CN102037394A - 玻璃波纹检测装置以及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种玻璃波纹检测装置以及其检测方法。在玻璃波纹检测装置以及其检测方法中，当关于阴影图像的信息含有归因于光的亮度变化、由于光或交流电源的不稳定性的功率噪声、玻璃移动时产生的振动、设备或环境的振动等等的噪声时，移除噪声且接着检测玻璃的表面上的波纹，藉此消除归因于噪声的检测误差，从而增强检测的准确度以及增加对产品的满意度。

Description

玻璃波纹检测装置以及其检测方法
技术领域
本发明是关于玻璃波纹检测技术，且更明确地说，是关于玻璃波纹检测装置以及其检测方法，其可增强检测的准确度同时防止归因于诸如信号、声噪声、缺陷光源、玻璃的振动等等的基于检测玻璃波纹时的外部因素的噪声的检测误差。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器包括形成有薄膜晶体管的下部基板、形成有彩色滤光片的上部基板，以及注入于下部基板与上部基板之间的液晶。
在基板即将形成有薄膜晶体管以及彩色滤光片的情况下，基板的表面上的膨胀、应变、刮痕、外来物质等等已引发缺陷的产品。
因此，通常在处理室中使用等离子体于基板上执行沉积、蚀刻、溅射或类似的工艺之前，基板必须经检测。
然而，在基板的表面的已知的检测的情况下，藉由相机捕获的关于基板的表面的图像信息由于归因于诸如电信号的噪声、缺陷光源、待检测的基板移动时产生的振动等等的外部因素的噪声而受到失真。因此，已知的检测可产生错误以致将缺陷基板确定为正常的以及将正常基板确定为有缺陷的等等。如以上所描述，已知的检测不准确。
发明内容
技术问题
设想本发明解决如以上所描述的问题，且本发明的目标为提供一种玻璃波纹检测装置以及其检测方法，其中在移除图像信息中所含噪声(例如，光的亮度变化、由于光或交流电源的不稳定性的功率噪声、玻璃移动时产生的振动、设备或环境的振动等等)的状态下检测玻璃波纹，且因此在无归因于噪声的检测误差的情况下增强了检测的准确度。
技术方案
设想本发明解决如以上所描述的问题，且本发明的一方面提供一种玻璃波纹检测装置，其包括用于检查待经由输送单元供应至处理设备的玻璃的表面上的波纹的检测单元，检测单元包括：照明器，其发射光；第二镜面，其反射由照明器发射的光；屏幕，在玻璃透射自第二镜面反射的光时所透射光在其上投影为阴影图像；图像处理器，其捕获对应于玻璃的表面且投影于屏幕上的阴影图像；以及波纹检测器，其自藉由图像处理器捕获的阴影图像移除归因于外部因素的噪声且基于关于噪声经移除的阴影图像的信息来检测玻璃的表面上的波纹。
检测单元可包括：照明器，其发射光；第一镜面，其透射自照明器发射的一些光且朝向特定方向反射一些光；第二镜面，其反射通过第一镜面的一些光使得经反射的光通过玻璃；第一光量检测器，其检测自第二镜面反射且通过玻璃的光的量；第二光量检测器，其检测自第一镜面朝向特定方向反射的光的量；以及波纹检测器，其比较由第一光量检测器以及第二光量检测器检测的光量，移除归因于外部因素的噪声，且检测噪声经移除的玻璃的表面上的波纹。
自照明器发射的光可包括氙气灯、红外线光源以及发光二极管中的一者。
第二镜面可以以10°至90°的角度安装以控制光的入射角。
玻璃波纹检测装置可更包括狭缝，狭缝提供于照明器的前端处且设定光的照射范围以检测玻璃的特定区域。
玻璃波纹检测装置可更包括滤光片构件，滤光片构件提供于狭缝的前端处且仅允许具有特定频带的波长的光通过滤光片构件。
图像处理器可包括线扫描电荷耦合装置(CCD)相机。
第一镜面可包括半镜面。
本发明的第三方面为提供一种检测玻璃波纹的方法，方法包括：自整体捕获的阴影图像选择对应于特定区域的待检测的图像的第一步骤；藉由列表显示关于特定区域的所选图像中水平/垂直线的行的像素值(亮度)以及藉由移动平均法以计算邻近像素值的平均值来主要地减少来自图像的噪声的第二步骤；输出藉由在第二步骤中主要地减少噪声的状态下合计或平均来自像素值的所计算平均值的水平线行A1、A2、A3、A4、A5…An而获得的图像信号的第三步骤；以及确定第三步骤中的图像信号输出是否超出预设的阈值以检测玻璃的表面上的波纹的第四步骤。
可藉由以下的等式来获得基于第三步骤的合计(或平均)结果的图像信号输出：
1 12 Δt = ( - A n + 4 + 8 A n + 3 - 8 A n + 1 + A n )
其中，Δt为用以藉由图像处理器在扫描一线之后扫描另一线的时间(约1毫秒至2毫秒)，且n为自然数。
在第三步骤中，当图像信号藉由快速傅立叶变换(FFT)算法变换为频率信号波形时可检查图像信号的哪个区域含有噪声信号。
有益效果
根据本发明的实施例，当关于阴影图像的信息含有归因于光的亮度变化、由于光或交流电源的不稳定性的功率噪声、玻璃移动时产生的振动、设备或环境的振动等等的噪声时，移除噪声且检测玻璃的表面上的波纹，藉此消除归因于噪声的检测误差，从而增强检测的准确度且增加对产品的满意度。
附图说明
图1展示根据本发明的实施例的玻璃波纹检测装置的构造。
图2为说明狭缝应用于根据本发明的实施例的照明器的正视图。
图3展示滤光片构件安装至根据本发明的实施例的照明器。
图4为说明在狭缝应用于根据本发明的实施例的照明器的前端的情况下的光路的示意图。
图5至图11展示根据本发明的实施例检测玻璃波纹的方法。
图12以及图13为根据本发明的实施例的玻璃的表面上的水平膨胀或倾斜膨胀的示意图。
图14展示根据本发明的另一实施例的检测装置。
具体实施方式
以下，将参看附图描述本发明的实施例。
图1展示根据本发明的实施例的玻璃波纹检测装置的构造，图2为说明狭缝应用于根据本发明的实施例的照明器的正视图，图3展示滤光片构件安装至根据本发明的实施例的照明器，且图4为说明在狭缝应用于根据本发明的实施例的照明器的前端的情况下的光路的示意图。
参看图1至图4，根据本发明的实施例的玻璃波纹检测装置包括检测单元，检测单元用于检查即将由输送单元100供应至处理设备的玻璃200的表面上的波纹。检测单元包括照明器10、第二镜面20、屏幕30、图像处理器40以及波纹检测器50。
照明器10发射光。照明器10可包括氙气灯、红外线光源以及发光二极管。
参看图2，狭缝11提供于照明器10的前端处且将待发射的光仅引导至第二镜面20。另外，滤光片构件12提供于狭缝的前端处且仅允许具有特定频带的波长的光通过滤光片构件12。
滤光片构件12包括紫外线滤光片、红外线滤光片以及可见光滤光片。
紫外线滤光片仅允许紫外线区域的波长通过，或仅允许其它可见光以及红外线区域的波长通过紫外线滤光片同时仅滤除紫外线区域的波长，其中其波长频带自214nm至396nm而变化。
可见光滤光片仅允许可见光区域的特定波长通过，且允许长于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除短于特定波长的波长，或允许短于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除长于特定波长的波长，其中其波长频带自462nm至750nm而变化。红外线滤光片仅允许红外线区域的特定波长通过，且允许长于特定波长的波长通过红外线滤光片同时仅滤除短于特定波长的波长，或允许短于特定波长的波长通过红外线滤光片同时仅滤除长于特定波长的波长，其中其波长频带自760nm至1000nm而变化。第二镜面20朝向玻璃200而反射自照明器10发射的光且以10°至90°的角度安装以控制所反射光的入射角。
当玻璃200透射自第二镜面20反射的光时，所透射的光在屏幕30上投影为对应于玻璃200的表面的阴影图像。
图像处理器40捕获对应于玻璃200的表面且投影于屏幕30上的阴影图像。图像处理器40包括线扫描电荷耦合装置(CCD)相机。
波纹检测器50自阴影图像而移除归因于外部因素的噪声且基于噪声经移除的阴影图像来检查该玻璃200的表面质量。此处，外部因素包括光的亮度变化、光或特定频带(例如，40Hz至80Hz)中的电信号的不稳定性、玻璃200移动以待检测时产生的振动、设备或环境的振动等等。
在根据本发明的实施例的玻璃波纹检测装置以及其检测方法中，如图1至图13中所示，玻璃200经移动至处理设备以藉由使用等离子体来用于沉积、蚀刻、溅射或类似的工艺以制造薄膜晶体管液晶显示器，或由诸如辊或具有恒定速度部分的机器人臂之类的输送单元100来停止。
当光以预定的照射角自安装于输送单元100下的照明器10发射时，光自该在10°至90°的角度内经安装以控制入射角的第二镜面20反射，且通过由输送单元100输送的玻璃200。
接着，通过玻璃200的光使得玻璃200的阴影图像投影于屏幕30上。所投影的阴影图像由用作图像处理器40的线扫描CCD相机捕获，且接着发送至波纹检测器50。
在照明器10发射光的情况下，如图2至图4中所示，光经由安装于照明器10的前端处的狭缝11自照明器10发射至第二镜面20，且仅允许特定波长频带的光通过滤光片构件12。
换言之，紫外线滤光片、可见光滤光片以及红外线滤光片经选择性地组合且用作安装至照明器10的滤光片构件12。在此情况下，滤光片构件12仅允许特定波长频带的光通过。
举例而言，若紫外线滤光片用作照明器10的滤光片构件12，则当照明器10发射光至玻璃200时，紫外线滤光片仅允许214nm与396nm之间的紫外线区域的波长通过，或允许其它可见光以及红外线区域的波长通过紫外线滤光片同时仅滤除紫外线区域的波长。
接着，特定波长频带的经过滤的光在其入射角由第二镜面20控制的状态下自第二镜面20反射，且通过玻璃200。因此，通过玻璃200的表面的光使得阴影图像更清晰地投影于屏幕30上。清晰阴影图像由用作图像处理器40的线扫描CCD相机清晰地捕获，且接着发送至波纹检测器50。
另外，若可见光滤光片用作照明器10的滤光片构件12，则当照明器10发射光至玻璃200时，可见光滤光片仅允许426nm与750nm之间的可见光区域的特定波长通过，允许长于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除短于特定波长的波长，或允许短于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除长于特定波长的波长。
接着，特定波长频带的经过滤的光仅照射玻璃200的表面且通过玻璃200。因此，通过玻璃200的表面的光使得阴影图像更清晰地投影于屏幕30上。清晰的阴影图像由图像处理器40清晰地捕获，且接着发送至波纹检测器50。
另外，若红外线滤光片用作照明器10的滤光片构件12，则当照明器10发射光至玻璃200时，可见光滤光片仅允许760nm与1000nm之间的可见光区域的特定波长通过，允许长于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除短于特定波长的波长，或允许短于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除长于特定波长的波长。
接着，特定波长频带的经过滤的光仅照射玻璃200的表面且通过玻璃200。因此，通过玻璃200的表面的光使得阴影图像更清晰地投影于屏幕30上。清晰的阴影图像由图像处理器40清晰地捕获，且接着发送至波纹检测器50。
此时，波纹检测器50将清晰的阴影图像变换为波形图案，且自阴影图像的波形图案移除归因于外部因素的噪声。接着，将关于玻璃200的均匀度的参考值的边界条件应用于噪声经移除的图像信息，以便准确地确定玻璃200是否具有波纹。
更详言之，如图5中所示，首先，波纹检测器50自藉由图像处理器40捕获并发送的整个阴影图像来选择对应于特定区域的图像。
此处，仅选择对应于特定区域的图像而非整个阴影图像，因为若选择整个阴影图像，则由于在检测玻璃200的波纹时，大多数膨胀如图12中所示水平地发生，但一些可如图13中所示倾斜地发生，因此在仅合计(或平均)膨胀(亦即，仅信号区域)时会出现问题。
接着，如图6中所示，列表显示关于所选特定区域的图像中的水平/垂直线的行的像素值(亮度)，藉由移动平均法来计算邻近像素值的平均值，藉此主要地自阴影图像减少噪声。
仅作参考，噪声在储存数据时已含于阴影图像中。视光的亮度变化、光或预定频带的电信号的不稳定性、玻璃移动时产生的振动、设备或环境的振动等等而定，噪声含于阴影图像中，移除噪声且接着检测玻璃的表面上的波纹，藉此来增强检测的准确度且增加对产品的满意度。因此，波纹检测器50主要执行减少噪声的操作。
在如以上所描述主要地减少噪声的状态下，波纹检测器50输出藉由如图7所示合计(或平均)来自像素值的所计算的平均值的水平线行A1、A2、A3、A4、A5…An而获得的图像信号。藉由以下的等式获得图像信号。
1 12 Δt = ( - A n + 4 + 8 A n + 3 - 8 A n + 1 + A n )
其中，Δt为用以藉由图像处理器在完成一线之后扫描另一线的时间(约1毫秒至2毫秒)，且n为自然数。
此时，图像信号具有如图8中所示的波形图案，且波形图案中的图像信号中所含噪声在藉由快速傅立叶变换(FFT)算法变换为如图9中所示的频率信号波形时由检测器直接可见。
因此，波纹检测器50确定含有噪声的图像信号是否超出预设的阈值。若确定图像信号超出了阈值，则波纹检测器50准确地检查如图10中所示的玻璃200的表面上的波纹。
举例而言，待检测的膨胀的宽度为约3mm至10mm，其厚度为几nm至几十nm，玻璃200以恒定速率(v＝常数)移动，且以预定间隔(例如，1毫秒至2毫秒)更新图像信息。因此，当藉由FFT将图8的图像信号变换为图9的图像信号时，可计算哪个部分对应于信号区域。亦即，3mm的间隔的膨胀对应于t(时间)＝3mm/v且经变换为f＝1/t＝v/3mm的频率，使得信号区域可自f1至f2(f1：f1＝1/t＝v/3mm，f2＝1/t2＝v/10mm)而变化。
因此，不同于前述范围的区域视为不必要的噪声，且波纹检测器50使用关于玻璃200的均匀度的参考值的边界条件且更准确地检查玻璃200的表面上是否存在着膨胀。
此处，藉由FFT将图10的如以上所描述的噪声经移除的图像信号的波形变换为如图11中所示的频率信号波形，使得检测器直接可看见已移除噪声的状态。
同时，图14展示根据本发明的另一实施例的检测装置。在此实施例中，检测装置包括：照明器10，其发射光；第一镜面60，其用以透射自照明器10发射的一些光且朝向预定的方向反射一些光；第二镜面20，其用以反射通过第一镜面60的一些光使得所反射的光通过玻璃200；第一光量检测器70，其用以检测自第二镜面20反射且通过玻璃200的光的量；第二光量检测器80，其用以检测自第一镜面60朝向预定的方向反射的光的量；以及波纹检测器50，其比较由第一光量检测器70以及第二光量检测器80检测到的光量，移除玻璃的性质中所包括的噪声或由交流电源产生的功率噪声，其中噪声是归因于外部因素，且在无噪声的情形下根据光量来检测该玻璃200的表面上的波纹。
如图14中所示，当照明器10发射光时，一些光(50％)自该设置为半镜面的第一镜面60反射且经引导至第二光量检测器80，但光的剩余部分(50％)通过第一镜面60且经引导至第二镜面20。
接着，第二光量检测器80检测一些光的量且将检测结果输出至波纹检测器50，且第二镜面20朝向玻璃200反射一些通过第一镜面60的光使得所反射的光可通过玻璃200。
此时，当玻璃200透射自第二镜面20反射的光时，由第一光量检测器70检测透射的光量且接着将检测结果发送至波纹检测器50。
波纹检测器50比较由第一光量检测器70以及第二光量检测器80检测的光量，移除由外部因素引起的噪声(特定言之，功率噪声)，且在无噪声的情形下根据光量来检测该玻璃200的表面上的波纹。
因为由第二光量检测器80检测到的光量与玻璃200无关，但通过玻璃200且由第一光量检测器70检测到的光量受玻璃200影响，所以波纹检测器50基于由第一光量检测器70检测到的光量相对于由第二光量检测器80检测到的光量来移除由交流电源产生的功率噪声。因此，波纹检测器50在无噪声的情形下根据光量而应用关于玻璃200的均匀度的参考值的边界条件，藉此更准确地检查玻璃200的表面上是否存在着膨胀。
以下将避免反复的描述。
对于本领域技术人员将显而易见，在不脱离本发明的精神或范畴的情形下可在本发明中进行各种修改以及变化。因此，本发明意欲覆盖本发明的修改以及变化，只要该变化及修改在权利要求以及其等效物的范畴内。

Claims (18)

1.一种玻璃波纹检测装置，所述玻璃波纹检测装置包括用于检查即将经由输送单元供应至处理设备的玻璃的表面上的波纹的检测单元，所述检测单元包括：
照明器，发射光；
第二镜面，反射由所述照明器发射的光；
屏幕，当所述玻璃透射自所述第二镜面反射的光时透射的光在屏幕上投影为阴影图像；
图像处理器，捕获对应于所述玻璃的表面且投影于所述屏幕上的所述阴影图像；以及
波纹检测器，自通过所述图像处理器捕获的所述阴影图像移除归因于外部因素的噪声且基于关于所述噪声经移除的所述阴影图像的信息来检测所述玻璃的表面上的波纹。
2.如权利要求1所述的玻璃波纹检测装置，其中所述照明器包括氙气灯、红外线光源以及发光二极管中的一者。
3.如权利要求1或权利要求2所述的玻璃波纹检测装置，所述玻璃波纹检测装置还包括狭缝，狭缝提供于所述照明器的前端处且将来自所述照明器的所述光仅引导至所述第二镜面。
4.如权利要求1或权利要求2所述的玻璃波纹检测装置，其中所述第二镜面以10°至90°的角度安装以控制所述光的入射角。
5.如权利要求3所述的玻璃波纹检测装置，所述玻璃波纹检测装置还包括滤光片构件，滤光片构件提供于所述狭缝的前端处且仅允许具有特定频带的波长的光通过。
6.如权利要求5所述的玻璃波纹检测装置，其中所述滤光片构件包括紫外线滤光片，紫外线滤光片仅允许紫外线区域的波长通过，或仅允许可见光区域以及红外线区域的波长通过紫外线滤光片同时仅滤除所述紫外线区域的波长。
7.如权利要求5所述的玻璃波纹检测装置，其中所述滤光片构件包括可见光滤光片，可见光滤光片仅允许可见光区域的特定波长通过，且允许长于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除短于所述特定波长的波长，或允许短于特定波长的波长通过可见光滤光片同时仅滤除长于所述特定波长的波长。
8.如权利要求5所述的玻璃波纹检测装置，其中所述滤光片构件包括红外线滤光片，红外线滤光片仅允许红外线区域的特定波长通过，且允许长于特定波长的波长通过红外线滤光片同时仅滤除短于所述特定波长的波长，或允许短于特定波长的波长通过红外线滤光片同时仅滤除长于所述特定波长的波长。
9.如权利要求1所述的玻璃波纹检测装置，其中所述图像处理器包括线扫描电荷耦合装置(CCD)相机。
10.一种玻璃波纹检测装置，所述玻璃波纹检测装置包括用于检查待经由输送单元供应至处理设备的玻璃的表面上的波纹的检测单元，所述检测单元包括：
照明器，发射光；
第一镜面，透射自所述照明器发射的一些光且朝向特定方向反射一些光；
第二镜面，反射通过所述第一镜面的一些光使得所述经反射光通过所述玻璃；
第一光量检测器，检测自所述第二镜面反射且通过所述玻璃的光的量；
第二光量检测器，检测自所述第一镜面朝向所述特定方向反射的所述光的量；以及
波纹检测器，比较由所述第一光量检测器以及所述第二光量检测器检测的所述光量，移除归因于外部因素的噪声，且检测所述噪声经移除的所述玻璃的表面上的波纹。
11.如权利要求10所述的玻璃波纹检测装置，其中所述照明器包括氙气灯、红外线光源以及发光二极管中的一者。
12.如权利要求10所述的玻璃波纹检测装置，其中所述第二镜面以10°至90°的角度安装以控制所述光的入射角。
13.如权利要求10或权利要求11所述的玻璃波纹检测装置，所述玻璃波纹检测装置还包括狭缝，狭缝提供于所述照明器的前端处且设定所述光的照射范围以检测所述玻璃的特定区域。
14.如权利要求13所述的玻璃波纹检测装置，所述玻璃波纹检测装置还包括滤光片构件，滤光片构件提供于所述狭缝的前端处且仅允许具有特定频带的波长的光通过。
15.如权利要求10所述的玻璃波纹检测装置，其中所述第一镜面包括半镜面。
16.一种玻璃波纹检测方法，所述玻璃波纹检测方法包括：
第一步骤，自整体捕获的阴影图像选择对应于待检测的特定区域的图像；
第二步骤，通过列表显示关于所述特定区域的所述所选图像中水平/垂直线的行的像素值(亮度)以及通过移动平均法以计算所述邻近像素值的平均值来主要地减少来自所述图像的噪声；
第三步骤，输出通过在所述第二步骤中主要地减少所述噪声的状态下合计或平均来自所述像素值的所述所计算的平均值的所述水平线行A1、A2、A3、A4、A5…An而获得的图像信号；以及
第四步骤，确定所述第三步骤中的所述图像信号输出是否超出预设的阈值以检测所述玻璃的表面上的波纹。
17.如权利要求16所述的玻璃波纹检测方法，其中通过以下的等式来获得基于所述第三步骤的所述合计(或平均)结果的所述图像信号输出
1 12 Δt = ( - A n + 4 + 8 A n + 3 - 8 A n + 1 + A n ) .
18.一种玻璃波纹检测方法，所述玻璃波纹检测方法包括：
第一步骤，通过照明器发射光；
第二步骤，接收所述第一步骤中发射的一些光以及检测光量；
第三步骤，在玻璃透射所述第一步骤中发射的所述光的剩余部分时检测透射的光量；
第四步骤，比较由所述第一步骤以及所述第二步骤检测到的光量以及移除根据所述玻璃的性质产生的噪声；以及
第五步骤，基于在所述第四步骤所述噪声经移除的所述光量通过应用关于所述玻璃的均匀度的参考值的边界条件来检测所述玻璃的表面上的波纹。
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