CN112683493B - 透光性器件检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种透光性器件检测系统，包括托盘、摄像组件和光源组件，托盘包括呈平面的承载面，承载面用于承载透光性器件，光源组件包括第一光源和第二光源，第一光源朝向承载面发射垂直的第一光线，第二光源朝向承载面发射倾斜的第二光线，第一光线和第二光线在透光性器件上反射，摄像组件接收透光性器件反射的光线而形成图像，根据图像检测透光性器件的缺陷。通过采用第二光源作为补偿光源，增加倾斜于待测的透光性器件的第二光线，从而使得发生在透光性器件的漫反射更多，使得透光性器件的内部以及表面缺陷显现出来。
Description
技术领域
本发明属于光学成像的检测领域，尤其涉及一种透光性器件检测系统。
背景技术
随着社会的发展，彩色滤光片的市场也越来越大，比如手机摄像头模组，数码相机，液晶显示器，车载系统，电脑摄像头，视频电话等彩色显示电器都离不开彩色滤光片，因此对于彩色滤光片的品质把控也越来越重要。
目前，滤光片供应商出厂检测/公司检测滤光片的方法为：日光源配合X20倍放大率的显微镜，在肉眼条件下观察滤光片的表面形貌。
若使用现有检测滤光片的方法，许多内部结构及镀膜缺陷难以判断，另外上述方法也无法同时检测滤光片的正面、反面以及内部。
发明内容
本发明的目的是提供一种透光性器件检测系统，解决上述传统的透光性器件检测方法的技术问题。
为实现本发明的目的，本发明提供了如下的技术方案：
本发明提供了一种透光性器件检测系统，包括托盘、摄像组件和光源组件，所述托盘包括呈平面的承载面，所述承载面用于承载透光性器件，所述光源组件包括第一光源和第二光源，所述第一光源朝向所述承载面发射垂直的第一光线，所述第二光源朝向所述承载面发射倾斜的第二光线，所述第一光线和所述第二光线在所述透光性器件上反射，所述摄像组件接收所述透光性器件反射的光线而形成图像，根据所述图像检测所述透光性器件的缺陷。
通过采用第二光源作为补偿光源，增加倾斜于待测的透光性器件的第二光线，从而使得发生在透光性器件的漫反射更多，使得透光性器件的内部以及表面缺陷显现出来。
其中，所述承载面上设有镀膜层，所述承载面为硅材质，所述镀膜层为氮化硅材质。通过在硅材质的承载面上镀有黑色的、吸光能力强的氮化硅薄膜，使得光源组件发出的、透过透光性器件的光线能够被吸收，减少了光线反射、散射干扰，增加了检测的精密度。
其中，所述承载面上设有多个凸起，所述透光性器件的两端分别搭载在相邻的两个所述凸起上，以使所述透光性器件与所述承载面具有第一间隔距离。通过在承载面上设置多个凸起，有利于承载面更好地吸收多余光线。同时设置第一间隔距离，承载面能够进行二次吸收(光源组件发射的光线通过透光性器件但承载面未吸收完的，剩余光线将反射至透光性器件，然后再次反射回来)。
其中，所述凸起呈“凸”字形而形成台阶结构，所述透光性器件设置在所述台阶结构上。通过将透光性器件放置在凸起中部的台阶结构，减少了外部光源的干扰，以减少检测误差。
其中，所述第一间隔距离为0.1～1mm。合理设置透光性器件与承载面的第一间隔距离，增强承载面的吸光能力，同时排除外部光线的干扰，减少了检测误差。
其中，所述第一光源和所述第二光源均为环形，所述第二光源围合形成第一空间，所述第一空间用于容置所述第一光源，所述第一光源围合形成第二空间，所述摄像组件通过所述第二空间拍摄所述透光性器件的图像。合理设置第一光源和第二光源的结构，使得第一光线和第二光线的光线强度得以有效叠加，使得抵达透光性器件的光线的范围以及强度符合检测的要求。
其中，所述第一光源包括红、绿和蓝三个发光部，所述三个发光部用于调节所述第一光源发出的光线颜色。通过在第一光源上设置上述的三个发光部，从而可以检测透光性器件在不同颜色下的像素缺陷。
其中，所述第二光线与所述第一光线相交，所述第二光线相较所述承载面倾斜的角度为30～85°。合理设置倾斜角度的大小，能够更好地在透光性器件表面提供漫反射。
其中，所述第一光源与所述承载面的距离为第二间隔距离，所述第二间隔距离为50～150mm。合理设置第一光源与承载面的第二间隔距离，降低第一光线的能量损失的同时，使得第一光源具有较大的照射范围。
其中，所述摄像组件包括显微镜和摄像头，所述显微镜的光轴垂直于所述承载面，所述摄像头设置于所述显微镜的目镜。通过将显微镜与摄像头配合使用，放大缺陷以及将缺陷转化成图像的形式，以便于工作人员进行检测工作，减少失误，增加检测的精密度。
其中，所述透光性器件检测系统还包括显示器和控制装置，所述显示器与所述摄像组件电连接，用于显示所述摄像组件拍摄的图像，所述控制装置用于控制所述光源组件和/或所述摄像组件相对所述托盘移动。设置显示器，将检测的图像显示在其中，有利于系统化的检测，增加检测的效率；设置控制装置，能够在不同情况下(外部光线的条件不同、透光性器件的材质和尺寸等不同)调节光源组件以及摄像组件至承载面的距离，增强系统的适应性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种实施例中透光性器件检测系统的结构示意图；
图2为一种实施例中托盘的正视图；
图3为一种实施例中托盘的俯视图；
图4为一种实施例中托盘与透光性器件的位置关系图；
图5为一种实施例中透光性器件检测系统的部分结构示意图；
图6a为一种实施例中第一种第一光源的结构示意图；
图6b为一种实施例中第二种第一光源的结构示意图；
图7为一种实施例中光源组件的工作示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供了一种透光性器件检测系统1000，该透光性器件检测系统1000可检测透光性器件11的正面、反面及内部的缺陷。透光性器件11例如为彩色滤光片、触摸屏模组、玻璃盖板等可应用在屏幕上的器件，也可以为透镜等光学元件。
透光性器件检测系统1000包括托盘1、摄像组件3和光源组件2。光源组件2提供检测所需的光线，摄像组件3收集透光性器件11的图像信息，托盘1提供放置透光性器件11的空间。
托盘1包括呈平面的承载面10，承载面10用于承载透光性器件11。托盘1设置在光源组件2的光线的照射方向，使得光源组件2能够将光线投射到托盘1的承载面10，同时摄像组件3能够接受透光性器件11反射回来的光线。
光源组件2包括第一光源21和第二光源22，第一光源21提供垂直于承载面10的第一光线，第二光源22提供倾斜于承载面10的第二光线，第一光线与第二光线均能投射透光性器件11上并产生反射。摄像组件3接收反射的光线从而形成图像，通过分析该图像可以检测透光性器件11的缺陷。
由于第一光源21发出的第一光线垂直于承载面10，在透光性器件11上不容易产生足够的漫反射，而第二光源22发出的倾斜于承载面10的第二光线能够在透光性器件11上产生大量的漫反射。通过采用第二光源22与第一光源21配合，使得发生在透光性器件11的漫反射更多，进而使得透光性器件11表面的微小裂痕或者内部的缺陷反射到摄像组件3的光线更多，从而使得透光性器件11的内部以及表面缺陷更容易显现出来(类似于日常生活中看不清的表面划痕，斜着对准灯光就可以看到)。
一种实施例中，请参阅图2和图3，承载面10上设有镀膜层12，承载面10为硅材质，镀膜层12为氮化硅材质，优选Si3N4作为镀膜层12材质。另外，镀膜只是将氮化硅与承载面10结合的一种手段，承载面10总体均采用氮化硅材质，亦或者单独设置一片氮化硅片放置在承载面10上也可以达到这种效果。通过在硅材质的承载面10上镀有黑色的、吸光能力强的氮化硅薄膜，使得光源组件2发出的、透过透光性器件11的光线能够被吸收，减少了光线反射、散射干扰，增加了检测的精密度。
一种实施例中，请继续参阅图2和图3，承载面10上设有多个凸起13，透光性器件11的两端分别搭载在相邻的两个凸起13上，以使透光性器件11与承载面10具有第一间隔距离91。凸起13搭载透光性器件11的方式有多种，可以通过设置三角形的凸起13，将透光性器件11搭建在相邻两个三角形的两条腰之间，也可以设置圆柱形的凸起13，将透光性器件11放置在圆柱的端面上。优选将凸起13设置为“凸”字形结构，将透光性器件11放置在台阶结构的中部。通过在承载面10上设置多个凸起13，有利于承载面10更好地吸收多余光线。同时设置第一间隔距离91，承载面10能够进行二次吸收(光源组件2发射的光线通过透光性器件11但承载面10未吸收完的，剩余光线将反射至透光性器件11，然后再次反射回来)。进一步地，将透光性器件11放置“凸”字形的凸起13中部的台阶结构，减少了外部光源的干扰，以减少检测误差。
一种实施例中，请参阅图4，承载面10和透光性器件11平行，将第一间隔距离91设置为0.1～1mm。其中，第一间隔距离91即承载面10与透光性器件11之间的垂线长度。根据不同的检测条件和透光性器件11性质不同的情况下，可以调节第一间隔距离91。当承载面10的氮化硅镀膜层12的厚度较薄时，氮化硅镀膜层12的吸收光线能力较弱，可将第一间隔距离91设置为0.7～1mm，具体可为0.7mm、0.8mm、0.9mm、0.95mm和1mm等，有利于承载面10的氮化硅镀膜层12多次吸收通过透光性器件11的光线，以达到较优的吸光效果。当承载面10的氮化硅镀膜层12的厚度较厚时，氮化硅镀膜层12的吸收光线能力较强，可将第一间隔距离91设置为0.1mm～0.4mm，具体可为0.1mm、0.2mm、0.3mm或0.4mm，以节省托盘1的空间，有利于流水线检测的布置。当承载面10的氮化硅镀膜层12的厚度一般时，将第一间隔距离91设置为0.4～0.7mm，具体可为0.44mm、0.55mm、0.66mm等，达到节省空间的同时吸光效果良好的目的。合理设置透光性器件11与承载面10的第一间隔距离91，增强承载面10的吸光能力，同时排除外部光线的干扰，减少了检测误差。
一种实施例中，请参阅图5，将第一光源21和第二光源22设置为环形，可以为圆环、椭圆环或者方环，优选圆环，使得光线投射的均匀。以圆环为例，将第一光源21设置在第二光源22的内圆环中。将摄像组件3设置在第一光源21的内环上，远离托盘1的一侧，以便于摄像组件3能够通过第一光源21的内孔拍摄待测的透光性器件11的图像。合理设置第一光源21和第二光源22的结构，使得第一光线和第二光线的光线强度得以有效叠加，抵达透光性器件11的光线的范围以及强度符合检测的要求。
一种实施例中，请继续参阅图5和图6a，第一光源21包括红、绿和蓝三个发光部，三个发光部用于调节第一光源21发出的光线颜色。三个发光部有不同的排布方式，当其排布方式为多个红发光部211、绿发光部212和蓝发光部213依次按红绿蓝循环排布时，三个发光部能够调节多种颜色，当调节三个发光部的颜色分别为红，绿，蓝，并依次循环，透光性器件11接收到的光颜色为白色，相当于日光源。当三个发光部中只有红发光部211在工作，即可调节出红色光线。同理，绿色和蓝色光线也可以依此原理调节。除了白色和RGB(红、绿和蓝)三种颜色外，也可以根据颜色的合成原理，当红发光部211和绿发光部212工作时，第一光源21的光线颜色即可调节为红色和绿色混合，则在透光性器件11得到的光线为黄色。综上，根据此原理，也可以得到其他颜色的光。
另外，请参阅图6b，当红、绿、蓝三个发光部组成一个综合发光部210，多个上述综合发光部210设置在环形的第一光源21上，也可以达到上述颜色调节的效果。通过在第一光源21上设置上述的三个发光部，从而可以检测透光性器件11在不同颜色下的像素缺陷。当透光性器件11为滤光片时，由于滤光片能够透过红/绿/蓝三种光线，因此可以分别检测在不同颜色下的滤光片性质。
一种实施例中，请参阅图7，第二光线与第一光线相交，第二光线相较承载面10倾斜的角度为30～85°。可根据具体的光源结构调节倾斜角度，倾斜角度93小于30°，第二光源22占用空间越大；倾斜角度93大于85°，漫反射程度较低，检测细微的外部缺陷或者内部缺陷的效果不佳。合理设置倾斜角度的大小，能够更好地在透光性器件11表面提供漫反射。
一种实施例中，请继续参阅图7，第一光源21与承载面10的第二间隔距离92为50～150mm，第二间隔距离92即垂直于第一光源21与承载面10的线段的距离。当第二间隔距离92低于50mm时，第一光源21与承载面10的第二间隔距离92过短，不利于第一光源21的第一光线与第二光源22的第二光线叠加，而且第一光源21照射的范围过小；当第二间隔距离92高于150mm时，第一光源21与承载面10的第二间隔距离92过长，第一光线易分散，强度降低。合理设置第一光源21与承载面10的间隔第二间隔距离92，减少第一光线的能量损失的同时，使得第一光源21具有较大的照射范围。
一种实施例中，请参阅图1，摄像组件3包括显微镜31和摄像头32，显微镜31的光轴垂直于承载面10，摄像头32设置于显微镜31的目镜。另外，摄像组件3也可以设置在光源组件2的一旁，其中摄像头32依然设置在显微镜31的目镜上，显微镜31的光轴倾斜于承载面10，这种设置也能够达到观测的效果。摄像头32为在多种设备使用，举例而言，可以为摄像机、照相机等。通过将显微镜31与摄像头32配合使用，放大缺陷以及将缺陷转化成图像的形式，以便于工作人员进行检测工作，减少失误，增加检测的精密度。
一种实施例中，请参阅图1，透光性器件检测系统1000还包括显示器4和控制装置5，显示器4与摄像组件3电连接，用于显示摄像组件3拍摄的图像，控制装置5用于控制光源组件2和/或摄像组件3相对托盘1移动。显示器4可以为电视屏幕、电脑屏幕、或者投影等能够显像的设备。控制装置5可以为电脑、PLC等能够向摄像组件3和光源组件2发出指令的设备。设置显示器4，将检测的图像显示在其中，有利于系统化的检测，增加检测的效率；设置控制装置5，能够在不同情况下(外部光线的条件不同、透光性器件11的材质和尺寸等不同)调节光源组件2以及摄像组件3至承载面10的距离，增强系统的适应性。
一种实施例中，检测方法如下：将待测的透光性器件11放在我们设计的托盘1上，通过控制装置5控制光源组件2与摄像组件3移动至合适位置，使得第二间隔距离92在100mm左右。然后将第一光源21调节为红绿蓝循环颜色(即混合成白色光源)，然后打开第二光源22，光源强度调节到1800-2000Lux。最后进行定焦拍摄，将摄像头的焦点定焦在透光性器件11的内部，进行拍照观察是否有瑕疵，然后上下移动显微镜31的物镜，确认透光性器件11是否有遗漏瑕疵。这样既可采集到透光性器件11的表面信息也可以采集到透光性器件11的中间及下表面信息(光线穿过透光性器件11，配合托盘1的背景，不仅能看到透光性器件11的表面，也能看到透光性器件11的内部均匀性。拍摄的图像可以导出到显示器4上，直观地观察透光性器件11是否有瑕疵。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施方式的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种透光性器件检测系统，其特征在于，包括托盘、摄像组件和光源组件，所述托盘包括呈平面的承载面，所述承载面上设有多个凸起，所述透光性器件的两端分别搭载在相邻的两个所述凸起上，以使所述透光性器件与所述承载面具有第一间隔距离，所述凸起呈“凸”字形而形成台阶结构，所述透光性器件设置在所述台阶结构上，所述光源组件包括第一光源和第二光源，所述第一光源朝向所述承载面发射垂直的第一光线，所述第二光源朝向所述承载面发射倾斜的第二光线，所述第一光线和所述第二光线在所述透光性器件上反射，所述摄像组件接收所述透光性器件反射的光线而形成图像，根据所述图像检测所述透光性器件的缺陷。
2.如权利要求1所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述承载面上设有镀膜层，所述承载面为硅材质，所述镀膜层为氮化硅材质。
3.如权利要求1所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述第一间隔距离为0.1～1mm。
4.如权利要求1所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述第一光源和所述第二光源均为环形，所述第二光源围合形成第一空间，所述第一空间用于容置所述第一光源，所述第一光源围合形成第二空间，所述摄像组件通过所述第二空间拍摄所述透光性器件的图像。
5.如权利要求4所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述第一光源包括红、绿和蓝三个发光部，所述三个发光部用于调节所述第一光源发出的光线颜色。
6.如权利要求4所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述第二光线与所述第一光线相交，所述第二光线相较所述承载面倾斜的角度为30～85°。
7.如权利要求1所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述第一光源与所述承载面的距离为第二间隔距离，所述第二间隔距离为50～150mm。
8.如权利要求1所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述摄像组件包括显微镜和摄像头，所述显微镜的光轴垂直于所述承载面，所述摄像头设置于所述显微镜的目镜。
9.如权利要求1所述的透光性器件检测系统，其特征在于，所述透光性器件检测系统还包括显示器和控制装置，所述显示器与所述摄像组件电连接，用于显示所述摄像组件拍摄的图像，所述控制装置用于控制所述光源组件和/或所述摄像组件相对所述托盘移动。
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