CN109632828B - 一种平板玻璃缺陷复检***及复检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平板玻璃缺陷复检***及复检方法,该***包括能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动的X/Y向移送机构,X/Y向移送机构上固定安装有CCD探头、激光发射器和光电接收器,激光发射器和光电接收器分别在CCD探头的两侧;检测过程确定缺陷的位置时,激光发射器和光电接收器共同确认CCD探头的聚焦基准面,CCD探头对设置的平板玻璃的N层的每一层进行拍照,共拍摄N张照片,从N张照片中找出缺陷最清晰的照片,确定缺陷位置,从而进行后续工艺。通过该装置找出的缺陷位置精度高,拍摄出的照片能够精确的反应出缺陷的大小尺寸和其它图像特征,有利于精准识别缺陷,方便人工干预改判。
Description
【技术领域】
本发明属于平板玻璃制备领域,涉及一种平板玻璃缺陷复检***及复检方法。
【背景技术】
平板平板玻璃对缺陷有非常严苛的品质要求,例如G6 0.5mm基板玻璃缺陷小于等于100um,整板缺陷数小于等于5个,且任意缺陷间距大于等于300mm,玻璃基板面工作面层不允许固态缺陷,内部固态缺陷小于等于100um。通过图像对平板玻璃缺陷进行分类是一项复杂工作,缺陷大小在微米级,光学变形图像相差不大,缺陷分类比较复杂。
在溢流下拉法生产平板玻璃过程,半成品平板玻璃经切割、研磨和清洗加工后,进行自动缺陷检测,包括面检和复检,获得缺陷的数量、种类、尺寸和位置。面检的主要作用是对缺陷进行简单识别和粗浅分类,缺陷识别和分类准确率达到约80%水平。由于面检分辨率在20um以上,对60um以内小缺陷识别能力较差。复检分辨率1um,可以实现对小缺陷进行精确检测识别,测量缺陷尺寸误差小于3%,缺陷图像清晰度同100倍的显微镜。现有的复检***尺寸误差偏大,无法精确的检测出缺陷所在的位置。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种平板玻璃缺陷复检***及复检方法。在实际自动在线检测中,面检和复检采用同一坐标系,根据面检提供的坐标精确定位,复检对单个缺陷进行逐个检测。复检头移动到缺陷上方位置,CCD以较小景深模式和递增的焦距从上表面向下表面依次拍摄多张图像,自动选出最清晰一张,根据对应焦距,判断缺陷在平板玻璃厚度方向上的位置,实现缺陷在平板玻璃厚度方向的分层。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种平板玻璃缺陷复检***,包括安装在平板玻璃的生产线上的X/Y向移送机构,X/Y向移送机构能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动,Y方向为平板玻璃的长度方向,X方向为平板玻璃的宽度方向;X/Y向移送机构上固定安装有CCD探头和第一激光传感测距***,第一激光传感测距***包括激光发射器和光电接收器,激光发射器和光电接收器分别在CCD探头的两侧;测量平板玻璃的缺陷在厚度的位置时,CCD探头在缺陷的上方,对缺陷进行拍照;CCD探头对缺陷拍照时,设定将平板玻璃从上至下分为N层;第一层为平板玻璃的上表面,第N层为平板玻璃的下表面,N为≥3的自然数。
本发明的进一步改进在于:
优选的,X/Y向移送机构的垂直度≤2/10000。
优选的,CCD探头上固定安装有复检光源,复检光源选用LED发光二极管,发射出波长400nm-800nm,功率<1.3W的可见光。
优选的,激光发射器发射出的激光束的波长为650nm。
优选的,CCD探头选用分辨率为1um矩阵黑白摄像头。
优选的,X/Y向移送机构上固定安装有第二激光传感测距***,第二激光传感测距***包括激光发射器和光电接收器;第一激光传感测距***的激光发射器和第二激光传感测距***的激光发射器相对于CCD探头镜面对称。
优选的,第一激光传感测距***的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角α=45°,第二激光传感器***的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角β=45°;两个激光束相对于竖直方向对称,两个激光束之间的夹角为90°。
一种基于上述的平板玻璃缺陷复检***的复检方法,包括以下步骤:
步骤1,X/Y向移送机构驱动CCD探头移动到缺陷的上方位置,第一激光传感测距***和第二激光传感测距***同时移动到缺陷的上方;
步骤2,第一激光传感测距***和第二激光传感测距***的激光发射器同时发射出激光束,根据激光束的返回至各自激光传感测距***的光电接收器时间,计算出第一激光传感测距***和平板玻璃之间的距离和第二激光传感测距***和平板玻璃之间的距离,通过两个长度计算出CCD探头的下端和平板玻璃的上表面之间距离,CCD探头自动聚焦平板玻璃的上表面;
步骤3,确定平板玻璃厚度方向的分层数N,CCD探头对每层的缺陷的位置进行拍照,拍摄N张照片;通过图像清晰度自动评价算法,获得最清晰照片,根据最清晰照片所在的层数,确定缺陷在平板玻璃上厚度的位置。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明公开了一种平板玻璃缺陷复检***,该***包括能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动的X/Y向移送机构,X/Y向移送机构上固定安装有CCD探头、激光发射器和光电接收器,激光发射器和光电接收器分别在CCD探头的两侧;确定缺陷的位置时,激光发射器和光电接收器共同确认CCD探头的聚焦基准面,CCD探头对设置的平板玻璃的N层的每一层进行拍照,共拍摄N张照片,从N张照片中找出缺陷最清晰的照片,确定缺陷位置,从而进行后续工艺。通过该装置找出的缺陷位置精度高,拍摄出的照片能够精确的反应出缺陷的大小尺寸和其它图像特征,有利于精准识别缺陷,方便人工干预改判。
进一步,X/Y向移送机构垂直度在2/10000以内,保证CCD探头、激光发射器和光电接收器移动至缺陷上方时,位置的精准性。
进一步的,CCD探头上固定设置有光源,保证拍照过程的光线满足拍照要求。
进一步的,激光发射器发射出的激光束的波长为650nm,保证发射出的激光束能够摄入至玻璃中。
进一步的,CCD探头选用分辨率为1um矩阵黑白摄像头,保证拍摄出的照片能够满足附件要求。
进一步的,复检***安装有两个传感***,使得CCD探头的初始聚焦值能够通过两个传感***的测出的距离精准确定,避免平板玻璃的翘曲和倾斜对基准面测量的影响。
本发明还公开了一种平板玻璃复检方法,该方法通过两个激光传感测距***,减小平板玻璃的翘曲和倾斜不利因素,精准的确定平板玻璃内缺陷的位置。
【附图说明】
图1是复检单激光传感测距***测距图;
图2是复检缺陷分层原理图;
图3是面检和复检关联图;
图4是复检双激光传感测距***测距图;
图5是平板玻璃下移动双激光传感测距***测距图;
图6是平板玻璃顺时针倾斜双激光传感测距***测距图;
其中:1-面检***;2-缺陷;3-平板玻璃;4-CCD探头;5-X/Y向移送机构;6-激光发射器;7-光电接收器;8-上表面;9-中间面;10-下表面;11-第一激光传感测距***;12-第二激光传感测距***。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
参见图1,本发明的复检***在面检***1传送机流水线下游,复检***包括CCD探头4、X/Y向移送机构5、第一激光传感测距***11,第一激光传感测距***11包括一个激光发射器6和光电接收器7;X/Y向移送机构5为整个复检***的支撑和移动驱动机构,固定安装在流水线上,通过平移机构能够沿着玻璃的移动方向-Y向和玻璃的横向方向-X向(Y的垂直方向)移动,X/Y向移送机构5的垂直度≤2/10000;X/Y向移送机构5上固定安装有CCD探头4、激光发射器6和光电接收器7,三者不接触;CCD探头4上固定安装有复检光源,复检光源选用LED发光二极管,波长400nm-800nm,最大功率1.3W,CCD探头4选用分辨率1um矩阵黑白摄像头;复检***的上游面检***1通过探测元件对平板玻璃3板边部检测定位,复检使用光栅测定停止平板玻璃3边部位置定位,光栅位置测量装置安装在设备基座上,选用精度0.1mm、响应速度2ms的光栅测位***。根据光栅测量装置测量玻璃板3边部停留位置值作为复检测量坐标原点,经过伺服电机、编码器和PLC构成闭环控制***处理,驱动CCD探头4按照面检坐标位置移动复测;
参见图1,为复检***单激光传感测距***测距示意图;激光发射器6和光电接收器7共同组成一套单激光传感测距***;平板玻璃3在复检前,需确定基准面,从而复检***聚焦距离初始值,复检自动聚焦基准,进行复检操作;采用激光传感测距***测距具体包括以下步骤,激光发射器6发射波长为650nm的激光,发射出的激光为功率<1mW连续波,经平板玻璃3的上表面8反射后,激光束到达光电接收器7;通过反射波的反射时间,确定激光发射器6与平板玻璃3的距离,进而根据激光发射器6与CCD探头4之间的高度差,计算出CCD探头4与平板玻璃3的距离,即确定了CCD探头4的初始聚焦面,将CCD探头4与平板玻璃3的距离作为复检***中初始聚焦基准值,以此基准值设定CCD探头4在平板玻璃3上分层自动聚焦拍摄缺陷2图片。通常,平板玻璃3缺陷2分层N的数量根据工艺需要自由设定,N不少于3层。
测量原理:
参见图2,为本发明的复检玻璃内缺陷2的原理图;按照图像聚焦方向,平板玻璃3根据工艺设定的层数N,依次对每层进行拍照;即将平板玻璃3从上至下依次分为上表面8、N-2个中间面9和下表面10,复检CCD探头4按照图像聚焦方向,针对平板玻璃3以较小景深模式和递增的焦距从上表面8,经过N-2个中间面9向下表面10,依次对缺陷2的位置自动对缺陷2拍摄,对应形成上表面8的缺陷图片、N-2个中间面9的缺陷图片和下表面10的缺陷2图片,共拍摄N张照片;复检***进行图像清晰度自动评价算法,可以获得聚焦最清晰图像,对应准确识别缺陷2在平板玻璃3的厚度方向位置,复检测得准确缺陷2层面、大小尺寸及其它图像特征信息,有利于对缺陷2进行精准识别。
参见图3,复检***安装在面检***1传送机流水线下游,从面检获得缺陷2坐标信息,当面检***1在平板玻璃3上发现缺陷2时,复检X/Y向移送机构5驱动复检***2的CCD探头4移动到缺陷2的上方位置,实现高分辨率1um放大复测缺陷2;复检采用激光测距式自动聚焦检测技术,对每个缺陷2进行拍照,拍照数量≥3张,提供缺陷2在平板玻璃3中精确的厚度位置,实现高精度测量缺陷2大小和分层,同时方便人工干预改判。
参见图4,本发明的一个实施例中,单传感器测距易受平板玻璃3翘曲、倾斜的因素影响,测量缺陷2在平板玻璃3厚度方向位置不准确,为避免上述情况,本发明的另一个实施例在上述单传感器测距***的基础上,本发明设置两个激光传感测距***;两个激光传感测距***相对于CCD探头4镜像对称,即采用该双传感器测距***;分为第一激光传感测距***11和第二激光传感测距***12,两个激光传感测距***的激光发射器和光电接收器规格与单激光测距***型号相同;此时的复检***包括CCD探头4、第一激光传感测距***11、第二激光传感测距***12和X/Y向移送机构5;激光发射器和接收器一体化设计制作,即第一激光传感测距***11中的激光发射器和第二激光传感测距***12的光电接收器固定成一体,而第二激光传感测距***12中的激光发射器和第一激光传感测距***11的光电接收器固定成一体;第一激光传感测距***11发出激光束与水平线形成的夹角α=45°,第二激光传感器***12发出的激光束与水平线形成的夹角β=45°,两个激光束相对于竖直方向对称,两个激光束之间的夹角为90°。平板玻璃在理想水平初始状态下,第一激光传感测距***11和第二激光传感测距***12发射出激光束均应在平板玻璃3的上表面8,且在平板玻璃3的上表面8上的一个点,但是当平板玻璃3的表面有翘曲或倾斜时,两个激光传感测距***发射出的激光束要么都在上表面8但不在一个点,要么不在同一个面;通过测量出双激光传感测距***的激光发射器6距离各自投射点的长度,能够对上表面8(基准面)变化值进行补偿,使得激光传感测距***精确的找出CCD探头4需要的基准面,使得CCD探头4的初始聚焦值比较精准,避免平板玻璃3的翘曲和倾斜的影响。平板玻璃3翘曲和倾斜状态,可以分解为平板玻璃3上下移动和倾斜两种状态,现就以平板玻璃3下移和顺时针旋转为例,进行说明双传感器测量复检CCD探头4聚焦初始基准值精准的效果。
图5表示了平板玻璃3下移动双传感器测距图。图5,平板玻璃3向下移动至位置C′,第一激光传感测距***11的激光发射器6发出的激光束5对应反射光A变动至A′,对应测量距离增大;第二激光传感测距***12的激光发射器6发出的激光束9对应反射光B变动至B′,对应测量距离同时增大。根据平板玻璃3位置下移,第一激光传感测距***11和第二激光传感测距***12的传感器测量测距同时增大,二者取均值作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值,相对单传感器误差降低。同样类推,平板玻璃3上移后,两个激光传感测距***测出的距离同时减小,二者取均值作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值,相对单激光传感测距***误差降低。平板玻璃3上下移动时,双激光测距***测量聚集基准同时变小或变大,***选取双激光传感测距***测距均值,相对单激光传感测距***测量结果,误差明显降低。
图6表示了平板玻璃3顺时针倾斜双传感器测距图。图6,平板玻璃3顺时针倾斜至位置C′,第一激光传感测距***11的激光发射器6发出的激光束5对应反射光A变动至A′,对应测量距离增大;第二激光传感测距***12的激光发射器6发出的激光束9对应的反射光B变动至B′,对应测量距离减小。根据平板玻璃3位置顺时针倾斜至位置C′,第一激光传感测距***11和第二激光传感测距***12的传感器测量测距变化趋势相反且变动误差值大小相等,二者误差相互抵消作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值,相对单激光传感测距***图3中2测量增大的误差,被双传感器测距模式克服。同样类推,平板玻璃3逆时针后,第一激光传感测距***11和第二激光传感测距***12的传感器测量测距变化趋势相反且变动误差值大小相等,二者误差相互抵消作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值,同理克服单激光传感测距***测量误差。平板玻璃3顺时针或逆时针倾斜时,双激光传感测距***测量结果正好相反,一个激光传感测距***测距离值变大,另一个激光传感测距***测距离值变小,二者测量值取均值,作为复检CCD探头4自动聚焦初始基准值,相对单激光传感测距***图测量结果,双激光传感测距***测距模式克服平板玻璃3翘曲和倾斜的误差影响。
参见图2和图4,通过本发明复检***进行的附件,具体包以下步骤:
(1)面检***1在平板玻璃3上发现缺陷2后,复检X/Y向移送机构5驱动复检***2的CCD探头4移动到缺陷2的上方位置;同时对应的第一激光传感测距***11和第二激光传感测距***12同时移动到缺陷2上方,CCD探头4的两侧;
(2)第一激光传感测距***11和第二激光传感测距***12的激光发射器6同时发射出激光束,计算出第一激光传感测距***11的激光发射器6距离平板玻璃3的长度和第二激光传感测距***12的的激光发射器6距离平板玻璃3的长度,根据两个测距值,计算出基准面(上表面)距离CCD探头4最下端的距离,作为CCD探头4自动聚焦初始基准值;
(3)工作人员根据工艺需求,确定平板玻璃3的分层数N;平板玻璃3根据工艺设定的层数N,依次对每层进行拍照;即将平板玻璃3从上至下依次分为上表面8、N-2个中间面9和下表面10,复检CCD探头4按照图像聚焦方向,针对平板玻璃3以较小景深模式和递增的焦距从上表面8,经过N-2个中间面9向下表面10,依次对缺陷2的位置自动对缺陷2拍摄,对应形成上表面8的缺陷2图片、N-2个中间面9的缺陷2图片和下表面10的缺陷2图片,共拍摄N张照片;复检***进行图像清晰度自动评价算法,可以获得聚焦最清晰图像,对应准确识别缺陷2在平板玻璃3的厚度方向位置,复检测得准确缺陷2层面、大小尺寸及其它图像特征信息,有利于对缺陷进行精准识别。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种平板玻璃缺陷复检***,其特征在于,包括安装在平板玻璃的生产线上的X/Y向移送机构(5),X/Y向移送机构(5)能够在生产线上沿着X方向和Y方向移动,Y方向为平板玻璃(3)的长度方向,X方向为平板玻璃(3)的宽度方向;X/Y向移送机构(5)上固定安装有CCD探头(4)和第一激光传感测距***(11),第一激光传感测距***(11)包括激光发射器(6)和光电接收器(7),激光发射器(6)和光电接收器(7)分别在CCD探头(4)的两侧;测量平板玻璃(3)的缺陷(2)在厚度的位置时,CCD探头(4)在缺陷(2)的上方,对缺陷(2)进行拍照;CCD探头(4)对缺陷(2)拍照时,设定将平板玻璃(3)从上至下分为N层;第一层为平板玻璃(3)的上表面(8),第N层为平板玻璃(3)的下表面(10),N为≥3的自然数;
X/Y向移送机构(5)上固定安装有第二激光传感测距***(12),第二激光传感测距***(12)包括激光发射器和光电接收器;第一激光传感测距***(11)的激光发射器和第二激光传感测距***(12)的激光发射器相对于CCD探头(4)镜面对称;
复检***包括CCD探头(4)、第一激光传感测距***(11)、第二激光传感测距***(12)和X/Y向移送机构(5);激光发射器和接收器一体化设计制作,即第一激光传感测距***(11)中的激光发射器和第二激光传感测距***(12)的光电接收器固定成一体,而第二激光传感测距***(12)中的激光发射器和第一激光传感测距***(11)的光电接收器固定成一体。
2.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检***,其特征在于,X/Y向移送机构(5)的垂直度≤2/10000。
3.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检***,其特征在于,CCD探头(4)上固定安装有复检光源,复检光源选用LED发光二极管,发射出波长400nm-800nm,功率<1.3W的可见光。
4.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检***,其特征在于,激光发射器(6)发射出的激光束的波长为650nm。
5.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检***,其特征在于,CCD探头(4)选用分辨率为1um矩阵黑白摄像头。
6.根据权利要求1所述的一种平板玻璃缺陷复检***,其特征在于,第一激光传感测距***(11)的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角α=45°,第二激光传感测距 ***(12)的激光发射器发出的激光束与水平线形成的夹角β=45°;两个激光束相对于竖直方向对称,两个激光束之间的夹角为90°。
7.一种基于权利要求1所述的平板玻璃缺陷复检***的复检方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,X/Y向移送机构(5)驱动CCD探头(4)移动到缺陷(2)的上方位置,第一激光传感测距***(11)和第二激光传感测距***(12)同时移动到缺陷(2)的上方;
步骤2,第一激光传感测距***(11)和第二激光传感测距***(12)的激光发射器(6)同时发射出激光束,根据激光束的返回至各自激光传感测距***的光电接收器(7)时间,计算出第一激光传感测距***(11)和平板玻璃(3)之间的距离和第二激光传感测距***(12)和平板玻璃(3)之间的距离,通过两个长度计算出CCD探头(4)的下端和平板玻璃(3)的上表面(8)之间距离,CCD探头(4)自动聚焦平板玻璃(3)的上表面(8);
步骤3,确定平板玻璃(3)厚度方向的分层数N,CCD探头(4)对每层的缺陷(2)的位置进行拍照,拍摄N张照片;通过图像清晰度自动评价算法,获得最清晰照片,根据最清晰照片所在的层数,确定缺陷(2)在平板玻璃(3)上厚度的位置。
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