专利名称：用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷的方法及系统的利记博彩app
技术领域：
本发明总体上涉及检测基板的局部缺陷的方法及系统，更具体地涉及检测透明基 板表面和/或其内部的局部缺陷的光学检测方法及系统。
背景技术：
缺陷检测对于基板制造的质量控制是至为重要的。例如在诸如玻璃的透明基板制 造过程中，会产生不同类型的缺陷，例如划伤、脏迹、粘锡、碎屑等的表面缺陷以及气泡、结 石、疖瘤等的内部缺陷。由于不同类型的缺陷要求不同的质量控制标准，因而缺陷检测的任 务不仅是要检测出缺陷，而且还需要准确地对这些缺陷进行分类。在各种缺陷检测技术中，按照光源照明模式，可分为准直照明模式和漫射照明模 式；按照图像检测模式，可分为明场检测模式和暗场检测模式；按照光线经过基板的方式， 可分为透射检测模式及反射检测模式，等等。不同的检测模式适于检测的缺陷也不同。例 如，准直照明模式对于畸变或折射率不均勻很敏感，可以用来检测疖瘤或结石；在漫射照明 明场检测模式下，气泡通常是规则的椭圆或圆形，从而容易地被检测出来。通常，需要组合 多种不同的检测模式来有效地检测和分类不同的缺陷。在2007年4月26日公开的专利申请W007045437中，提出了一种缺陷检测系统，其 中通过令被测基板依次通过三个单独的检测模块，每个检测模块都有其自己的照明部件、 传感部件以及图像处理部件，从而提供不同的检测模式以关注不同类型的缺陷。这种缺陷 检测系统对于每种检测模式都需要采用一组照明、传感和图像处理部件，因而整套系统的 占用空间较大而且成本较高。在2007年11月15日公开的美国专利申请US2007/0263206 中，提出了一种采用三个光源和一个传感器件的缺陷检测系统，其中三个光源同时接通，传 感器件同时捕捉来自这三个光源的对基板的明场透射检测、明场反射检测和暗场反射检测 下的图像。在这种缺陷检测系统中，由于一个传感器件同时获取三个检测通道的信息，因此 通道间的干扰使得实际可用的信息量减少，从而后续图像处理的难度加大。另外，被测基板在经过缺陷检测设备之前通常需经过严格的清洗程序。这是因为 基板表面上附着的灰尘等颗粒物的存在可能会导致缺陷检测设备将这些外来的颗粒物误 判为基板自身的缺陷，从而导致过度检出(即，合格品被判定为不合格品)，使生产企业蒙 受不必要的经济损失。然而，清洗设备一般比较昂贵且其运行成本非常高(例如，耗电量巨 大)。此外，在某些应用中，例如用于液晶平板显示的玻璃基板，其厚度仅为约0. 7mm，清洗 过程很容易造成基板的破碎。还有，在某些特殊应用中，要求基板上不能有水渍，从而不适 于对基板进行清洗。因此，希望提供一种结构紧凑且能够消除多检测通道之间干扰的缺陷检测方法和 系统。更进一步地，希望提供一种即使在基板上存在灰尘等颗粒物的情况下也能够对基板 表面和/或其内部的缺陷进行准确的检测和分类的系统和方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种检测透明基板表面和/或其内部的局部缺陷的 方法和系统，其通过不仅共用成像设备而且共用光源地提供不同照明、检测模式下的多通 道的图像，并且控制使得多个光源不同时工作，从而克服了现有技术中多通道干扰的缺点。在本发明的第一方面中，提供了一种用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷 的系统，包括至少一个成像元件，用于对所述基板进行扫描；至少两个光源，用于对所述 基板进行不同模式的照明；传送装置，用于使得所述基板与所述至少一个成像元件和至少 两个光源之间产生相对移动；以及控制装置，用于控制至少两个光源以及至少一个成像元 件的操作，使得所述至少两个光源中的全部或部分光源可以不同时接通，并使得至少一个 成像元件中的至少一个在基板被照明时对其进行扫描，从而使得所述至少一个成像元件与 所述至少两个光源构成关于所述基板的至少两个检测通道。在本发明的第二方面中，提供了一种用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷 的方法，包括以下步骤利用至少两个光源照射所述基板，该至少两个光源相对于至少一个 成像元件对基板提供不同模式的照明；使所述基板与所述至少一个成像元件和至少两个光 源之间产生相对移动；以及控制至少两个光源以及至少一个成像元件的操作，使得所述至 少两个光源中的全部或部分光源可以不同时接通，并使得至少一个成像元件中的至少一个 在基板被照明时对其进行扫描，从而使得所述至少一个成像元件与所述至少两个光源构成 关于所述基板的至少两个检测通道。本发明的缺陷检测配置由于在不同检测模式间共用至少部分光源和成像元件，从 而整体结构紧凑、占用空间小；照明光源工作在脉冲模式下，有利于散热，从而延长其使用 寿命，而且可以获得更高的亮度。此外，在本发明中，通过触发控制使得与一个成像元件对 应的多个检测通道并不同时工作，从而减少了多通道间的干扰。根据本发明的一些实施方式的多通道检测配置，所获得的关于被测基板的多通道 检测数据能够提供基板上有关缺陷的形貌、灰度分布变化、灰度均值等用于缺陷分类的信 息，并且可以由此计算出缺陷的内核尺寸、畸变尺寸等用于缺陷分级的关键参数。此外，通 过对这些多通道获得的信息的联合分析，还可以有效地消弱被测基板表面上的灰尘对缺陷 检测和分类结果的影响，使得无须在检测之前清洗基板，由此节省了置备清洗设备及其运 行所带来的开销，并且可以满足某些特殊应用中基板不适于进行清洗(例如基板厚度太 薄，清洗容易造成基板破碎，或基板上不允许水渍)的要求。更进一步地，根据本发明的一些实施方式的多通道检测配置，可以准确地判断出 缺陷是位于基板的上表面、内部还是下表面，甚至还能进一步得出内部缺陷在基板内的深 度，因此可以准确可靠地检测并分类基板上诸如划伤、脏迹、粘锡、碎屑等的表面缺陷以及 诸如气泡、白色石、黑色石、疖瘤等的内部缺陷。
根据以下参照附图对本发明示例性实施方式的详细描述，将更好地理解以上和其 他示例目的、方面和优点。图1是示出了根据本发明实施例的用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷的 系统的示意7
图2是示出了根据本发明实施例的三通道光学配置的示意图；图3是示出了根据本发明实施例的三通道光学配置中各元件触发时序的时序图；图4是示出了根据本发明实施例的三通道检测系统获得的原始图像的图；图5是示出了根据本发明另一实施例的两通道光学配置的示意图；以及图6是示出了根据本发明又一实施例的多光源光学配置的示意图。
具体实施例方式应当理解，本发明的附图和描述已经简化，以例示有助于清楚地理解本发明的元 件，同时出于清楚的目的，除去了典型的缺陷检测系统中的其他元件。本领域技术人员将认 识到，为了实施本发明，其他元件可以是希望的和/或是必需的。然而，由于这些元件是本 领域所公知的，并且由于它们并不助于更好地理解本发明，所以本文中并不给出关于这些 元件的描述。还应当理解，本文所包括的附图仅仅给出了对于本发明的当前实施例的图形 表示，落入本发明的范围内的结构可包括不同于这些附图中示出的结构。在附图中，对类似 的结构给予类似的附图标记。图1示出了根据本发明的用于检测透明基板120表面上和/或其内部的缺陷的系 统100。缺陷检测系统100包括传送模块130、照明模块140、成像模块160、图像处理模块 180以及控制模块190。为了消除背景光的影响，优选地，整个系统用黑罩(图1中未示出)罩住。在本发明中，透明基板120可以是玻璃、塑料或任何其他透明材料，例如浮法玻璃 带、原片玻璃板、或者用于光伏模块或平板显示设备中的玻璃基板，并且不限于具有基本上 平行表面的片状，而是可以扩展到在垂直于基板的传送方向的平面内弯曲的柱状。除非另 行说明，本文中所称“基板两侧”是指沿基板表面法线方向的两侧，如图2所示的基板120的 上、下两侧。传送模块130用于在透明基板120与照明模块140和成像模块160之间产生相对 移动。例如，如图2中箭头132所示，通过将基板120相对于照明模块140和成像模块160 移动来产生上述相对移动。另选地，可以通过相对于基板120移动照明模块140和成像模 块160来获得上述相对移动。例如当用于显示应用的基板尺寸很大时，移动照明模块140 和成像模块160要比移动基板120更实用。本发明中的传送模块130包括例如直线工作 台、步进电机、传送带、履带、滑架、空气轴承，或其他用于输送基板、成像设备及光源的常规 器件。出于例示而非限制的目的，下文中将假设照明模块140和成像模块160保持固定，而 令基板120相对它们移动。优选地，传送模块130还包括调整部件，其能够沿基板120表面 的法线方向(如图2中标号125所示)移动基板120以保持基板与照明模块140和成像模 块160之间的距离恒定。此外，传送模块130优选地还可以执行平稳化功能，以使基板120 在扫描过程中上下颠簸导致的误差最小。可以按照常规方式来实行上述平稳化，例如，采用 气压(例如，在空气轴承情况下)。图2示出了图1的缺陷检测系统100中的照明模块140和成像模块160以及它们 与基板120的相对位置关系。如图2所示，在该缺陷检测系统100中，基板120沿箭头132 所示的方向以速度Vs运动。成像模块160包括分别设置在透明基板120上方和下方的第 一和第二成像组件162和164，这两个成像组件各自由第一、第二图像传感器262、266以及一个或多个成像透镜(在图2中，以成像透镜264、268来代表)构成。透镜264、268用 于收集光并将收集到的光成像到第一、第二图像传感器262、266的光敏面上。如本领域所 公知的，成像透镜可以包括球面透镜、非球面透镜、微透镜阵列或衍射成像元件等。成像组 件162、164的数值孔径(即，限定成像组件能够接收到光的接收角的参数)主要是由透镜 264,268以及成像组件162、164中存在的任何其他限制孔径元件(例如，光阑)来限定。第 一和第二图像传感器262、266用于感测成像到其光敏面上的光并将感测到的光转换为电 信号。在本发明实施例中，第一和第二图像传感器262、266为线阵传感器，例如CCD线阵传 感器、CMOS线阵传感器或任何其他类型的能够将光转换为电信号的线阵传感器。目前，市售 的线阵传感器的扫描频率可达每秒几百或几万次。第一成像组件162和第二成像组件164 在基板120上的扫描线基本上平行且通常垂直于基板120的移动方向132。两个成像组件 162、164聚焦于基板120表面上被照射的部分。需要注意的是，在实际应用中，两个成像组 件162、164在基板120表面上的聚焦线的位置可不必严格重合，实验发现在一定的配置条 件下，IOmm以下的平行偏移是允许的。需要说明的是，该偏移最大允许值随整个检测系统配 置参数的不同而不同。如图2所示，在本发明实施例中，照明模块140包括分别设置在透明基板120上方 和下方的两个照明组件，即准直照明组件142和漫射照明组件144。准直照明组件142由第 一光源242以及准直光学元件244 (例如，为一个或多个透镜)构成。第一光源242发出的 光经过准直光学元件244之后变为准直光，并沿箭头243的方向照射到基板120上。准直 照明组件142被设置为相对于第一成像组件162对基板120提供明场照明。如图2所示， 准直照明组件142与第一成像组件162放置在基板120的同一侧(在图2中为基板120的 上方，当然也可以将两者相应地放置在基板120的下方)。来自准直照明组件142的至少 一部分光沿箭头243’的方向被基板120反射，并被第一成像组件162感测，从而通过反射 路径相对于第一成像组件162提供了对基板120的明场照明。下文中，我们将准直照明组 件142和第一成像组件162构成的这一明场反射通道称为第一通道。由于准直照明模式对 于基板中的畸变和折射率不均勻非常敏感，因而可以利用该第一通道检测基板120中的结 石、气泡和结瘤。利用镜面反射特性，还可以检测基板120表面上的粘锡。继续参照图2，漫射照明组件144由第二光源246和设置在第二光源246与基板 120之间的漫射板248构成。第二光源246发出的光经过漫射板248后变为漫射光，从而以 漫射照明模式照射基板120。漫射照明组件144被设置为，相对于第一和第二成像组件162 和164，对基板120上的与准直照明组件142所照射的区域基本上相同的区域提供明场漫射 照明。如图2所示，漫射照明组件144放置在基板120的与第二成像组件164相同的一侧 (在图2中为基板120的下方，当然也可以将两者相应地放置在基板120的上方)，并且两 个照明组件142、144的法线关于基板平面基本上对称。照射到基板120的来自漫射照明组件144的一部分光透射通过基板120，被第一成 像组件162所感测，从而通过透射路径相对于第一成像组件162提供了对基板120的明场 照明。下文中，我们将漫射照明组件144和第一成像组件162构成的这一明场透射通道称 为第二通道。利用该第二通道可以确定缺陷的内核尺寸和形状。同时，照射到基板120的来自漫射照明组件144的基本上其余部分光经过基板120 的反射被第二成像组件164所感测，从而通过反射路径相对于第二成像组件164提供了对
9基板120的明场照明。下文中，我们将漫射照明组件144和第二成像组件164构成的这一 明场反射通道称为第三通道。利用该第三通道可以确定缺陷在基板中的深度。需要指出的是，在本发明中，第一光源242和第二光源246可以为半导体照明光 源，例如包括发光二极管(LED)或激光二极管(LD)。而且，对两个光源发出的光的光谱范围 亦无特殊限制，只要其处于第一和第二图像传感器的感光范围内即可。此外，在本发明中， 光源的选择不限于单色光，甚至可以采用白光光源。现在返回到图1，成像模块160将感测形成的多个图像传送到图像处理模块180。 图像处理模块180对接收到的这些图像进行存储、预处理、特征提取或图像重组等。如图1 所示，图像处理模块180优选地包括数据缓存器182 (存储器182)和用于处理来自成像模 块160的数据的处理单元(例如，中央处理器)184。在本发明的实施例中，两个照明组件，即准直照明组件142和漫射照明组件144不 是同时接通，而是交替地对基板120进行照明。第一成像组件162在准直照明组件142和 漫射照明组件144中的任一个接通时均获取图像，而第二成像组件164当且仅当漫射照明 组件144接通时进行图像获取。因此，图1中的缺陷检测系统100可按照如下方式来进行 操作。当基板120移动通过照明模块140和成像模块160时，首先接通准直照明组件142 中的第一光源242，同时第一成像组件162开始捕捉从基板120反射的光，即进行第一通道 检测。然后，关闭准直照明组件142中的第一光源242，再接通漫射照明组件144中的第二 光源246，同时第一成像组件162和第二成像组件164开始捕捉分别从基板120透射和反射 的光，即同时进行第二通道检测和第三通道检测。显然，先进行第二和第三通道的检测，然 后再进行第一通道的检测，也是可以的。为了如上控制照明组件142、144和成像组件162、164的工作时序，在图1的缺陷检 测系统100中提供了控制模块190。下面结合图3来详细说明本发明实施例的缺陷检测系统 100中的控制模块190。该控制模块190作为外部触发源用于控制照明组件、成像组件中每一 个的触发时序。控制模块190可以包括任何类型的脉冲触发器，例如但不限于，编码器。具体来说，控制模块190感测基板120的位移并控制各光源和图像传感器的操作， 使得在一个工作周期内完成一次所有通道的检测，这里所称的工作周期是指基板120每移
动特定距离ΔΙ = ‘的时长，其中P为成像组件中的图像传感器的像素宽度，M为图像传感 M
器的成像倍率。控制模块190继而根据不同时工作的检测通道的组数η(η为大于等于2 的正整数)，将上述工作周期划分为η个相等或不相等的部分，从而得到如图3所示的触发 脉冲序列1\(1为正整数)。具体地，对于本实施例的三通道配置来说，由于在一个工作周 期ΔΤ内，要先进行第一通道检测，然后同时进行第二和第三通道检测，因而一个工作周期 Δ T内包含η = 2个触发脉冲，例如Tl和Τ2。控制模块190还控制每个成像组件的操作， 使得在光源照明稳定时对被照明的基板进行扫描。这里需要说明的是，一个工作周期内的 η个脉冲时间间隔可以等长或不等长。例如，为了提高反射通道数据的信噪比，可以将反射 通道的工作时间设置得相对较长。下面参照图3中的触发脉冲序列来描述控制模块190对各光源和成像元件的控 制。在Tl脉冲时段内，在由控制模块190产生的脉冲1的前沿的特定延迟之后，第一光源 242接通并持续特定脉冲宽度，在第一光源242接通后使第一成像组件162中的第一图像传感器262开始曝光，然后在脉冲2的前沿到来之前关闭第一光源242，同时使第一图像传感 器262停止曝光。在第一光源242接通的期间，第二光源246和第二图像传感器266 —直 处于关闭和不曝光状态，而由第一成像组件162捕捉从基板120反射的光，并将这期间获得 的数据馈送给图像处理模块180，图像处理模块180将获得的数据存储在缓存器182的针对 第一成像组件162的数组中。在脉冲2的前沿的特定延迟之后，第二光源246接通并持续特定脉冲宽度，在第二 光源246接通后再使第一图像传感器262和第二图像传感器266开始曝光，然后在脉冲3 的前沿到来之前关闭第二光源246，同时使第一、第二图像传感器262、266停止曝光。在第 二光源246接通的期间，第一光源242始终处于关闭状态，而第一成像组件162和第二成像 组件164分别捕捉从基板120透射和反射的光，并将获得的数据馈送给图像处理模块180， 图像处理模块180将获得的来自第一成像组件162和第二成像组件164的数据分别存储在 缓存器182中针对上述两个成像组件的数组中。依次类推，对于奇数脉冲时段T2j_i (j为正整数)，第一光源242和第一图像传感器 262工作，在缓存器182中存储第一成像组件162的数据；对于偶数脉冲时段T2j，第二光源 246以及第一和第二图像传感器262、266工作，在缓存器182中存储第一和第二成像组件 162和164的数据。图4中示出了根据本发明上述三通道光学配置获得的原始图像。其中，图4A示出 了第一成像组件162中的第一图像传感器262获得的原始图像，该图像包含了来自两个通 道(即，第一通道和第二通道)的数据。图4A中的原始图像呈亮、暗线交替出现的栅条状， 其中暗线表示在奇数脉冲时段T2H获得的来自第一通道的数据，而亮线表示在偶数脉冲时 段T2j获得的来自第二通道的数据，这是因为第一通道为明场反射通道，而第二通道为明场 透射通道。图4B示出了第二成像组件164中的第二图像传感器266获得的原始图像。由 于图4B中的图像仅仅记载了在偶数脉冲时段T2j来自第三通道的数据，因而该图像大小仅 为图4A中图像的一半。接着，对图4A中的图像进行分离和重组处理。具体来说，抽取出在奇数脉冲时段 T2j^1获得的来自第一通道的数据，并将它们重组为图4C中的图像；将剩余的在偶数脉冲时 段T”获得的来自第二通道的数据重组为图4D中的图像。这样，我们就获得了大小相同的 三幅图像，即表示来自第一通道数据的图4C、表示来自第二通道数据的图4D以及表示来自 第三通道数据的图4B。利用获得的这三幅图像，图像处理模块180中的处理单元184执行 必要的特征提取，以识别并分类基板120表面和/或其内部的缺陷。这种特征提取包括分 析例如缺陷的形貌、灰度分布变化、灰度均值等用于缺陷分类的特征，并且计算出缺陷的内 核尺寸、畸变尺寸等用于缺陷分级的关键参数。此外，通过分析多通道数据，还可以准确地 判断出缺陷是位于基板的上表面、内部还是下表面，以及进一步得出内部缺陷在基板内的 深度。需要注意的是，在本实施例中，在图像处理模块180的缓存器182中是针对各个成 像组件来存储数据的。当然，在对实时检测性能要求高的情况下，例如当进行在线检测时， 也可以在缓存器182中针对各个检测通道来进行数据存储。这样，就无需上述对数据进行 分离和重组的处理而直接获得如图4C和4D所示的针对各个检测通道的图像。实验显示，本实施例的该缺陷检测系统100能够对气泡、结石、划伤、碎屑、粘锡、疖瘤等各种缺陷进行准确的识别和分类。与现有技术相比，图2中所示的缺陷检测系统100 结构紧凑、占用空间小；照明光源工作在脉冲模式下，有利于散热，从而延长其使用寿命，而 且可以获得更高的亮度。而且，实验中还发现，利用联合分析所获得的消弱了相互间干扰 的多个通道的检测数据，还可以有效地减弱基板表面上的灰尘对缺陷检测和分类结果的影 响。因此，利用本发明的上述配置，使得无须在检测之前清洗基板，由此省去了清洗设备及 其运行所带来的开销，并且可以满足某些应用中的基板不适于进行清洗的特殊要求。需要注意的是，本发明的上述实施例仅仅是出于例示和说明的目的，而非旨在将 本发明限制在所公开的具体形式内。本领域技术人员通过阅读本说明书，完全能够构想出 各种形式的修改和变型。例如，在本发明的缺陷检测系统中，检测通道并不限于三个，成像 组件也并不限于两个，另外也可以采用两个以上的光源。此外，对于尺寸较大的基板，还可 以采用多组成像组件，每组包括一个或多个成像组件，每组中的各成像组件与光源可以构 成同一模式的检测通道。例如，本发明可以采用如下的四通道光学配置，即相比于图2中所示的三通道光 学配置而言，用漫射照明组件642代替图2中的准直照明组件142。控制模块190控制使得 第一成像组件162和第二成像组件164在漫射照明组件642和漫射照明组件144中的任一 个接通时均获取图像，由此构成了相对于基板120的两个反射检测通道和两个透射检测通 道。此外，本发明还可以采用图5A和图5B中所示的两通道光学配置，其与图2中所示的三 通道光学配置相比，均省去了第二成像组件164，仅采用了一个成像组件162。在图5A的两 通道光学配置中，第一照明组件142与成像组件162构成明场反射模式的第一通道，第二照 明组件144与成像组件162构成明场透射模式的第二通道。控制模块190通过脉冲触发控 制两个照明组件142和144交替地接通，并使得成像组件162在这两个照明组件接通时工 作，由此获得来自第一通道和第二通道的数据。而在图5B所示的两通道光学配置中，第一 照明组件142与成像组件162构成暗场反射模式的第一通道，第二照明组件144与成像组 件162构成明场透射模式的第二通道。类似地，控制模块190通过脉冲触发控制两个照明 组件142和144交替地接通，并使得成像组件162在这两个照明组件接通时工作，从而利用 不同模式的检测通道的数据来检测基板表面和/或其内部的不同类型的缺陷。还如图6所示，本发明的检测系统还可以采用一个成像组件162和多个(在本例 中，为三个，如图6所示)照明组件142、144、746的配置。如图6所示，照明组件142和746 与成像组件162设置在基板120的同一侧，而照明组件144设置在基板120的另一侧。其 中，照明组件142和746相对于成像组件162对基板120提供暗场反射照明，而照明组件 144相对于成像组件162对基板120提供明场透射照明。通过控制模块190使得，照明组 件142和746可以同时接通也可以分时接通，但均不与照明组件144同时接通，而成像组件 162在有照明组件照射基板120时对基板120进行扫描。出于例示和说明的目的给出了对本发明的各种方面的以上描述。这并非旨在穷举 或将本发明限于所公开的精确形式，并且显然可以进行很多修改和变化。因此，应当理解， 本发明并不限于以上公开的特定实施例，而是旨在覆盖由以下权利要求所限定的修改和变型。
1权利要求
一种用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷的系统，包括至少一个成像元件，用于对所述基板进行扫描；至少两个光源，用于对所述基板进行不同模式的照明；传送装置，用于使得所述基板与所述至少一个成像元件和至少两个光源之间产生相对移动；以及控制装置，用于控制至少两个光源以及至少一个成像元件的操作，使得所述至少两个光源中的全部或部分光源可以不同时接通，并使得至少一个成像元件中的至少一个在基板被照明时对其进行扫描，从而使得所述至少一个成像元件与所述至少两个光源构成关于所述基板的至少两个检测通道。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括图像处理装置，用于对来自至少一个成像元件 的数据进行存储、预处理、特征提取或图像重组，由此识别并分类所述基板表面和/或其内 部的缺陷。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个光源包括分别放置在基板两侧的 第一光源和第二光源，并且其中，所述控制装置进行控制，使得第一光源和第二光源不同时接通，并使得所述至少一个 成像元件中的至少一个在第一光源和第二光源中的任一个接通时均对所述基板进行扫描， 从而使得所述至少一个成像元件与所述第一和第二光源构成关于所述基板的至少两个检 测通道。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个成像元件包括分别放置在所述基 板两侧的第一成像元件组和第二成像元件组，其中每个成像元件组都包括一个或多个成像 元件，并且其中，所述控制装置使得所述第一成像元件组在第一光源和第二光源中的任一 个接通时均对基板进行扫描，并使得所述第二成像元件组仅在第二光源接通时对基板进行 扫描，从而使得所述第一成像元件组和所述第二成像元件组与第一光源和第二光源构成关 于所述基板的三个检测通道。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个成像元件包括分别放置在所述基 板两侧的第一成像元件组和第二成像元件组，其中每个成像元件组都包括一个或多个成像 元件，并且其中，所述控制装置使得所述第一成像元件组和第二成像元件组在第一光源和 第二光源中的任一个接通时均对基板进行扫描，从而使得所述第一成像元件组和所述第二 成像元件组与第一光源和第二光源构成关于所述基板的四个检测通道。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个光源包括放置在基板一侧上的第 一光源和放置在基板另一侧上的第二光源和第三光源，其中，所述第一光源相对于所述至 少一个成像元件，对所述基板提供第一模式的照明；所述第二光源和所述第三光源相对于 所述至少一个成像元件，对所述基板均提供不同于所述第一模式的第二模式的照明，并且 其中，所述控制装置进行控制，使得第二光源和第三光源同时接通，但不与所述第一光源同 时接通，并使得所述至少一个成像元件中的至少一个在第一光源接通时或在第二和第三光 源同时接通时均对所述基板进行扫描，从而使得所述至少一个成像元件与所述第一、第二 和第三光源构成关于所述基板的至少三个检测通道。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一模式是明场照明模式，所述第二模式是暗场照明模式；或者，所述第一模式是暗场照明模式，所述第二模式是明场照明模式。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制装置使得所有检测通道的检测都在空 间上基本相同的区域进行。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个光源工作在脉冲模式下。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制装置控制所述至少一个成像元件中每 一个的曝光时间和所述至少两个光源中每一个的照明时间，使得在一个工作周期内完成一次对所述基板的所有通道的检测，所述工作周期是所述基板每移动距离^的时长，其中PM为所述至少一个成像元件的像素宽度，而M为所述至少一个成像元件的成像倍率。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制装置还控制所述至少一个成像元件 和所述至少两个光源，使得反射通道的工作时间长于透射通道的工作时间。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个光源包括准直光源或漫射光源。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个光源为半导体光源。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述半导体光源包括发光二极管或激光二极管。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个光源包括多色光源或单色光源。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少一个成像元件中的每一个包括成像透 镜和线阵光电探测器。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述成像透镜选自包括球面透镜、非球面透 镜、微透镜阵列或衍射成像元件的组。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述线阵光电探测器包括CCD线阵传感器或 CMOS线阵传感器。
19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述基板包括浮法玻璃带、原片玻璃板、或者用 于光伏模块或平板显示设备中的玻璃基板。
20.根据权利要求1所述的系统，该系统能够检测基板表面和/或其内部的缺陷并对这 些缺陷进行准确的分类，其中所述缺陷包括划伤、脏迹、粘锡、碎屑、气泡、白色石、黑色石、 以及疖瘤等。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，该系统还能够判断缺陷是在基板的表面上还 是在基板内部，并进一步能够检测缺陷在基板内部的深度。
22.根据权利要求20所述的系统，其中，即使在基板上具有灰尘的情况下，所述系统也 能够对基板表面和/或其内部的缺陷进行准确的检测和分类。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述基板没有经过清洗。
24.一种用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷的方法，包括以下步骤利用至少两个光源照明所述基板，该至少两个光源相对于至少一个成像元件对基板提 供不同模式的照明；使所述基板与所述至少一个成像元件和至少两个光源之间产生相对移动；以及 用于控制至少两个光源以及至少一个成像元件的操作，使得所述至少两个光源中的全 部或部分光源可以不同时接通，并使得至少一个成像元件中的至少一个在基板被照明时对 其进行扫描，从而使得所述至少一个成像元件与所述至少两个光源构成关于所述基板的至少两个检测通道。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括图像处理步骤，即对来自至少一个成像元件 的数据进行存储、预处理、特征提取或图像重组，由此识别并分类所述基板表面和/或其内 部的缺陷。
26.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少两个光源包括分别放置在基板两侧 的第一光源和第二光源，并且其中，进行控制，使得第一光源和第二光源不同时接通，并使得所述至少一个成像元件中的 至少一个在第一光源和第二光源中的任一个接通时均对所述基板进行扫描，从而使得所述 至少一个成像元件与所述第一和第二光源构成关于所述基板的至少两个检测通道。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述至少一个成像元件包括分别放置在所述 基板两侧的第一成像元件组和第二成像元件组，其中每个成像元件组都包括一个或多个成 像元件，并且其中，进行控制，使得所述第一成像元件组在第一光源和第二光源中的任一个接通时均对基 板进行扫描，并使得所述第二成像元件组仅在第二光源接通时对基板进行扫描，从而使得 所述第一成像元件组和所述第二成像元件组与第一光源和第二光源构成关于所述基板的 三个检测通道。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述至少一个成像元件包括分别放置在所述 基板两侧的第一成像元件组和第二成像元件组，其中每个成像元件组都包括一个或多个成 像元件，并且其中，进行控制，使得所述第一成像元件组和第二成像元件组在第一光源和第二光源中的任 一个接通时均对基板进行扫描，从而使得所述第一成像元件组和所述第二成像元件组与第 一光源和第二光源构成关于所述基板的四个检测通道。
29.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少两个光源包括放置在基板一侧上的 第一光源和放置在基板另一侧上的第二光源和第三光源，其中，所述第一光源相对于所述 至少一个成像元件，对所述基板提供第一模式的照明；所述第二光源和所述第三光源相对 于所述至少一个成像元件，对所述基板均提供不同于所述第一模式的第二模式的照明，并 且其中，进行控制，使得第二光源和第三光源同时接通，但不与所述第一光源同时接通，并使得 所述至少一个成像元件中的至少一个在第一光源接通时或在第二和第三光源同时接通时 均对所述基板进行扫描，从而使得所述至少一个成像元件与所述第一、第二和第三光源构 成关于所述基板的至少三个检测通道。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述第一模式是明场照明模式，所述第二模 式是暗场照明模式；或者，所述所述第一模式是暗场照明模式，所述第二模式是明场照明模 式。
31.根据权利要求24所述的方法，其中，所述控制步骤使得所有检测通道的检测都在 空间上基本相同的区域进行。
32.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少两个光源工作在脉冲模式下。
33.根据权利要求24所述的方法，其中，所述控制步骤还包括控制所述至少一个成像 元件中每一个的曝光时间和所述至少两个光源中每一个的照明时间，使得在一个工作周期内完成一次对所述基板的所有通道的检测，所述工作周期是所述基板每移动距离‘的时 长，其中P为所述至少一个成像元件的像素宽度，而M为所述至少一个成像元件的成像倍率。
34.根据权利要求33所述的方法，其中，所述控制步骤还包括控制所述至少一个成像 元件和所述至少两个光源，使得反射通道的工作时间长于透射通道的工作时间。
35.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少两个光源包括准直光源或漫射光源。
36.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少两个光源为半导体光源。
37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述半导体光源包括发光二极管或激光二极管。
38.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少两个光源包括多色光源或单色光源。
39.根据权利要求24所述的方法，其中，所述至少一个成像元件中的每一个包括成像 透镜和线阵光电探测器。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述成像透镜选自包括球面透镜、非球面透 镜、微透镜阵列或衍射成像元件的组。
41.根据权利要求39所述的方法，其中，所述线阵光电探测器包括CCD线阵传感器或 CMOS线阵传感器。
42.根据权利要求24所述的方法，其中，所述基板包括浮法玻璃带、原片玻璃板、或者 用于光伏模块或平板显示设备中的玻璃基板。
43.根据权利要求24所述的方法，该方法能够检测基板表面和/或其内部的缺陷并 对这些缺陷进行准确的分类，其中所述缺陷包括划伤、脏迹、粘锡、碎屑、气泡、白色石、黑色 石、以及疖瘤等。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述方法还能够判断缺陷是在基板的表面上 还是在基板内部，并进一步能够检测缺陷在基板内部的深度。
45.根据权利要求43所述的方法，其中，即使在基板上具有灰尘的情况下，所述方法也 能够对基板上的缺陷进行准确的检测和分类。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述基板没有经过清洗。
全文摘要
本发明公开了一种用于检测透明基板表面和/或其内部的缺陷的系统和方法。所述系统包括至少一个成像元件，对基板进行扫描；至少两个光源，对基板进行不同模式的照明；传送装置，使得基板与至少一个成像元件和两个光源之间产生相对移动；以及控制装置，控制至少两个光源以及至少一个成像元件的操作，使得至少两个光源中的全部或部分光源可以不同时接通，并使得至少一个成像元件中的至少一个在基板被照明时对其进行扫描，从而使得至少一个成像元件与至少两个光源构成至少两个检测通道。本发明中通过共用成像装置和光源地提供不同照明模式的多个通道的图像，从而结构紧凑、占用空间小；控制使得多个光源不同时接通，从而减少了多通道干扰的影响。
文档编号G01N21/896GK101887030SQ20091013905
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月15日 优先权日2009年5月15日
发明者史伟杰, 林晓峰, 郑媛, 陈大志 申请人:圣戈本玻璃法国公司