CN101526481A - 多照明路径***及缺陷检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种通过多照明路径***检测缺陷的方法,该方法包括:执行对物体的初始扫描;其中在初始扫描期间多条照明路径同时照射物体;根据在初始扫描期间获得的检测信号,将物体分割为片段;根据选自于片段的主要材料和片段的表面粗糙度等级中的至少一个参数,为每个片段选择一条将在片段的缺陷检测扫描期间被激活的所选的照明路径;仅通过该物体的所选的照明路径照射物体的每个片段;以及根据该照射,产生指示缺陷的检测信号。
Description
相关申请
本申请要求2007年6月3日提交的美国临时专利60/941,672的优先权。
技术领域
本发明涉及自动光学检验***。
背景技术
在生产线末端,包装和运货之前,抛光的HDI(高强度互连)基板要进行表面缺陷和/或完整性破坏的视觉检验。这种视觉检查的结果将根据质量控制标准把它们分类为合格的或不合格的。
表面缺陷是由不合格的生产质量和/或不合格的操作造成的。这里,总的质量与所有包括的表面类型相关,即象镀金互连焊盘和层压基体材料上的阻焊膜的金属表面。每种类型的这种表面都受到作为其原材料和制造过程的产物的特定类型缺陷的影响。
从光学的角度来看,每种材料都引入不同的光学特性,该光学特性需要在检验(手动和通过自动机器)时相应地被处理。
提供有效的用于缺陷检测的方法和***的需求逐渐增长。
发明内容
[一旦通过,将添加权利要求的重新描述的文本]
附图说明
通过以下结合附图的详细描述,将更充分地理解和领会本发明,其中:
图1示出根据本发明实施例的缺陷的例子以及代表这样缺陷的期望灰度等级信号;
图2A-2D示出各种类型的表面光洁度(surface finish)和反射模式;
图3A-3C示出根据本发明的各种实施例的各种照明和成像的图;
图3D示出根据本发明实施例的缺陷的图像和它的背景;
图4A示出根据本发明实施例的照明和成像的图;
图4B-4D示出根据图4a的不同照明而获得的缺陷的图像和它的背景;
图5A示出根据本发明实施例的照明和成像的图;
图5B-5D示出根据图4A的不同照明而获得的缺陷的图像和它的背景;
图6A示出根据本发明实施例的照明和成像的图;
图6B示出根据图4a的不同照明而获得的缺陷的图像和它的背景;
图7A示出根据本发明实施例的照明和成像的图以及从不同角度获得的各种图像
图7B-7C示出通过采用不同的照明而获得的检测信号;
图8A示出根据本发明实施例的多照明路径***;
图8B示出根据本发明实施例的多照明路径***;
图8C示出根据本发明实施例的多照明路径***;
图9A示出根据本发明实施例的多照明路径***;
图9B-9D示出根据本发明实施例的可配置照明路径;
图10示出根据本发明实施例的方法;
图11示出根据本发明实施例的方法;以及
图12示出根据本发明实施例的方法
图13示出根据本发明实施例的方法。
具体实施方式
提供一种多照明路径***。它包括多条照明路径、处理器和成像路径。处理器适用于:(i)控制对物体的初始扫描;(ii)根据在初始扫描期间获得的检测信号,将物体分割为片段;(iii)确定每个片段的表面粗糙度;和(iv)根据选自于片段的主要材料和片段的表面粗糙度等级中的至少一个参数,为每个片段选择将在片段的缺陷检测过程中被激活的所选的照明路径。多条照明路径适用于在初始扫描期间同时照射物体。在物体的缺陷检测扫描期间,所选的照明路径照射与所选的照明路径相关联的片段。成像路径适用于根据所述的照射而产生指示缺陷的检测信号。
有利地,处理器适用于处理检测信号以检测缺陷。
有利地,处理器适用于根据指示物体片段的物体信息来分割被评估物体。
有利地,***适用于:(i)用多条照明路径照射片段,一次一条照明路径;其中不同的照明路径适配于不同的表面粗糙度等级;(ii)由成像路径生成由所述照射产生的检测信号;和(iii)用处理器处理检测信号并为片段选择一条照明路径。
有利地,处理器适用于选择照射导体(例如金属导体)表面和导体表面缺陷的照明路径,从而无论导体表面的粗糙度等级如何,导体表面缺陷的图像都基本上为黑色而导体表面的图像基本上为白色。
有利地,处理器适用于选择照射半透明电介质表面和半透明电介质表面缺陷的照明路径,从而无论半透明表面的粗糙度等级如何,半透明(电介质)表面缺陷的图像都基本上为白色而半透明表面的图像基本上为黑色。
有利地,多条照明路径包括镜面(specular)照明路径、漫射倾斜通路和近似镜面(near~specular)照明路径。
有利地,成像路径包括照相机、物镜和遮光板(mask);其中照相机包括与被评估物体表面平行的传感表面;物镜将物体成像在照相机的传感区域内,以及其中遮光板在成像路径的角度采集范围内引入不对称。
有利地,多条照明路径包括镜面照明路径、前倾照明路径和背散射(back-scattering)倾斜照明路径。
有利地,***包括可配置的照明路径,该照明路径可以具有两种配置中的一种;其中在第一种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围中照射物体;其中在第二种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围的两个互相分离的子范围中照射物体。
有利地,多条照明路径包括前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径;其中成像路径包括以基本上不同于物体表面法线的角度来对物体成像的照相机。
有利地,处理器适用于根据片段的分类(如包括有光泽的(shiny)金属表面、半亚光(semi-matt)金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面),为片段选择所选的照明路径。
有利地,照明路径适用于由与该物体的相应路径关联的所选照明路径来照射另一个物体的片段,其中该另一个物体理想地与该物体相同,并且其中该物体和该另一个物体经历了基本上相同的制造条件。
有利地,照明路径适用于由与该物体的相应片段关联的所选照明路径来照射另一个物体的片段;其中该物体和该另一个物体是属于相同批次的电路。
提供一种用于缺陷检测的***。该***包括处理器、成像路径和多条照明路径。该***适用于仅仅通过与片段关联的所选照明路径照射物体的每个片段;其中根据选自于片段的主要材料和片段的表面粗糙度等级中的至少一个参数来选择所选的照明路径。成像路径适用于根据所述的照明而产生指示缺陷的检测信号。处理器处理检测信号以检测缺陷。
有利地,多条照明路径包括镜面照明路径、漫射倾斜通路和近似镜面照明路径。
有利地,成像路径包括照相机和遮光板;其中照相机包括与被评估物体表面平行的传感表面;以及其中遮光板在成像路径的角度采集范围内引入不对称。
有利地,多条照明路径包括镜面照明路径、前倾照明路径和背散射倾斜照明路径。
有利地,***包括具有两种配置的可配置照明路径;其中在第一种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围中照射物体;其中在第二种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围的两个互相分离的子范围中照射物体。
有利地,多条照明路径包括前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径;并且其中成像路径包括以基本上不同于物体表面法线的角度来对物体成像的照相机。
有利地,根据片段的分类(如包括有光泽的金属表面、半亚光金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面),处理器选择所选的照明路径。
应用不变(application invariant)的图像外观以及统一的缺陷检测算法。
为了使缺陷检测过程应用无变化(application)和标准化,并且因此快速和可靠,目标灰度图像应具有以下极性:(i)规则金属表面呈现为“白色”,由高强度像素显示;(ii)半透明电介质表面呈现为“黑色”,由低强度像素显示;(iii)金属表面缺陷呈现为“白色”背景上的“黑色”——局部纹理不规则由被高强度的规则金属纹理包围的低强度像素显示;和(iv)该电介质表面和近表面缺陷呈现为“黑色”背景上的“白色”。该电介质表面和近表面不规则由被低强度的规则电介质纹理包围的高强度像素来显示。
在既包括金属又包括电介质部分(例如BGA)的物体(也称为应用)中,它们的图像将是具有带有“黑色”缺陷(14)的高强度“白色”的金像素(13)以及带有“白色”缺陷(12)的低强度“黑色”的阻焊膜像素(11)的高动态范围灰度图像,如图1所示。
图1也示出这些缺陷——阻焊膜划伤17、导体三维(3D)缺陷18、阻焊膜空隙19、阻焊膜下外来材料16。
上面提到的标准化方法规定了预先确定的图像极性,其中金属三维(3D)缺陷呈现为“白色”上的“黑色”,反之亦然,表面和近表面电介质缺陷呈现为“黑色”上的“白色”。为了在3D缺陷上形成白色环境中的黑色像素,利用特殊设计的照明布置引入阴影和遮蔽效果。为了将电介质缺陷作为黑色环境中的白色像素而可见,采用了散射技术。
表面光洁度不变性
多照明路径***具有提供灰度图像的光学配置,无论各种表面光洁度如何,该灰度图像都遵从标准化方法。定义为被***检验的可选物体的所有表面,可根据它们的反射特性分为以下组别:(i)非常光滑和有光泽的不透明表面212(有光泽的金属),主要以镜面方式反射入射光,如图2A所示,尤其如光源210和照明图形(illumination pattern)214所示;(ii)稍微粗糙的半亚光不透明表面216(半亚光金属),以定向漫射方式反射入射光,如图2B所示,尤其如光源210和照明图形218所示;(iii)粗糙的亚光不透明表面218(亚光金属),以完全漫射(朗伯,甚至各向同性)方式反射入射光,如图2C所示,尤其如光源210和照明图形220所示;(iv)光滑电介质透明和半透明层240(光滑绝缘体)结合镜面反射以及体漫反射,如图2D所示,尤其如光源210和照明图形230所示。
灰度图像是:(i)相对于检验表面的成像和照明光学***(也称为成像路径和成像路径)的角位置;(ii)表面反射特性;(iii)成像光学***的数值孔径和分辨率;(iv)照明光学***的角覆盖;和(v)照明频谱的函数。
有利地,多照明路径***包括成像路径,该成像路径包括置于相对于物体固定角位置的单个照相机(例如但不限于CCD)。
在这样的***中,通过提供照明角度互不相同并且适配于各种表面光洁度的多条照明路径来获得表面不变化图像外观。
使用单个照相机大大减少了***成本。多照明路径和单个照相机***比多照相机***廉价。
使用不对称照明和/或成像路径
对于3D缺陷在有光泽的金属表面上的可视化,为了增强阴影和遮蔽效果,利用了打破对称原则(broken symmetry principle)。精细设计的带有内置不对称的光学配置在没有引入不期望的梯度效果的情况下增强了相对于规则表面的缺陷对比度。带有引起不对称的单独的镜面光学配置为有光泽的金属表面提供了目标灰度图像和增强的缺陷。该方法由以下光学配置说明:
图3A、3B和3C中示出了可以提供位于白色相邻区的黑色缺陷的图像(图3D的)的各种光学配置。
图3A示出位于镜面角位置的倾斜成像和照明光学***。这由光源210、照明图形302和照相机310示出。
图3B示出带有同轴(on-axes)镜面照明的正交成像光学***,其中由照明光学***(有利地由遮光板)引起不对称。这由光源210、不对称照明图形312、分束器320和照相机310示出。
图3C示出带有同轴镜面照明的正交成像光学***。由遮光板330的不对称成像孔径引起不对称。这由光源210、不对称成像图形332、分束器320和照相机310示出。
图3D示出由图3A-3C的配置中的每一个获得的期望图像。该期期图像包括被白色背景(像素340)包围的黑色缺陷(像素350)。
用于半亚光和亚光金属表面的缺陷增强照明:优选的和禁止的角区域
在固定成像光学***位置(倾斜的或正交的),缺陷极性(白色上的黑色或黑色上的白色)是表面光洁度(粗糙度等级)和照明角度的函数。缺陷在变化的照明角度下改变其极性。
图4A示出半亚光表面400的3D表面缺陷402、不规则的有光泽纹理404和规则的半亚光纹理406。不规则的有光泽纹理404由包括CCD照相机和透镜(共同表示为310)的成像路径成像。在垂直于物体表面的照相机的光轴两边具有各种照明路径。
这些照明路径包括:倾斜漫射照明路径410和420、近似镜面的漫射照明路径414和424以及不期望的照明路径(也称为禁止角区域)412和422。图4B、4C和4D示出当照射半亚光表面400时获得的各种图像。
在近似镜面的漫射照明下(如路径414和424所示),半亚光表面上的3D缺陷和纹理偏差呈现为白色背景上的黑色像素(430和432)。在低倾斜照明下(如路径410和420所示),同样的缺陷改变为相反极性:黑色背景(444)上的白色像素(434和435)。存在中间的角区域(412和422),此处同样的缺陷呈现为不能从它们的环境中分辨,“灰色”上的“灰色”,如图4C(灰色像素442)中示例。
图5A示出亚光表面500的3D表面缺陷502、不规则的有光泽纹理504和规则的半亚光纹理506。不规则的有光泽纹理504由包括CCD照相机和透镜(共同表示为310)的成像路径成像。在垂直于物体表面的照相机的光轴两边具有各种照明路径。
这些照明路径包括:倾斜漫射照明路径510和520、近似镜面的漫射照明路径514和524以及不期望的照明路径(也称为禁止角区域)512和522。图5B、5C和5D示出当照射半亚光表面400时获得的各种图像。
低倾斜照明(520和510)提供“正确”(”right”)缺陷外观(图5D);近似镜面的照明(514和524)导致缺陷颜色的混淆(图5B),中间角照明(512和524)表现为“全灰”,如图5C中示例。
近似镜面的角区域对于半亚光表面是优选的。亚光表面应被低倾斜地照射。中间角区域对于所有金属光洁度都定义为禁止的。提供相反极性的照明组合也是禁止的,因为它会导致缺陷不可见。
用于光滑的半透明电介质层的缺陷增强照明。
对于这种类型的应用,目标图像由“黑色”背景上的“白色”缺陷像素来显示。满足上述需求的最好的解决方法是低倾斜照明。它提供规则光滑表面的“黑色”统一外观,无镜面反射(without specularity)。代表强散射中心的表面和近表面缺陷呈现为“白色”,如图6中示例。
图6示出在黑色背景(图6B中的像素646)上的白色缺陷(像素642和644)。图6A示出由照射阻焊膜表面产生的光图形610,其包括在成像过程中被增强的近表面缺陷。
角覆盖和表面缺陷增强
角覆盖对图像外观的影响在图7A-7C中示例。越宽的角覆盖引起越平滑的图像外观,如图7B中的曲线图740所示(特别地与图7C中的曲线图750相比较)。平滑效果包括在角范围中获得的信号的光学平均,由以角度α1发出的光获得的图像731、以角度α2发出的光获得的图像732和从这些图像获得的平均图像733示出。CCD照相机310获得平均图像。
表面起伏偏差越强,就需要越宽的角覆盖来达到平滑效果。为了增强表面缺陷,有必要抑制角纹理噪声(背景平滑)并提高表面不规则处的局部对比度。为具体应用满足优选的角区域的角覆盖,保存需要的图像极性,并抑制背景噪声。这使得表面检测更稳定,假警报最少。
用于表面缺陷检测的最佳光学配置
为了提供应用无变化灰度图像,提出多角度照明光学配置。
图8A和8B中给出根据本发明的各种实施例的正交配置。包括CCD照相机和物镜(共同表示为310)的成像光学***正交地检查被检验表面(CCD照相机平行于物体以便于CCD照相机的光轴垂直于物体)。
动态成像遮光板孔径(masked aperture)810在物镜的采集角811内***不对称。照明光学***由三个独立的照明通路给出:
同轴镜面照明路径,其包括光源310、遮光板820和分束器830,其可用于有光泽的金属表面上的缺陷检测。它也包括打破对称的遮光板孔径,该孔径将角覆盖从完整的[-8°...+8°]改变为一半[0°...+8°]或[-8°...0°]。前者由图8B中的照明图形831示出。
近似镜面对称照明路径850和860,用于半亚光金属表面上的缺陷检测。相应的角覆盖属于角区域[-32°...-8°]和[8°...32°]中,如图8B中的照明图形861和851示出。
低倾斜对称照明路径840和870,用于亚光金属表面上和半透明光滑电介质层之上、之内和之下的缺陷检测。相应的角覆盖属于角区域[-63°...-47°]和[47°...63°]中,如图8C中的照明图形841和871示出。
依照特定应用(特别是——每个片段——怎样的主要材料以及如果相关——表面粗糙度)选择适当的照明通路。禁止任何不同照明通路的结合。
***由可以采用方法1000、1100或1200中的任何方法的处理器801控制。
倾斜的配置在图8C中给出。包括CCD照相机310和物镜890的成像光学***以-16°的小倾斜角度检查被检验表在。在范围[5°...25°]中的其它检查角度也可以接受。照明光学***由三个独立的照明通路给出:
可配置的照明路径可以经配置以便为有光泽的和半亚光的金属表面上的缺陷检测提供离轴的宽镜面的和近似镜面的照明路径,其在相对于表面法线16°反射角处放置。该通路包括在两个工作位置之间转换的角度操纵(anglesteering)光学元件:
第一位置(也称为0位置)(由连续角范围892示出)或用于有光泽的表面的镜面位置,这里操纵元件关闭,并且不隐藏范围在[0°...32°]之间的完整角覆盖的任何部分。
第二位置(也称为1位置)或用于半亚光表面的近似镜面位置,这里操纵元件开启,并且排除角覆盖[10°-22°]的中心的完全镜面部分。起作用的角覆盖满足近似镜面角区域[0°...10°]和[22°...32°]。角区域892的这两个子角区域表示为893和894并被区域895分开。
前倾照明,用于亚光金属表面和半透明光滑电介质层上的缺陷检测。照明路径896相应的角覆盖包括角区域[8°...32°]。另一个(对称的)角范围[-32°...-8°]的区域包括在光路891内,因而未示出。
背散射倾斜照明,用于半透明光滑电介质层之上、之内和之下的缺陷检测。相应的角覆盖满足角区域[-28°...-60°],由光图形891示出。
依照特定应用选择适当的照明通路:(i)离轴镜面照明,0位置——用于有光泽的金属;(ii)离轴镜面照明,1位置——用于半亚光金属;(iii)前倾照明——用于亚光金属;(iv)前倾和背散射倾斜照明——用于半透明光滑电介质层。
有利地,在缺陷检测期间,禁止(a)、(b)、(c)或(d)之间的任何结合。
用于PBGA、CSP和其它HDI应用上的自动表面缺陷检测的示例性行扫描照明仪器。
图9A示出倾斜的行扫描照明仪器,该仪器已经被设计用于各种HDI应用的自动表面缺陷检测。
示出的光学***包括:(i)包括线性CCD阵列908和物镜907的倾斜16°的成像光学***;(ii)三个线性光源901、902和903(可以通过线性光纤或行LED阵列)。光源垂直于扫描方向。
每个线性光源都提供有以平行方式设置的聚光柱面(concentratingcylindrical)光学***,例如柱面透镜对。每个聚光柱面对已经被设计为产生:(i)指定角覆盖的配置;(ii)适合应用的(application suitable)光线宽度。
所有三条聚集的光线在被检验表面上重合。
带有柱面对904的线性光源901相对于表面法线倾斜16°形成镜面光通路914。由柱面对4提供的总的角覆盖为±16°。图9b的旋转线性孔径912产生光角度操纵效果。
带有柱面对905的线性光源902相对于表面法线倾斜55°形成前倾光通路925。由柱面对5提供的总的角覆盖为±8°。
带有柱面对906的线性光源903相对于表面法线倾斜-44°形成背散射倾斜光通路936。由柱面对6提供的总的角覆盖为±16°。
在0位置带有旋转角孔径(rotating angular aperture)912(图9b的)的镜面光通路914(图9a的)代表有光泽的金照明路径。
在1位置带有旋转角孔径912(图9b的)的镜面光通路914(图9a的)代表半亚光金照明路径。
前倾光通路925代表亚光金照明路径。
背散射倾斜光通路936和前倾光通路925代表阻焊膜照明路径。
所选的光路的选择
为了提供应用不变的图像构造,提出与发明的多角度仪器相联合的自动表面鉴定方法。表面鉴定算法在图10中给出。
图10的方法1000由步骤1010开始,该步骤1010以全部照明(所有照明路径同时激活)扫描物体。
继步骤1010之后是步骤1020,该步骤1020产生物体的分割——例如限定出金片段和阻焊膜片段。分割响应于片段内每个材料的相对优势度。片段可以在尺寸和形状上不同。
可获得许多片段。
对于每个阻焊膜片段,继步骤1020之后是步骤1025,该步骤1025选择用于照射阻焊膜的照明路径。
对于每个金片段,继步骤1020之后是步骤1030,该步骤1030存储金片段——形成片段的金像素的位置。
继步骤1030之后是步骤1035,该步骤1035设置1到4之间的指数i,因此具有(在该实例中)可以适合四个不同的表面粗糙度等级的四条不同的照明路径。
对于指数i的每个值,执行步骤1040、1045和1050。
步骤1040包括以第i条照明路径扫描片段(帧)。
继步骤1040之后是步骤1045,该步骤1045为该片段确定金光洁度参数。这是一组参数,例如{金标准偏差(Gold Standard Deviation,STD);图像整体对比工},其中通过金STD表示金表面信号的标准偏差;图像整体对比度定义为平均金信号和平均焊接信号之间的比率)
继步骤1040之后是步骤1050,该步骤1050根据强制标准(imposed criteria)分析计算出的金光洁度参数。依据上述定义,强制标准包括两个同时执行的条件:最小金标准偏差和最大整体对比度。
在完成上面提到的序列之后,方法1000进入步骤1060,该步骤1060确定最合适的(most fitting)照明路径(”确定最好的金光洁度标准照明通路——表示为i0)。
继步骤1060之后是在缺陷检测序列期间选择用于照射该片段和相应片段的该照明路径(”为特定应用选择i0做为最合适的(most fitting)照明通路)。
图11示出根据本发明实施例的方法1100,用于通过多照明路径***检测缺陷。
方法1100由校准序列开始,该校准序列包括步骤1110-1140,其间每个片段都选择照明路径。
需要指出的是,一旦校准过程结束,那么可以在一个或多个理论上相同的物体的缺陷检测扫描期间进行每个片段的照明路径的选择。
例如,一批次的电物体可以通过在某个电路上执行校准过程来检验,并且随后当检验该批次的其它电路时使用照明路径(每个片段)的选择。
因此,为了在一组物体中检测缺陷,可以执行方法1110各步骤的多次重复。在这些多次重复之前,接收一组包括物体(在校准过程中被检验)和其它物体(它们的缺陷检测得益于校准过程的结果)的理论上相同的物体(在理想条件下物体预期是相同的)。该物体和其它物体经历了基本上相同的制造条件。这样它们的表面应该具有基本上相同的粗糙度等级的特征。
继该接收之后是校准过程。继该校准过程之后是应用于所有(或多个)其它物体上的缺陷检测过程。
方法1100由步骤1110开始,该步骤1110执行对物体的初始扫描。在初始扫描期间,多条照明路径可以同时照射物体。
继步骤1110之后是步骤1120,该步骤1120根据在初始扫描期间获得的检测信号,将物体分割为片段。每个片段都以主要材料为特征。例如,片段可以主要包括金属或可以主要包括半透明电介质。
根据本发明的各种实施例,继步骤1120之后可以是步骤1140、步骤1125、其结合的步骤1130。
步骤1125包括接收片段信息(例如,物体的设计文件、先前的扫描结果等等)。继步骤1125之后是步骤1130,该步骤1130根据片段信息确定每个片段的主要材料。
步骤1130包括确定每个片段的主要材料。
继步骤1130之后可以是步骤1135,该步骤1135在已知每个片段的主要材料之后,确定每个片段的表面粗糙度。因此,一旦明确了主要材料,就需要确定哪个照明路径最适合该片段的粗糙度等级。
步骤1135可以包括,例如:(i)确定片段的主要材料之后,由多条照明路径照射片段,一次一条照明路径;其中不同的照明路径适配于不同的可能的片段粗糙度等级;(ii)产生来自照明的检测信号;和(iii)处理检测信号以便为片段选择一条照明路径。
步骤1140包括在片段的缺陷检测扫描期间,为每个片段选择一条要被激活的所选的照明路径。该选择响应于片段的主要材料,但也可以响应于片段的表面粗糙度等级。
继步骤1140之后是缺陷检测序列。缺陷检测序列由步骤1150开始,该步骤1150仅通过该物体的所选的照明路径照射物体的每个片段。
继步骤1150之后是步骤1160,该步骤1160根据照射产生指示缺陷的检测信号。
继步骤1160之后可以是存储检测信号,以及附加地或选择地处理检测信号以检测缺陷。缺陷检测处理在现有技术中公知。一旦它接收到物体的标准化图像,缺陷处理过程就更快更强壮。
方法1100可以应用在任何前面提到的***中。
步骤1140可以包括,如果片段主要材料是金属,则选择片段的所选的照明路径,其照射金属表面和金属表面缺陷,从而无论金属表面的粗糙度等级如何,金属表面缺陷的图像基本上为黑色以及金属表面的图像基本上为白色。
步骤1140可以包括,如果片段主要材料是半透明电介质材料,则选择片段的所选的照明路径,其照射片段的半透明表面和半透明表面缺陷,从而无论半透明表面的粗糙度等级如何,半透明表面缺陷的图像基本上为白色以及半透明表面的图像基本上为黑色。
步骤1140可以包括,在镜面照明路径、漫射倾斜通路和近似镜面照明路径中选择。这种选择可以与某些上述***相关,例如图8A和8B的***。
步骤1160可以包括,由包括照相机和遮光板的成像路径产生检测信号。照相机具有与物体表面平行的传感表面。遮光板在成像路径的采集角度范围内引入不对称。这种检测的样本可以与某些上述***相关,例如图8A和8B的***。
步骤1140可以包括,在镜面照明路径、前倾照明路径和背散射倾斜照明路径中选择。这种检测的样本可以与某些上述***相关,例如图8C的***。
有利地,步骤1140可以包括,从可配置照明路径的两种配置中选择一种配置。在第一种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围中照射物体。在第二种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围内的两个互相分离的子范围中照射物体。这种可配置照明路径的样本在图8C、9和9A中示出。
有利地,步骤1140包括在前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径中选择;其中产生检测信号的照相机以基本上不同于物体表面法线的角度来对物体成像。这种检测的样本可以与某些上述***相关,例如图8C的***。
步骤1140可以包括,根据片段的分类(如包括有光泽的金属表面、半亚光金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面),来为片段选择所选的照明路径。
有利地,就以下参数中的至少一个来说,步骤1100的初始扫描可以不同于步骤1150的缺陷检测扫描,所述参数包括速度、信噪比和分辨率。
有利地,就以下参数中的至少一个来说,确定步骤1350的表面粗糙度等级的扫描可以不同于步骤1150的缺陷检测扫描,所述参数包括速度、信噪比和分辨率。
缺陷检测扫描通常比其它扫描更缓慢,具有更高的分辨率以及更好的信噪比。
图12示出根据本发明实施例的方法1200。
方法1200包括缺陷检测过程并且使用在校准过程中获得的信息(涉及每个片段的照明路径的选择)。
校准过程和缺陷检测过程可以应用于相同物体上,但这不是必要的。校准过程可应用于一个物体而缺陷检测过程可应用于一个或更多的其它物体。例如,该物体和其它物体属于相同批次的电路。
方法1200由步骤1210开始,该步骤1210仅通过与片段相关联的所选照明路径来照射物体的每个片段。根据片段的主要材料,并且也可以根据片段的粗糙度等级来选择所选的照明路径。
继步骤1210之后是步骤1220,该步骤1220根据照射产生指示缺陷的检测信号。
继步骤1220之后是步骤1230,该步骤1230处理检测信号以检测缺陷。
步骤1210可以包括,由从镜面照明路径、漫射倾斜通路和近似镜面照明路径中选择的所选照明路径照射物体的片段。
步骤1220可以包括,由包括照相机和遮光板的成像路径产生检测信号。照相机包括与被评估物体表面平行的传感表面。遮光板在成像路径的采集角度范围内引入不对称。
步骤1210可以包括,由从镜面照明路径、前倾照明路径和背散射倾斜照明路径中选择的所选照明路径照射片段。
步骤1210可以包括,从可配置照明路径的两种配置中选择一种配置。在第一种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围中照射物体。在第二种配置中,可配置的照明路径在连续的角度范围内的两个互相分离的子范围中照射物体。
步骤1210可以包括,由从前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径中选择的所选照明路径照射片段。步骤1220可以包括,通过以基本上不同于物体表面法线的角度对物体成像来产生检测信号。
步骤1210可以包括,由所选的照明路径照射片段,该所选的照明路径根据片段分类(如包括有光泽的金属表面、半亚光金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面)来选择。
需要指出的是,虽然在本发明的该说明书中为本发明的多个参数提供了数值,但是根据本发明的不同实施例,多个不同的值可应用于那些参数,这对本领域技术人员是清楚的。
需要进一步指出的是,本发明和附图的详细说明详述了本发明的一些实施例,本发明不同的实施例执行实现本发明的各种方式。
Claims (44)
1.一种用多照明路径***检测缺陷的方法,该方法包括:
执行对物体的初始扫描;其中在该初始扫描期间多条照明路径同时照射该物体;
根据在该初始扫描期间获得的检测信号,将该物体分割为片段;
根据选自于该片段的主要材料和该片段的表面粗糙度等级中至少一个参数,为每个片段选择一条将在该片段的缺陷检测扫描期间被激活的所选的照明路径;
仅通过该物体的所选的照明路径照射该物体的每个片段;以及
根据该照射,产生指示缺陷的检测信号。
2.根据权利要求1的方法,包括处理该检测信号以检测缺陷。
3.根据权利要求1的方法,包括接收片段信息;并且其中该分割进一步响应于表示物体片断的物体信息。
4.根据权利要求1的方法,其中该选择片段的所选照明路径包括:
确定该片段的主要材料之后,用多条照明路径照射该片段,一次一条照明路径;其中不同的照明路径适配于该片段的不同的可能的粗糙度等级;
产生来自该照射的检测信号;以及
处理该检测信号以便为该片段选择一条照明路径。
5.根据权利要求1的方法,包括选择照射金属表面和金属表面缺陷的照明路径,从而无论该金属表面的粗糙度等级如何,该金属表面缺陷的图像基本上为黑色以及该金属表面的图像基本上为白色。
6.根据权利要求1的方法,包括选择照射半透明表面和半透明表面缺陷的照明路径,从而无论该半透明表面的粗糙度等级如何,该半透明表面缺陷的图像基本上为白色以及该半透明表面的图像基本上为黑色。
7.根据权利要求1的方法,包括在镜面照明路径、漫射倾斜通路和近以镜面照明路径中选择。
8.根据权利要求7的方法,包括由包括照相机和遮光板的成像路径产生检测信号;其中该照相机包括与该物体表面平行的传感表面;以及其中该遮光板在该成像路径的采集角度范围内引入不对称。
9.根据权利要求1的方法,包括在镜面照明路径、前倾照明路径和背散射倾斜照明路径中选择。
10.根据权利要求1的方法,包括从可配置照明路径的两种配置中选择一种配置;其中在第一种配置中,该可配置的照明路径在连续的角度范围中照射该物体;其中在第二种配置中,该可配置的照明路径在该连续的角度范围内的两个互相分离的子范围中照射该物体。
11.根据权利要求1的方法,包括在前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径中选择;其中产生该检测信号的照相机以基本上不同于该物体表面法线的角度来对该物体成像。
12.根据权利更求1的方法,包括根据把片段分类为包括有光泽的金属表面、半亚光金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面,为片段选择所选的照明路径。
13.根据权利要求1的方法,包括:
接收一组包括该物体和其它物体的物体;其中该物体和该其它物体理论上彼此相同并且经历了基本上相同的制造条件;以及
用与该物体的相应片段相关联的所选的照明路径,照射每个其它物体的每个片段。
14.根据权利要求1的方法,其中该物体是电路;其中该方法包括:
接收包括该物体和其它物体的一批次电路;以及
用与该物体的相应片段相关联的所选照明路径,照射每个其它物体的每个片段。
15.一种用于缺陷检测的方法,该方法包括:
仅通过与该片段相关联的所选的照明路径照射物体的每个片段;其中根据选自于该片段的主要材料和该片段的粗糙度等级中的至少一个参数来选择单个所选的照明路径;
根据该照射,产生指示缺陷的检测信号;以及
处理该检测信号以检测缺陷。
16.根据权利要求15的方法,包括通过从镜面照明路径、漫射倾斜通路和近似镜面照明路径中选择的所选照明路径照射该物体的片段。
17.根据权利要求15的方法,包括由包括照相机和遮光板的成像路径产生该检测信号;其中该照相机包括与该被评估的物体表面平行的传感表面;以及其中该遮光板在该成像路径的采集角度范围内引入不对称。
18.根据权利要求15的方法,包括通过从镜面照明路径、前倾照明路径和背散射倾斜照明路径中选择的所选照明路径照射片段。
19.根据权利要求15的方法,包括从可配置照明路径的两种配置中选择一种配置;其中在第一种配置中,该可配置的照明路径在连续的角度范围中照射该物体;其中在第二种配置中,该可配置的照明路径在该连续的角度范围内的两个互相分离的子范围中照射该物体。
20.根据权利要求15的方法,包括:
通过从前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径中选择的所选照明路径照射片段;以及
通过以基本上不同于该物体表面法线的角度对该物体成像来产生该检测信号。
21.根据权利要求15的方法,包括:用该所选的照明路径照射片段;其中根据把片段分类为光泽的金属表面、半亚光金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面来选择该所选的照明路径。
22.根据权利要求15的方法,包括根据另一个物体的相应片段的检验来选择该所选的照明路径。
23.根据权利要求22的方法,其中该物体和该另一个物体属于相同批次的电路。
24.一种多照明路径***,该***包括多条照明路径、处理器和成像路径;
其中该处理器适用于:
控制对物体的初始扫描;
根据在该初始扫描期间获得的检测信号,将该物体分割为片段;
确定每个片段的表面粗糙度;以及
根据选自于该片段的主要材料和该片段的表面粗糙度等级中的至少一个参数,为每个片段选择一条将在该片段的缺陷检测过程中被激活的所选的照明路径;
其中该多条照明路径适用于在该初始扫描期间同时照射该物体;以及其中在该物体的缺陷检测扫描期间,所选的照明路径照射与该所选的照明路径相关联的片段;以及
其中该成像路径适用于根据该照射而产生指示缺陷的检测信号。
25.根据权利要求24的***,其中该处理器适用于处理该检测信号以检测缺陷。
26.根据权利要求24的***,其中该处理器适用于根据指示物体片段的物体信息来分割该被评估的物体。
27.根据权利要求24的***,其中该***适用于:
用该多条照明路径照射该片段,一次一条照明路径;其中不同的照明路径适配于不同的表面粗糙度等级;
由该成像路径产生来自该照射的检测信号;以及
由该处理器处理该检测信号并为该片段选择一条照明路径。
28.根据权利要求24的***,其中该处理器适用于选择照射金属表面和金属表面缺陷的照明路径,从而无论该金属表面的粗糙度等级如何,该金属表面缺陷的图像都基本上为黑色而该金属表面的图像基本上为白色。
29.根据权利要求24的***,其中该处理器适用于选择照射半透明表面和半透明表面缺陷的照明路径,从而无论该半透明表面的粗糙度等级如何,该半透明表面缺陷的图像都基本上为白色而该半透明表面的图像基本上为黑色。
30.根据权利要求24的***,其中该多条照明路径包括镜面照明路径、漫射倾斜通路和近似镜面照明路径。
31.根据权利要求30的***,其中该成像路径包括照相机和遮光板;其中该照相机包括与该被评估物体表面平行的传感表面;以及其中该遮光板在该成像路径的采集角度范围内引入不对称。
32.根据权利要求24的***,其中该多条照明路径包括镜面照明路径、前倾照明路径和背散射倾斜照明路径。
33.根据权利要求24的***,包括可以具有两种配置中的一种的可配置的照明路径;其中在第一种配置中,该可配置的照明路径在连续的角度范围中照射该物体;其中在第二种配置中,该可配置的照明路径在该连续的角度范围内的两个互相分离的子范围中照射该物体。
34.根据权利要求24的***,其中该多条照明路径包括前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径;其中该成像路径包括以基本上不同于该物体表面法线的角度来成像该物体的照相机。
35.根据权利要求24的***,其中该处理器适用于根据如包括有光泽的金属表面、半亚光金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面的该片段的分类来为片断选择所选的照明路径。
36.根据权利要求24的***,其中该照明路径适用于用与该物体的相应路径关联的所选的照明路径照射另一个物体的片段,其中该另一个物体理想地与该物体相同,并且其中该物体和该另一个物体经历了基本上相同的制造条件。
37.根据权利要求24的***,其中该照明路径适用于由与该物体的相应片段关联的所选的照明路径照射另一个物体的片段;其中该物体和该另一个物体是属于相同批次的电路。
38.一种用于缺陷检测的***,该***包括处理器、成像路径和多条照明路径;
其中该***适用于仅仅通过与该片段关联的所选的照明路径照射物体的每个片段;其中根据选自于该片段的主要材料和该片段的表面粗糙度等级中的至少一个参数来选择该所选的照明路径;
其中该成像路径适用于根据该照射而产生指示缺陷的检测信号;以及
其中该处理器处理该检测信号以检测缺陷。
39.根据权利要求38的***,其中该多条照明路径包括镜面照明路径、漫射倾斜通路和近似镜面照明路径。
40.根据权利要求38的***,其中该成像路径包括照相机和遮光板;其中该照相机包括与该被评估物体表面平行的传感表面;以及其中该遮光板在该成像路径的采集角度范围内引入不对称。
41.根据权利要求38的***,其中该多条照明路径包括镜面照明路径、前倾照明路径和背散射倾斜照明路径。
42.根据权利要求38的***,包括具有两种配置的可配置照明路径;其中在第一种配置中,该可配置的照明路径在连续的角度范围中照射该物体;其中在第二种配置中,该可配置的照明路径在该连续的角度范围内的两个互相分离的子范围中照射该物体。
43.根据权利要求38的***,其中该多条照明路径包括前倾照明路径、背散射倾斜照明路径、离轴镜面照明路径;并且其中该成像路径包括由照相机以基本上不同于该物体表面法线的角度来对该物体成像。
44.根据权利要求38的***,其中该处理器根据如包括有光泽的金属表面、半亚光金属表面、亚光金属表面或半透明电介质表面的该片段的分类来选择该所选的照明路径。
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