射鏡且在反射鏡和玻璃板20的后表面24之間的位置。漫射體30靠著反射鏡32而放置。漫射體30和反射鏡32的組合限定了一反射漫射器(reflective diffuser)34。該反射漫射器34離本體21的后表面24間隔了約90mm的距離DcL
[0025]尤其參照?qǐng)D1，設(shè)備10包括一數(shù)字相機(jī)(“相機(jī)”)50，其具有一前端52以及一沿著設(shè)備軸Al (即，與之同軸)的相機(jī)軸A2。相機(jī)50包括成像透鏡56，其中兩個(gè)以示例的方式示出。透鏡56中的每一個(gè)都可以由一個(gè)或多個(gè)透鏡元件或光學(xué)元件組成。相機(jī)50還包括圖像傳感器58，例如CMOS傳感器或CCD陣列，其將由透鏡56形成的圖像數(shù)字化以形成數(shù)字圖像。圖像傳感器58的一個(gè)示例性的分辨率在5百萬像素到8百萬像素的范圍內(nèi)。
[0026]如下面將更詳細(xì)的描述的，相機(jī)50捕獲數(shù)字圖像作為檢測(cè)圖像，即，它們可被重現(xiàn)(例如，顯示以供用戶看到或計(jì)算機(jī)處理)以描述示于一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)圖像中的任何缺陷27。這些數(shù)字圖像在下文中被稱作“數(shù)字檢測(cè)圖像”。
[0027]參照?qǐng)D4和5，相機(jī)50具有一視場(chǎng)F0V，其在某種程度上限定了玻璃板20上的檢測(cè)區(qū)域25。在一個(gè)示例中，視場(chǎng)FOV大約為3，296mmX2，472mm，從而圖像傳感器58的I個(gè)像素代表在檢測(cè)區(qū)域25中的玻璃板20的約I μ m。相機(jī)50的一個(gè)示例性的圖像捕獲率在從約8幀每秒(fps)到17fps(125毫秒(ms)到58ms)的范圍內(nèi)，曝光時(shí)間δ T的范圍為從8ms到22ms。在一個(gè)典型的目視系統(tǒng)中，從曝光到在存儲(chǔ)器中可獲得該圖像的時(shí)間是大約上百毫秒，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于幀頻。然而，該設(shè)備的相機(jī)50在準(zhǔn)備-采集時(shí)間Tka為下一次曝光做準(zhǔn)備，該時(shí)間基本上與幀頻相等，且運(yùn)動(dòng)(motion)子系統(tǒng)能在一次曝光結(jié)束的時(shí)候立刻致動(dòng)(engage)以準(zhǔn)備下一次曝光。
[0028]一個(gè)示例性的相機(jī)50通過以太網(wǎng)貓(Ethernet Cat) 6具有240MB / s的數(shù)據(jù)傳輸速率。相機(jī)50被構(gòu)造為在一定波長范圍內(nèi)成像，例如，在可見光譜范圍內(nèi)的波長或波帶。在一個(gè)示例中，相機(jī)50具有約為25微米至約100微米的景深D0F。景深DOF是從具有一軸上位置AP的物面OP測(cè)得的。缺陷27在玻璃板20的本體21中的檢測(cè)區(qū)域25中示出。在圖4中，物面OP被示出為與缺陷27 —致。
[0029]設(shè)備10還包括多個(gè)照明源70 (也可參見圖6)，圖中示出了具有四個(gè)這種照明源，以70A至70D進(jìn)行識(shí)別。第一照明源70A發(fā)出具有第一波長λ i的光72A，例如綠光，例如波長范圍為520nm和530nm之間的光。分光兀件56b沿著相機(jī)軸A2被置于兩個(gè)透鏡兀件56之間，且被用于沿著相機(jī)軸將光72A導(dǎo)向玻璃板20。
[0030]第二照明源70B發(fā)出具有第二波長λ2的光72B，例如紅光，例如波長范圍為615nm和63Inm之間的光。此外，在一個(gè)示例中，第二照明源70B被構(gòu)造為光72B被漫射器34散射且形成散射光72AS，其限定了在相機(jī)的視場(chǎng)中對(duì)玻璃板20的梯度照明。[0031]第三照明源70C發(fā)出具有第三波帶Λ λ3的光72C，例如白光，例如，在約400nm和約750nm之間可見波長范圍內(nèi)的光。第三照明源70C被構(gòu)造為以相對(duì)于相機(jī)50的第一入射角為玻璃板20提供第一暗場(chǎng)照明。
[0032]第四照明源70D發(fā)出具有第四波帶Λ λ4的光72D，例如白光，例如，在約400nm和約750nm之間可見波長范圍內(nèi)的光。在一個(gè)示例中，Λλ3=Λλ4。第四照明源70D被構(gòu)造為以相對(duì)于相機(jī)50的第二入射角為玻璃板20提供第二暗場(chǎng)照明。
[0033]從而，在一個(gè)示例中，每個(gè)照明源70都是不同類型的照明源，其中每一個(gè)都提供與其他的照明源不同類型的照明。在另一個(gè)示例中，例如如圖1和6所示，照明源70中的兩個(gè)照明源提供相同類型的照明，但具有不同的結(jié)構(gòu)。例如，兩個(gè)暗場(chǎng)照明源70C和70D可相對(duì)于玻璃板20的表面法線N具有不同的入射角913和Qd(圖1)。
[0034]在圖6所示的一個(gè)示例性的實(shí)施例中(在下文中介紹并論述)，一個(gè)或多個(gè)照明源70包括發(fā)光二極管(LED) 71，其發(fā)出相應(yīng)波長或波帶的光72。
[0035]再次參考圖1，設(shè)備10還包括發(fā)出對(duì)準(zhǔn)光92的對(duì)準(zhǔn)照明源90。在一個(gè)示例中，對(duì)準(zhǔn)照明源90包括激光。對(duì)準(zhǔn)照明源90被構(gòu)造為對(duì)準(zhǔn)光92為相機(jī)50提供對(duì)準(zhǔn)參照，從而可以確定玻璃板20和反射鏡32相對(duì)于參照位置RP的位置。在一個(gè)示例中，參照位置RP具有(x,y,z)坐標(biāo)(xK, yK, ζκ),其中xK, yK, ζκ是三個(gè)空間參照坐標(biāo)。在一個(gè)示例中(xK，yK，zK) = (0,0,0)。
[0036]照明源70和對(duì)準(zhǔn)照明源90被電連接至控制器100，該控制器被構(gòu)造為控制這些元件的操作以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)方法，如下所述。
[0037]參照?qǐng)D1和2，光學(xué)檢測(cè)站8包括外部控制器200，相機(jī)電源150，照明源電源170和對(duì)準(zhǔn)照明源以及微控制器電源190，所有的這些都被可操作地連接至設(shè)備10。在一個(gè)示例中，所有或部分這些元件被設(shè)置于存儲(chǔ)單元(例如，機(jī)架，柜子，等等)210中。外部控制器200可被連接至外部設(shè)備214，例如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫，其提供初始監(jiān)測(cè)信息給外部控制器。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，該信息被用于控制玻璃板20的光學(xué)檢測(cè)，如同由設(shè)備10執(zhí)行的，且尤其用于確定檢測(cè)區(qū)域25。
[0038]光學(xué)檢測(cè)站8還包括電機(jī)編碼器220和精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222。電機(jī)編碼器220被電連接至控制器100和精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222。精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222被可操作地連接至可移動(dòng)平臺(tái)18，且被構(gòu)造為使得可移動(dòng)平臺(tái)以非常精確的增量移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)224被可操作地連接至外部控制器200和電機(jī)編碼器220以及精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222，并被用于處理后兩個(gè)元件的操作。圖1示出了平臺(tái)18處于距玻璃板20的前表面22參照距離Z0的位置。
[0039]電機(jī)編碼器220被構(gòu)造為輔助控制精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222的操作，并對(duì)控制器100提供電機(jī)位置(例如，傳動(dòng)軸或轉(zhuǎn)子位置)的精確測(cè)量。電機(jī)編碼器220包括Z-軸電機(jī)編碼器220Z (參見圖6)，其允許精確得知并相對(duì)于參照位置RP控制可移動(dòng)平臺(tái)18 (進(jìn)而是設(shè)備10)的Z-位置。
[0040]在一個(gè)示例中，精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222被構(gòu)造為提供可移動(dòng)平臺(tái)18的連續(xù)運(yùn)動(dòng)或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)示例中，精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222在由一個(gè)或更多的照明源70曝光過程中不會(huì)停下來然后再次啟動(dòng)以移動(dòng)到下次曝光的位置。精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222可以以離散的增量(discrete increment)移動(dòng)平臺(tái)18,但是這些增量相對(duì)于曝光之間的距離是非常小的,如下面將解釋的。從而，事實(shí)上，當(dāng)精確驅(qū)動(dòng)電機(jī)222被打開時(shí)平臺(tái)18的運(yùn)動(dòng)被認(rèn)為是連續(xù)的，即使嚴(yán)格說來它也許是以極小的增量(“微增量”)在移動(dòng)。該極小的增量由Z-由電機(jī)編碼器220Z記錄。
[0041]在另一個(gè)實(shí)施例中，平臺(tái)18開始并停止，該平臺(tái)通常在離散位置處停止之前移動(dòng)許多微增量。兩個(gè)主要的操作方法，也就是連續(xù)操作和遞增(或階梯)操作，在下面將更詳細(xì)的描述。
[0042]圖6是設(shè)備10的原理圖，其示出了控制器100的更多的細(xì)節(jié)?？刂破?00包括微控制器250，其被可操作地連接至LED驅(qū)動(dòng)元件76A至76D，它們被順序電連接至照明源70A至70D。在一個(gè)示例中，LED驅(qū)動(dòng)元件76A至76D,每個(gè)LED驅(qū)動(dòng)元件都包括分離的電流監(jiān)控器和光隔離器(未示出)。在一個(gè)示例中，LED驅(qū)動(dòng)元件76的一個(gè)典型的LED驅(qū)動(dòng)器是National Instruments 公司的 LED 驅(qū)動(dòng)器部分 #LM3433。
[0043]微控制器250包括處理器252、存儲(chǔ)器254和輸入/輸出外部設(shè)備(未不出)。微控制器250可被編程以執(zhí)行此處描述的方法。在一個(gè)示例中，微控制器250可通過外部控制器200進(jìn)行編程，且在存儲(chǔ)器254和處理器252中從外部控制器接收并存儲(chǔ)指令和信息。處理器252和存儲(chǔ)器254構(gòu)成計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)，以存儲(chǔ)上述的用于執(zhí)行此處公開的光學(xué)檢測(cè)方法的指令。外部控制器200還包括計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)(未示出)，用于存儲(chǔ)在設(shè)備10的操作過程中所使用的指令。
[0044]每個(gè)照明源70都包括相應(yīng)的LED71，例如，LED71A至71D。LED驅(qū)動(dòng)器76A至76D被電連接至照明源電源170，通過LED驅(qū)動(dòng)器最終提供高電流電能給相應(yīng)的LED71A至71D。照明源70A至70D包括電連接至微控制器250的各自的溫度傳感器78A至78D，且被構(gòu)造為監(jiān)控LED71A至71D中各自的溫度。在一個(gè)示例中，溫度傳感器78A至78D是熱敏電阻。在來自相機(jī)50的曝光信號(hào)的最初幾微秒中，微控制器250可設(shè)置用于特定曝光的照明的實(shí)際組合和持續(xù)時(shí)間。從而，不需要用于照明電源的改變的延遲(即，調(diào)節(jié)時(shí)間)，這意味著節(jié)省了潛在的每次變化幾百毫秒。
[0045]控制器100還包括相機(jī)輸入/輸出(I / O)元件54，其可操作地連接至微控制器250,相機(jī)50和相機(jī)電源150。相機(jī)I/O兀件54處理相機(jī)50和微控制器250之間的數(shù)據(jù)通信，也處理從相機(jī)電源150到相機(jī)的電流。對(duì)準(zhǔn)照明源和微控制器電源190可操作地連接至微控制器250，且對(duì)微控制器和對(duì)準(zhǔn)照明源90提供電力。
[0046]控制器100還包括I / O元件202，其被連接至外部控制器200和微控制器250。I / O元件202在外部控制器200和微控制器250之間交接著串行和并行信息。控制器100還包括USB接口 206，用于利用外部控制器200給微控制器250編程。
[0047]控制器100還包括獨(dú)立的編碼器接口元件240，其位于微控制器250和外部Z軸電機(jī)編碼器220Z之間。分離的編碼器接口元件240用于防止不規(guī)則信號(hào)到達(dá)微控制器250。
[0048]操作方法
[0049]在設(shè)備10的操作中，外部控制器200用關(guān)于靜止時(shí)相機(jī)50拍攝的圖像序列和運(yùn)動(dòng)時(shí)拍攝的圖像序列的信息來初始化微控制器250。該信息包括照明源的亮度、持續(xù)時(shí)間和組合。對(duì)于特定的檢測(cè)，外部控制器200從外部設(shè)備214接收關(guān)于玻璃板20的一般的(粗調(diào))檢測(cè)的信息。外部控制器200通過可移動(dòng)平臺(tái)18引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)224將設(shè)備10定位至通過粗調(diào)檢測(cè)確定的玻璃板20的圖像檢測(cè)區(qū)域25。
[0050]運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)224接著指示外部控制器200檢測(cè)區(qū)域25已被確定且已處于視場(chǎng)FOV中，其中玻璃板20的前表面22在相機(jī)50的景深DOF中。然后，外部控制器200發(fā)送一信號(hào)至控制器100以激活至少一個(gè)照明源70，且相機(jī)50在檢測(cè)區(qū)域25捕獲玻璃板20的前表面22的第一圖像。在一個(gè)示例中，當(dāng)準(zhǔn)備好捕獲新的圖像時(shí)，相機(jī)50通知控制器100，且控制器100將該信息傳送到外部控制器200。
[0051]在一個(gè)示例中，外部控制器200設(shè)置照明裝置且命令控制器100在檢測(cè)區(qū)域25上捕獲玻璃板20的前表面22的第二圖像，其中利用了與第一圖像中使用的不同的由一個(gè)或多個(gè)照明源70發(fā)出的照明光?；蛘?，外部控制器200設(shè)置控制器100，將一個(gè)照明配置用于前表面22待拍攝的兩個(gè)圖像。然后，一旦運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)224確認(rèn)運(yùn)動(dòng)結(jié)束，外部控制器200命令控制器通過激活相機(jī)50和特定的照明源70采集一對(duì)圖像。
[0052]然后，相機(jī)50指示曝光結(jié)束。微控制器250接著向外部控制器200發(fā)出控制信號(hào)，其引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)224初始化Z軸運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)位置的改變從Z軸電機(jī)編碼器220Z經(jīng)獨(dú)立的編碼器接口元件240傳輸?shù)轿⒖刂破?50。當(dāng)圖像數(shù)據(jù)從相機(jī)50被傳輸?shù)酵獠靠刂破?00時(shí)，位置發(fā)生變化，從而在執(zhí)行測(cè)量時(shí)只有最小的延遲。
[0053]如上所述，在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，平臺(tái)18在Z方向以恒定的速度V，例如Imm / s至2_ / s運(yùn)動(dòng)。Z軸電機(jī)編碼器220Z通過運(yùn)動(dòng)的微增量精確追蹤平臺(tái)18的運(yùn)動(dòng)，且將該信息傳送至微控制器250。微控制器250還引起相機(jī)50和一個(gè)或多個(gè)照明源70被激活以隨著進(jìn)入玻璃板本體21的距離z來執(zhí)行玻璃板20的的曝光E。
[0054]當(dāng)平臺(tái)18在Z方向持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生曝光E。一個(gè)或多個(gè)照明源70被微控制器250激活，以提供一系列的“閃光”曝光E，在一個(gè)實(shí)例中，其具有在約1.5ms至約6ms之間的持續(xù)時(shí)間δ to對(duì)于3ms持續(xù)時(shí)間些的閃光曝光E以及Imm / s的z方向的平臺(tái)速度V,在曝光過程中物面移動(dòng)dz=v.δ t=(lmm / s) (3ms) =3微米。該距離很好地處于相機(jī)50的景深DOF中。在一個(gè)示例中，景深DOF在20微米至50微米的范圍內(nèi)，而在另一個(gè)示例中，則在25微米至40微米范圍內(nèi)。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，V.St〈D0F，在另一個(gè)示例性的實(shí)施例中，V.δ t〈k.D0F，其中 0.l〈k〈0.75。
[0055]在上述另一個(gè)實(shí)施例中，平臺(tái)18停止以執(zhí)行曝光。該方法基于相機(jī)50需要上述的兩次曝光之間的準(zhǔn)備-采集時(shí)間Tea,從而圖像傳感器58獲得的數(shù)據(jù)可被傳輸，且圖像傳感器可感應(yīng)下一幅圖像。從而該準(zhǔn)備-采集時(shí)間Tea是時(shí)間DTe的值，該時(shí)間DTe是曝光之間在相機(jī)50準(zhǔn)備好采集另一個(gè)圖像，即進(jìn)行另一次曝光之前必須等待的時(shí)間。在某些情況下，平臺(tái)可以在準(zhǔn)備-采集時(shí)間Tea過去之前到達(dá)指定的曝光位置。在這種情況下，平臺(tái)18在指定的曝光位置停止，且在準(zhǔn)備-采集時(shí)間Tea過去之后(即，緊隨其后或盡可能快的隨后)相機(jī)50進(jìn)行曝光，然后平臺(tái)再次開始移動(dòng)以帶動(dòng)相機(jī)到達(dá)下一個(gè)指定曝光位置。
[0056]應(yīng)當(dāng)注意，在移動(dòng)平臺(tái)18的過程中沒有因?yàn)閺膱D像傳感器58傳輸圖像數(shù)據(jù)而延遲。僅有的在進(jìn)行曝光以捕獲數(shù)字圖像中的延遲是相機(jī)50的準(zhǔn)備-采集時(shí)間TKA。換句話說，設(shè)備10可以盡可能快的操作，因?yàn)闇?zhǔn)備-采集時(shí)間Tka是僅有的確定設(shè)備的最快測(cè)量速度的基本的限定因素。
[0057]微控制器250可被編程，以隨著進(jìn)入玻璃板本體21的距離z，使用一個(gè)或多個(gè)照明源70執(zhí)行基本上任意順序的曝光以用于每次曝光，每次曝光都是玻璃板本體21中的距離z的函數(shù)。其結(jié)果是一系列的η捕獲數(shù)字檢測(cè)圖像DI (即，DI1, DI2, DIn)，該圖像用于從一個(gè)或多個(gè)照明源70選擇曝光E (E1, E2, En)穿過玻璃板本體21，作為η個(gè)位置的距離ζ (ζ1； ζ2,Zn)的函數(shù)，如圖7所示。一個(gè)示例性的數(shù)字η是在從1至32的范圍內(nèi)的。曝光之間的時(shí)間是AtE，每次曝光的時(shí)間是St。應(yīng)該注意，St不需要每次曝光都相等，且所有的曝光的都相等的情形是特殊情況。給定的曝光開始的時(shí)間是tE。兩次曝光之間的物理距離是Δ Z。
[0058]對(duì)于具有THz=700微米厚度的玻璃板20的例子，典型的數(shù)值η是10。由于發(fā)生曝光E的時(shí)間^可被改變，相鄰曝光之間的距離ΔZ可被改變。從而，數(shù)字檢測(cè)圖像DI不需要與玻璃板本體21中的均勻間隔ζ位置聯(lián)系在一起。此外，設(shè)備10可被操作，以執(zhí)行用于給定順序的曝光E的連續(xù)的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)和步進(jìn)的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合。在一個(gè)示例中，被捕獲的數(shù)字檢測(cè)圖像DI的數(shù)值在從2至32的范圍內(nèi)。
[0059]從而，在一個(gè)示例性的使用設(shè)備10的檢測(cè)方法中，如上所述，該設(shè)備捕獲玻璃板20的前表面22的兩個(gè)數(shù)字檢測(cè)圖像DI。第一數(shù)字圖像DI是使用從照明源70Α發(fā)出的同軸照明的曝光捕獲的。使用基于來自照明源70Β和反射漫射器34的傾斜照明與暗場(chǎng)照明源70C和70D的組合的曝光，來捕獲第二數(shù)字圖像DI。
[0060]平臺(tái)18接著被移動(dòng)，從而相機(jī)焦點(diǎn)被移動(dòng)進(jìn)玻璃板本體21，且采集附加的數(shù)字圖像DI。在一個(gè)示例中，使用來自照明源70Β和反射漫射器34的傾斜照明與暗場(chǎng)照明源70C和70D的組合，在6個(gè)不同的玻璃板本體21中的深度(距離)處采集數(shù)字圖像DI。最終，使用基于來自照明源70Β和反射漫射器34的傾斜照明以及暗場(chǎng)照明源70C和70D的組合的曝光，在玻璃板20的后表面24捕獲了數(shù)字圖像DI。后表面24的附加的數(shù)字圖像DI是使用從照明源70Α發(fā)出的同軸照明的曝光捕獲的。
[0061]圖8示出了檢測(cè)區(qū)域25的九個(gè)數(shù)字檢測(cè)圖像從DI1至DI9的示意性的示例的順序，示出了缺陷27是如何在大量的數(shù)字檢測(cè)圖像中顯露出來的，這些圖像順序穿過橫截該缺陷的Z位置。此處描述的光學(xué)檢測(cè)方法的一方面包括回顧多個(gè)數(shù)字檢測(cè)圖像DI以表征缺陷27。該表征包括位置、尺寸、深度、形狀和類型中的至少一個(gè)。具有不透明或透明特征的缺陷27的類型包括但不局限于刮痕、氣泡、夾雜物、表面異物(onclusion)和表面不均勻。在圖8所示的例子中，缺陷27是氣泡的形式，且數(shù)字圖像DI從數(shù)字圖像DI2至DI6出入聚焦，其中DI4表示最佳聚焦位置。
[0062]上述操作設(shè)備10的方法不需要在移動(dòng)平臺(tái)18之前存儲(chǔ)數(shù)字檢測(cè)圖像DI。相反，這些數(shù)字檢測(cè)圖像DI是在平臺(tái)18的移動(dòng)過程中或在少于準(zhǔn)備-采集時(shí)間Tka的時(shí)間內(nèi)結(jié)束其移動(dòng)時(shí)飛速捕獲的。該“飛速”數(shù)字圖像捕獲方法利用了快速變化照明，使用了傳統(tǒng)的停止和拍攝步驟所需時(shí)間的三分之一，因其等待數(shù)字圖像被存入存儲(chǔ)器254。檢測(cè)循環(huán)時(shí)間的潛在的減少量是每個(gè)玻璃板20約為7秒，假設(shè)每個(gè)玻璃板平均需要3次重訪檢測(cè)。這代表著在檢測(cè)大量的玻璃板20時(shí)能充分節(jié)省時(shí)間。
[0063]在測(cè)量過程(即，穿過玻璃板本體21捕獲數(shù)字檢測(cè)圖像DI)中，溫度傳感器78測(cè)量相應(yīng)的LED的溫度，并將有代表性的溫度信號(hào)發(fā)送至微控制器250。這允許了外部控制器200提醒操作者在發(fā)生故障之前留意潛在的維護(hù)需求或錯(cuò)誤。
[0064]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以對(duì)此處所披露的本公開的優(yōu)選實(shí)施例作出各種修改，而不會(huì)脫離所附的權(quán)利要求書定義的本公開的精神和范圍。因此，只要修改和變型落在所附權(quán)利要求的范圍及其等同范圍中，則本公開覆蓋這些修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，用于捕獲玻璃板的檢測(cè)圖像，該玻璃板具有一本體，該本體具有一厚度和前后表面，其特征在于，所述光學(xué)檢測(cè)設(shè)備包括: 一數(shù)字相機(jī)，在檢測(cè)區(qū)域可操作地設(shè)置于鄰近玻璃板的前表面，相機(jī)具有一景深DOF、一物面和一準(zhǔn)備-采集時(shí)間； 一平臺(tái)，支撐該數(shù)字相機(jī)，該平臺(tái)可移動(dòng)，以將物面經(jīng)過玻璃板本體中的復(fù)數(shù)η個(gè)曝光位置從玻璃板的前表面移動(dòng)到后表面； 多個(gè)照明源，被可操作地設(shè)置以照明玻璃板的檢測(cè)區(qū)域，每個(gè)照明源都被構(gòu)造為提供與其他照明源不同類型的照明；和 一微控制器，可操作地連接至數(shù)字相機(jī)、多個(gè)照明源和可移動(dòng)平臺(tái)，該微控制器被構(gòu)造為啟動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，也使得至少一個(gè)照明源發(fā)出復(fù)數(shù)η次閃光曝光以用于每次閃光曝光，從而該數(shù)字相機(jī)在玻璃板本體中的η個(gè)曝光位置捕獲η個(gè)數(shù)字檢測(cè)圖像，其中該可移動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)發(fā)生在數(shù)字相機(jī)的準(zhǔn)備-采集時(shí)間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，其中微控制器被構(gòu)造為使可移動(dòng)平臺(tái)以速度V移動(dòng)連續(xù)穿過一個(gè)或多個(gè)曝光位置，其中該閃光曝光在一個(gè)或多個(gè)曝光位置具有St的持續(xù)時(shí)間，且其中 V.δ t〈k.DOF, 0.l〈k〈0.75。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，其中微控制器被構(gòu)造為在選定的曝光位置處執(zhí)行相應(yīng)的閃光曝光之前使可移動(dòng)平臺(tái)在選定的曝光位置停止以等待準(zhǔn)備-采集時(shí)間過去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，還包括: 一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可操作地連接至可移動(dòng)平臺(tái)，且經(jīng)由電機(jī)編碼器可操作地連接至微控制器，該可移動(dòng)平臺(tái)被構(gòu)造為使相機(jī)的物面移動(dòng)，且該電機(jī)編碼器被構(gòu)造為向微控制器提供電機(jī)信息，其中該微控制器被構(gòu)造為相對(duì)于參考位置決定玻璃本體中的η個(gè)物面的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，還包括一外部控制器，可操作地連接至微控制器，并且被構(gòu)造為控制微控制器的操作。
【文檔編號(hào)】G01N21/958GK203688465SQ201320897396
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月29日
【發(fā)明者】W·J·弗納斯 申請(qǐng)人:康寧股份有限公司