玻璃板光學(xué)檢測設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種玻璃板光學(xué)檢測設(shè)備。該設(shè)備使用了數(shù)字相機(jī)和多個不同類型的照明源。該檢測設(shè)備被構(gòu)造為在執(zhí)行來自一個或多個照明源的閃光曝光的同時數(shù)字相機(jī)的物面可移動穿過玻璃板本體。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數(shù)字檢測圖像，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)檢測設(shè)備
[0001]本申請要求2013年11月29日申請的美國專利申請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，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)檢測的光學(xué)檢測設(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缺陷或生產(chǎn)造成的不規(guī)則。該檢測通常是基于光學(xué)的，并且通常分為兩個步驟執(zhí)行:粗光學(xué)檢測，其覆蓋了整個玻璃板以確定那些需要被重訪以便于精細(xì)檢測的位置；和重訪光學(xué)檢測，其在粗光學(xué)檢測中所確定的位置處更仔細(xì)地觀察。
[0004]該重訪檢測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圖像。該多個圖像是在不同的照明條件下并且在多個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、定位和表征。
實用新型內(nèi)容
[0005]在線光學(xué)檢測的一個主要的考慮因素是速度。光學(xué)檢測處理中的延遲導(dǎo)致生產(chǎn)處理延時。圖像采集、曝光窗口、照明、系統(tǒng)中的運動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)境下的圖像采集時間的時間延遲。
[0006]這種延遲會防止及時地將生產(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動緊密結(jié)合的設(shè)備會是有益的。
[0007]因此，本公開的一個方面是用于捕獲玻璃板的檢測圖像的光學(xué)檢測設(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)時間。該設(shè)備還包括支撐該數(shù)字相機(jī)的一平臺。該平臺是可移動的，以將物面經(jīng)過玻璃板本體中的復(fù)數(shù)η個曝光位置從玻璃板的前表面移動到后表面。該設(shè)備還包括多個照明源，被可操作地設(shè)置以照明玻璃板的檢測區(qū)域，每個照明源都被構(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)、多個照明源和可移動平臺。該微控制器被構(gòu)造為啟動平臺的運動，也使得至少一個照明源發(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個曝光位置捕獲η個數(shù)字檢測圖像，其中該可移動平臺的運動發(fā)生在數(shù)字相機(jī)的準(zhǔn)備-采集時間內(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，并且對那些本領(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踐實施例而被部分認(rèn)識。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。這些附圖示出一個或更多個實施例，并與詳細(xì)說明一起用于解釋不通的實施例的原理和操作。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)檢測站的示意圖，該檢測站包括一光學(xué)檢測設(shè)備，該設(shè)備可操作地相對于待檢測其缺陷的玻璃板放置；
[0011]圖3是光學(xué)檢測設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu)的俯視圖；
[0012]圖4是光學(xué)檢測設(shè)備和正被檢測的玻璃板的側(cè)視圖，示出了光學(xué)檢測設(shè)備的視場FOV和位于正被檢測的玻璃板的檢測區(qū)域中的缺陷；
[0013]圖5是玻璃板的正視圖，示出了視場FOV和正被檢測的玻璃板的檢測區(qū)域；
[0014]圖6是光學(xué)檢測設(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)檢測設(shè)備獲得示意性的數(shù)字檢測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，由于在獲得圖像時其隨著深入玻璃本體的距離而變化。
【具體實施方式】
[0016]現(xiàn)在詳細(xì)參考本公開的各個實施例，各個實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)檢測站8的示意圖，該檢測站包括一光學(xué)檢測設(shè)備(“設(shè)備”)10，該設(shè)備可操作地相對于待檢測其缺陷的玻璃板20放置。光學(xué)檢測設(shè)備10是上述的MRS的一個例子。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)置于可移動平臺18上的外殼12，該可移動平臺18可在由參考笛卡爾坐標(biāo)示出的三個維度上移動。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和正被檢測的玻璃板20的示意性側(cè)視圖，示出了光學(xué)檢測設(shè)備的視場FOV和位于玻璃板的檢測區(qū)域25中的缺陷27。圖5是玻璃板20的正視圖，示出了視場FOV和玻璃板的檢測區(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。檢測區(qū)域25是在玻璃板本體21中的一體積(volume)，且在一個示例中由X-Y平面中的視場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]參照圖1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。在一個示例中，通過以真空限制玻璃板且?guī)硬ＡО逶跉鈮|(未示出)上浮動，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]尤其參照圖1，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，其中兩個以示例的方式示出。透鏡56中的每一個都可以由一個或多個透鏡元件或光學(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)字圖像作為檢測圖像，即，它們可被重現(xiàn)(例如，顯示以供用戶看到或計算機(jī)處理)以描述示于一個或多個檢測圖像中的任何缺陷27。這些數(shù)字圖像在下文中被稱作“數(shù)字檢測圖像”。
[0027]參照圖4和5，相機(jī)50具有一視場F0V，其在某種程度上限定了玻璃板20上的檢測區(qū)域25。在一個示例中，視場FOV大約為3，296mmX2，472mm，從而圖像傳感器58的I個像素代表在檢測區(qū)域25中的玻璃板20的約I μ m。相機(jī)50的一個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)，曝光時間δ T的范圍為從8ms到22ms。在一個典型的目視系統(tǒng)中，從曝光到在存儲器中可獲得該圖像的時間是大約上百毫秒，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于幀頻。然而，該設(shè)備的相機(jī)50在準(zhǔn)備-采集時間Tka為下一次曝光做準(zhǔn)備，該時間基本上與幀頻相等，且運動(motion)子系統(tǒng)能在一次曝光結(jié)束的時候立刻致動(engage)以準(zhǔn)備下一次曝光。
[0028]一個示例性的相機(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測得的。缺陷27在玻璃板20的本體21中的檢測區(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還包括多個照明源70 (也可參見圖6)，圖中示出了具有四個這種照明源，以70A至70D進(jìn)行識別。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)的視場中對玻璃板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)造為以相對于相機(jī)50的第一入射角為玻璃板20提供第一暗場照明。
[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。在一個示例中，Λλ3=Λλ4。第四照明源70D被構(gòu)造為以相對于相機(jī)50的第二入射角為玻璃板20提供第二暗場照明。
[0033]從而，在一個示例中，每個照明源70都是不同類型的照明源，其中每一個都提供與其他的照明源不同類型的照明。在另一個示例中，例如如圖1和6所示，照明源70中的兩個照明源提供相同類型的照明，但具有不同的結(jié)構(gòu)。例如，兩個暗場照明源70C和70D可相對于玻璃板20的表面法線N具有不同的入射角913和Qd(圖1)。
[0034]在圖6所示的一個示例性的實施例中(在下文中介紹并論述)，一個或多個照明源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)出對準(zhǔn)光92的對準(zhǔn)照明源90。在一個示例中，對準(zhǔn)照明源90包括激光。對準(zhǔn)照明源90被構(gòu)造為對準(zhǔn)光92為相機(jī)50提供對準(zhǔn)參照，從而可以確定玻璃板20和反射鏡32相對于參照位置RP的位置。在一個示例中，參照位置RP具有(x,y,z)坐標(biāo)(xK, yK, ζκ),其中xK, yK, ζκ是三個空間參照坐標(biāo)。在一個示例中(xK，yK，zK) = (0,0,0)。
[0036]照明源70和對準(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現(xiàn)檢測方法，如下所述。
[0037]參照圖1和2，光學(xué)檢測站8包括外部控制器200，相機(jī)電源150，照明源電源170和對準(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。在一個示例中，所有或部分這些元件被設(shè)置于存儲單元(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，例如計算機(jī)、服務(wù)器或數(shù)據(jù)庫，其提供初始監(jiān)測信息給外部控制器。在一個示例性的實施例中，該信息被用于控制玻璃板20的光學(xué)檢測，如同由設(shè)備10執(zhí)行的，且尤其用于確定檢測區(qū)域25。
[0038]光學(xué)檢測站8還包括電機(jī)編碼器220和精確驅(qū)動電機(jī)222。電機(jī)編碼器220被電連接至控制器100和精確驅(qū)動電機(jī)222。精確驅(qū)動電機(jī)222被可操作地連接至可移動平臺18，且被構(gòu)造為使得可移動平臺以非常精確的增量移動。運動控制子系統(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)動電機(jī)222，并被用于處理后兩個元件的操作。圖1示出了平臺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)動電機(jī)222的操作，并對控制器100提供電機(jī)位置(例如，傳動軸或轉(zhuǎn)子位置)的精確測量。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于參照位置RP控制可移動平臺18 (進(jìn)而是設(shè)備10)的Z-位置。
[0040]在一個示例中，精確驅(qū)動電機(jī)222被構(gòu)造為提供可移動平臺18的連續(xù)運動或步進(jìn)運動。在一個示例中，精確驅(qū)動電機(jī)222在由一個或更多的照明源70曝光過程中不會停下來然后再次啟動以移動到下次曝光的位置。精確驅(qū)動電機(jī)222可以以離散的增量(discrete increment)移動平臺18,但是這些增量相對于曝光之間的距離是非常小的,如下面將解釋的。從而，事實上，當(dāng)精確驅(qū)動電機(jī)222被打開時平臺18的運動被認(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。該極小的增量由Z-由電機(jī)編碼器220Z記錄。
[0041]在另一個實施例中，平臺18開始并停止，該平臺通常在離散位置處停止之前移動許多微增量。兩個主要的操作方法，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)動元件76A至76D，它們被順序電連接至照明源70A至70D。在一個示例中，LED驅(qū)動元件76A至76D,每個LED驅(qū)動元件都包括分離的電流監(jiān)控器和光隔離器(未示出)。在一個示例中，LED驅(qū)動元件76的一個典型的LED驅(qū)動器是National Instruments 公司的 LED 驅(qū)動器部分 #LM3433。
[0043]微控制器250包括處理器252、存儲器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，且在存儲器254和處理器252中從外部控制器接收并存儲指令和信息。處理器252和存儲器254構(gòu)成計算機(jī)可讀取介質(zhì)，以存儲上述的用于執(zhí)行此處公開的光學(xué)檢測方法的指令。外部控制器200還包括計算機(jī)可讀取介質(zhì)(未示出)，用于存儲在設(shè)備10的操作過程中所使用的指令。
[0044]每個照明源70都包括相應(yīng)的LED71，例如，LED71A至71D。LED驅(qū)動器76A至76D被電連接至照明源電源170，通過LED驅(qū)動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際組合和持續(xù)時間。從而，不需要用于照明電源的改變的延遲(即，調(diào)節(jié)時間)，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，且對微控制器和對準(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?？刂破?00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)于靜止時相機(jī)50拍攝的圖像序列和運動時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)時間和組合。對于特定的檢測，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))檢測的信息。外部控制器200通過可移動平臺18引導(dǎo)運動控制子系統(tǒng)224將設(shè)備10定位至通過粗調(diào)檢測確定的玻璃板20的圖像檢測區(qū)域25。
[0050]運動控制子系統(tǒng)224接著指示外部控制器200檢測區(qū)域25已被確定且已處于視場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)送一信號至控制器100以激活至少一個照明源70，且相機(jī)50在檢測區(qū)域25捕獲玻璃板20的前表面22的第一圖像。在一個示例中，當(dāng)準(zhǔn)備好捕獲新的圖像時，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或多個照明源70發(fā)出的照明光?；蛘?，外部控制器200設(shè)置控制器100，將一個照明配置用于前表面22待拍攝的兩個圖像。然后，一旦運動控制子系統(tǒng)224確認(rèn)運動結(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，其引導(dǎo)運動控制子系統(tǒng)224初始化Z軸運動。運動位置的改變從Z軸電機(jī)編碼器220Z經(jīng)獨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，位置發(fā)生變化，從而在執(zhí)行測量時只有最小的延遲。
[0053]如上所述，在一個示例性的實施例中，平臺18在Z方向以恒定的速度V，例如Imm / s至2_ / s運動。Z軸電機(jī)編碼器220Z通過運動的微增量精確追蹤平臺18的運動，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和一個或多個照明源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18在Z方向持續(xù)運動時發(fā)生曝光E。一個或多個照明源70被微控制器250激活，以提供一系列的“閃光”曝光E，在一個實例中，其具有在約1.5ms至約6ms之間的持續(xù)時間δ to對于3ms持續(xù)時間些的閃光曝光E以及Imm / s的z方向的平臺速度V,在曝光過程中物面移動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。在一個示例中，景深DOF在20微米至50微米的范圍內(nèi)，而在另一個示例中，則在25微米至40微米范圍內(nèi)。在一個示例性的實施例中，V.St〈D0F，在另一個示例性的實施例中，V.δ t〈k.D0F，其中 0.l〈k〈0.75。
[0055]在上述另一個實施例中，平臺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-采集時間Tea是時間DTe的值，該時間DTe是曝光之間在相機(jī)50準(zhǔn)備好采集另一個圖像，即進(jìn)行另一次曝光之前必須等待的時間。在某些情況下，平臺可以在準(zhǔn)備-采集時間Tea過去之前到達(dá)指定的曝光位置。在這種情況下，平臺18在指定的曝光位置停止，且在準(zhǔn)備-采集時間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，然后平臺再次開始移動以帶動相機(jī)到達(dá)下一個指定曝光位置。
[0056]應(yīng)當(dāng)注意，在移動平臺18的過程中沒有因為從圖像傳感器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-采集時間TKA。換句話說，設(shè)備10可以盡可能快的操作，因為準(zhǔn)備-采集時間Tka是僅有的確定設(shè)備的最快測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，使用一個或多個照明源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)字檢測圖像DI (即，DI1, DI2, DIn)，該圖像用于從一個或多個照明源70選擇曝光E (E1, E2, En)穿過玻璃板本體21，作為η個位置的距離ζ (ζ1； ζ2,Zn)的函數(shù)，如圖7所示。一個示例性的數(shù)字η是在從1至32的范圍內(nèi)的。曝光之間的時間是AtE，每次曝光的時間是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間是tE。兩次曝光之間的物理距離是Δ Z。
[0058]對于具有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)的平臺運動和步進(jìn)的平臺運動的結(jié)合。在一個示例中，被捕獲的數(shù)字檢測圖像DI的數(shù)值在從2至32的范圍內(nèi)。
[0059]從而，在一個示例性的使用設(shè)備10的檢測方法中，如上所述，該設(shè)備捕獲玻璃板20的前表面22的兩個數(shù)字檢測圖像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18接著被移動，從而相機(jī)焦點被移動進(jìn)玻璃板本體21，且采集附加的數(shù)字圖像DI。在一個示例中，使用來自照明源70Β和反射漫射器34的傾斜照明與暗場照明源70C和70D的組合，在6個不同的玻璃板本體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示出了檢測區(qū)域25的九個數(shù)字檢測圖像從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)檢測方法的一方面包括回顧多個數(shù)字檢測圖像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。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平臺18之前存儲數(shù)字檢測圖像DI。相反，這些數(shù)字檢測圖像DI是在平臺18的移動過程中或在少于準(zhǔn)備-采集時間Tka的時間內(nèi)結(jié)束其移動時飛速捕獲的。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間的三分之一，因其等待數(shù)字圖像被存入存儲器254。檢測循環(huán)時間的潛在的減少量是每個玻璃板20約為7秒，假設(shè)每個玻璃板平均需要3次重訪檢測。這代表著在檢測大量的玻璃板20時能充分節(jié)省時間。
[0063]在測量過程(即，穿過玻璃板本體21捕獲數(shù)字檢測圖像DI)中，溫度傳感器78測量相應(yīng)的LED的溫度，并將有代表性的溫度信號發(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)需求或錯誤。
[0064]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，可以對此處所披露的本公開的優(yōu)選實施例作出各種修改，而不會脫離所附的權(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)檢測設(shè)備，用于捕獲玻璃板的檢測圖像，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)檢測設(shè)備包括: 一數(shù)字相機(jī)，在檢測區(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-采集時間； 一平臺，支撐該數(shù)字相機(jī)，該平臺可移動，以將物面經(jīng)過玻璃板本體中的復(fù)數(shù)η個曝光位置從玻璃板的前表面移動到后表面； 多個照明源，被可操作地設(shè)置以照明玻璃板的檢測區(qū)域，每個照明源都被構(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)、多個照明源和可移動平臺，該微控制器被構(gòu)造為啟動平臺的運動，也使得至少一個照明源發(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個曝光位置捕獲η個數(shù)字檢測圖像，其中該可移動平臺的運動發(fā)生在數(shù)字相機(jī)的準(zhǔn)備-采集時間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)檢測設(shè)備，其中微控制器被構(gòu)造為使可移動平臺以速度V移動連續(xù)穿過一個或多個曝光位置，其中該閃光曝光在一個或多個曝光位置具有St的持續(xù)時間，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平臺在選定的曝光位置停止以等待準(zhǔn)備-采集時間過去。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)檢測設(shè)備，還包括: 一驅(qū)動電機(jī)，可操作地連接至可移動平臺，且經(jīng)由電機(jī)編碼器可操作地連接至微控制器，該可移動平臺被構(gòu)造為使相機(jī)的物面移動，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)造為相對于參考位置決定玻璃本體中的η個物面的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)檢測設(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】G01N21/958GK203688465SQ201320897396
【公開日】2014年7月2日 申請日期: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 申請人:康寧股份有限公司