[发明专利]一种对多层透明材料进行缺陷检测的系统及方法

说明书

本发明公开了一种对多层透明材料进行缺陷检测的系统，包括：复色光源、色散光学器件、相机以及控制及数据处理单元；利用色散共焦的原理对透明材料内部分层进行线扫描，利用线扫描得到的多帧图像进行处理之后得到透明材料各层的立体图像，并且能对材料表面或者透明材料某一层进行缺陷(突起或者凹陷)的尺寸进行计算。本发明的能定量测量出材料表面缺陷的尺寸，同时实现了对材料表面全覆盖测量。

技术领域

本发明涉及一种图像处理技术，具体涉及一种对多层透明材料进行缺陷检测的系统及方法。

背景技术

多层透明材料进行缺陷检测与测量的方法可以应用于半导体检测、手机屏幕的缺陷检测等领域，这些领域对材料表面的光滑以及平整程度要求很高。

目前这些应用领域常见的检测技术是利用高分辨率相机或者线共焦等技术对材料表面或者内部进行直接成像或者测量的。

利用高分辨率相机的方法可以通过对材料表面的成像的方式，直观地观察到材料表面的平整程度。这种方法通常使用的是面光源照射到材料表面，相机通过接收反射光进行成像，在图像中可以通过灰度值的明暗变化直观的检查材料表面的光滑、平整的程度，就像人们通常利用一个角度对着光纤观察某个物体的表面一样。这种方法可以直观地检查材料表面的光滑程度，但是不能定量的测量出材料表面缺陷的尺寸。

另外一种利用线共焦技术对透明材料厚度进行测量的方法是利用点光源色散之后的光照射在透明材料表面，利用光谱仪测量接收到的发射光的波长来计算处透明材料的厚度。这种方法可以精确的测量出透明材料被测位置的厚度，但是只能对单点进行测量，不能对材料表面实现全覆盖测量以及成像。

发明内容

为了解决现有高分辨率相机检测方法不能定量测量出材料表面缺陷的尺寸，以及现有线共焦技术方法不能对材料表面实现全覆盖测量以及成像的问题，本发明提供了一种对多层透明材料进行缺陷检测的系统及方法。

本发明的基本原理为：

利用色散共焦的原理对透明材料内部分层进行线扫描，利用线扫描得到的多帧图像进行处理之后得到透明材料各层的立体图像，并且能对材料表面或者透明材料某一层进行缺陷(突起或者凹陷)的尺寸进行计算。

本发明的具体技术方案是：

提供了一种对多层透明材料进行缺陷检测的系统，包括：

复色光源，用于发射一束宽光谱的复色光；

色散光学器件，设置于所述复色光源与被测多层透明物体之间，用于使所述复色光发生光谱色散后入射被测多层透明物体；

相机，用于获取被测多层透明物体反射的色散光；

控制及数据处理单元，用于控制所述放置被测多层透明材料的稳定平台平行于复色光源与相机，沿轴向运动，并读取相机拍摄的每帧图像；其中，每帧图像中具有i条直线,i表示多层透明材料的层数；第i条直线对应多层透明材料的第i层在当前帧图像的表征，将所有帧图像中用于表征同一层材料的直线进行拼接，得到用于表征多层透明材料的立体图像，通过该立体图像判断被测多层透明物体各个分层材料表面是否有缺陷及缺陷的分布位置，并计算缺陷尺寸。

进一步地，上述缺陷尺寸的具体计算过程为：

设相机的单个像元对应被测多层透明物体的实际分辨率为M；

则：

当多层透明材料具有突起或凹陷时，立体图像中某一条直线会出现缺口，而在该缺口处上方或下方会出现一条线段；缺口处所占像元个数为N1，缺口上方或下方的线段到该直线的垂直像元个数为N2，缺口位置在立体图像中存在的帧数为N3；计算突起或凹陷的长度L、宽度W、高度H；L＝N1*M，W＝N3*M，H＝N2*M。