玻璃晶片檢測(cè)裝置與標(biāo)定方法
【專利摘要】一種玻璃晶片檢測(cè)裝置與標(biāo)定方法，適用于玻璃晶片的瑕疵檢測(cè)，可對(duì)玻璃晶片表面劃痕，表面在制作工藝過(guò)程中（如鍍膜）形成的瑕疵（暗或亮的斑點(diǎn)等）以及晶片內(nèi)部瑕疵進(jìn)行高精度的定位和提取，給出瑕疵的精確位置，尺寸和光學(xué)特性，為玻璃晶片生產(chǎn)質(zhì)量檢測(cè)和控制提供依據(jù)，并能根據(jù)用戶設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，判斷晶片等級(jí)。本發(fā)明具有檢測(cè)速度快，精度高，操作自動(dòng)化程度高的特性，為微小瑕疵檢查提供了一套整體解決方案。
【專利說(shuō)明】玻璃晶片檢測(cè)裝置與標(biāo)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻璃晶片檢測(cè)裝置與標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃晶片(glass wafer)是一種高質(zhì)量圓盤形或方形的平板玻璃片，玻璃晶片是光學(xué)元件制造行業(yè)和半導(dǎo)體元件制造行業(yè)的重要原料之一，其表面會(huì)根據(jù)需求鍍上不同規(guī)格增透膜，比如投影機(jī)鏡頭器件、感光芯片封裝器件、手機(jī)顯示屏等。這些行業(yè)對(duì)晶片的品質(zhì)要求極高，通常對(duì)晶片中微粒瑕疵的數(shù)量、位置及尺寸等多個(gè)參數(shù)有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要精確到微米量級(jí)。因此，玻璃晶片的生產(chǎn)企業(yè)對(duì)產(chǎn)品要做相應(yīng)的嚴(yán)格檢驗(yàn)，需要檢測(cè)其正反兩面微粒瑕疵(particle contaminant)的數(shù)量、位置、尺寸等參數(shù),而這些微粒瑕疵通常是一些非常細(xì)小(肉眼無(wú)法分辨，直徑4-100微米)而且顏色很淺的斑點(diǎn)，其由于晶片制作過(guò)程中產(chǎn)生，瑕疵的數(shù)量和尺寸代表制作工藝的好壞。
[0003]目前國(guó)內(nèi)玻璃晶片生產(chǎn)廠商，基本沒(méi)有晶片檢測(cè)設(shè)備，產(chǎn)品質(zhì)量地位，競(jìng)爭(zhēng)處于不利地位。由于玻璃的材料特性及檢測(cè)參數(shù)的要求，基于視覺(jué)的檢測(cè)技術(shù)是該領(lǐng)域的理想檢測(cè)設(shè)備，然而該種檢測(cè)設(shè)備的文獻(xiàn)比較罕見(jiàn)。目前人們提出了在多種應(yīng)用場(chǎng)合下微粒檢測(cè)圖像處理技術(shù)，比如鐵礦石粉微粒尺寸的檢測(cè)(張學(xué)軍，陳向偉，陳國(guó)軍，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的鐵礦石粉微粒尺寸的檢測(cè)[J].礦山機(jī)械，2009 (20))和小麥粉顆粒檢測(cè)(張學(xué)軍，左春檉，文偉力等，基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的微觀稀疏離散粒子尺寸的檢測(cè)[J].光學(xué)精密工程，2007，15
[4])采用動(dòng)態(tài)聚類算法檢測(cè)到顆粒的個(gè)數(shù)、半徑、半徑方差等參數(shù)；藥液中微粒雜質(zhì)檢測(cè)(楊福剛.溶液中微米級(jí)異物目標(biāo)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)[J].光電子.激光，2010 (9))采用的是對(duì)溶液離心旋轉(zhuǎn)然后提取顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡從而檢測(cè)顆粒數(shù)量和粒徑的方法；另外有對(duì)水流中沙礫的檢測(cè)(朱兵，周煦燕等.中小河流中顆粒物的圖像檢測(cè)方法[C].2010年第三屆國(guó)際電子商務(wù)與安全研討會(huì))及對(duì)機(jī)器磨損產(chǎn)生的微粒的檢測(cè)(穆罕默德.法希姆.艾哈邁德.萊加里，沙基爾.磨損顆粒領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù).2009年第二屆國(guó)際會(huì)議計(jì)算機(jī)與電氣工程)等都是采用圖像處理的各種算法進(jìn)行微粒形態(tài)等參數(shù)的檢測(cè)。以上這些微粒檢測(cè)的研究都不涉及對(duì)微粒的精確定位和提取問(wèn)題，而且圖像中的微粒色彩與背景的對(duì)比度較為明顯的。文獻(xiàn)(葉智浩，吳福常.圖像增強(qiáng)技術(shù)在TFT-LCD行業(yè)的起偏鏡中可視瑕疵檢測(cè)中的應(yīng)用.1EEE計(jì)算機(jī)建模和仿真國(guó)際會(huì)議，2009:257-261)中提供了一種對(duì)不明顯的微粒污斑進(jìn)行圖像檢測(cè)的有效算法。但缺乏對(duì)微粒瑕疵精確定位和提取。在液體中的微粒檢測(cè)和非機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)方法也有如下相關(guān)研究:
1.徐濤，高玉成，武星。對(duì)于光阻法在對(duì)小粒徑微粒檢測(cè)時(shí)的原理分析。儀器儀表學(xué)報(bào)，2005, Vol.26，N0.1，13-17 ；
2.曲丹丹，薛劍英，等。可用于汽油中微粒檢測(cè)的U150粒子計(jì)數(shù)器?，F(xiàn)代儀器，2004，N0.2，35-37 ；
3.李政。模式識(shí)別在溶液不溶性微粒檢測(cè)中的應(yīng)用研究。國(guó)防科技大學(xué)碩士研究生論文，2002 ；4.楊成胡，陳光杰，等。適于圖像型微粒檢測(cè)的自適應(yīng)濾波新方法。中國(guó)醫(yī)療器械雜志，1999，vol.23，N0.2，73-76 ；
5.黃志澄，萬(wàn)嘉若，等。微處理器控制的圖像型微粒檢測(cè)系統(tǒng)。華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1990，N0.1 ；
6.恩里克?戈麥斯?達(dá)席爾瓦，T.G.阿馬拉爾等.印刷電路板上焊錫缺陷的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè).EC0N2010 -1EEE工業(yè)電子學(xué)會(huì)第36屆年會(huì)，2010:1087-1091 ；
上述這些方法均有其特殊的適用場(chǎng)合，對(duì)固態(tài)物質(zhì)中微粒的檢測(cè)適用性有待研究，不適于完全運(yùn)用于玻璃晶片中瑕疵的檢測(cè)，另一方面這些應(yīng)用中均不需要對(duì)每顆微粒進(jìn)行高精度的定位和提取，對(duì)檢測(cè)的速度并沒(méi)有考慮，不能滿足玻璃晶片中微粒瑕疵檢測(cè)所必需達(dá)到的檢測(cè)目標(biāo)，因此需要新的方法來(lái)測(cè)量玻璃晶片中的瑕疵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供的一種玻璃晶片檢測(cè)裝置與標(biāo)定方法，適用于玻璃晶片的瑕疵檢測(cè)，可對(duì)每顆微粒進(jìn)行聞精度的定位和提取。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種玻璃晶片檢測(cè)裝置，該檢測(cè)裝置包含移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，成像系統(tǒng)，光源系統(tǒng)，晶片固定裝置和靶標(biāo)系統(tǒng)，所述的移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)包含上層平臺(tái)和下層平臺(tái)，所述的上層平臺(tái)和下層平臺(tái)之間穩(wěn)固連接并保持平行，所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含安裝在相連的穩(wěn)固底座上的移動(dòng)臺(tái)X，Y方向和旋轉(zhuǎn)U方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的上層平臺(tái)承載待檢測(cè)玻璃晶片，所述的下層平臺(tái)與垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，或者與垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)集成為一體，所述的成像系統(tǒng)固定在垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述的光源系統(tǒng)設(shè)置在上層平臺(tái)和下層平臺(tái)之間，所述的晶片固定裝置和靶標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置在上層平臺(tái)上。
[0006]所述的上層平臺(tái)和下層平臺(tái)尺寸一致，為方型或矩形1-3公分厚的不銹鋼板。
[0007]所述的上層平臺(tái)上設(shè)置晶片開(kāi)孔，所述的晶片開(kāi)孔位于上層平臺(tái)中央，該晶片開(kāi)孔的尺寸小于被檢測(cè)晶片的尺寸。
[0008]所述的成像系統(tǒng)包含光學(xué)透鏡和攝像機(jī)。
[0009]所述的晶片固定裝置包含若干圓形固定裝置和緊固裝置，所述的圓形固定裝置和緊固裝置沿上層平臺(tái)的晶片開(kāi)孔邊緣分布，所述的圓形固定裝置為突出的圓柱形，該圓形固定裝置的中心開(kāi)設(shè)微細(xì)圓孔，該圓形固定裝置的半徑是已知的或可以精確測(cè)量的，所述的緊固裝置為帶彈簧的銷子。
[0010]所述的靶標(biāo)系統(tǒng)包含靶標(biāo)和靶標(biāo)開(kāi)孔，該靶標(biāo)為方形或矩形鍍膜玻璃，該靶標(biāo)開(kāi)孔位于上層平臺(tái)邊緣，該靶標(biāo)開(kāi)孔的尺寸小于靶標(biāo)，該靶標(biāo)開(kāi)孔上設(shè)置有與靶標(biāo)尺寸相同的凹槽，該凹槽和靶標(biāo)的中心位置重合，這樣使靶標(biāo)能夠嵌入到上層平臺(tái)，靶標(biāo)上表面與上層平臺(tái)上面平齊，靶標(biāo)的邊緣與移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)的上層平臺(tái)的邊緣平行，光源系統(tǒng)的光可以通過(guò)靶標(biāo)開(kāi)孔將靶標(biāo)投射到攝像頭成像，靶標(biāo)的寬度方向成像不超出攝像頭視場(chǎng)范圍，長(zhǎng)度方向上超出攝像頭視場(chǎng)，從而可以標(biāo)定移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)特性。
[0011]所述的玻璃晶片檢測(cè)裝置還包含計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)光亮度調(diào)節(jié)器與光源系統(tǒng)連接，通過(guò)圖像采集卡與成像系統(tǒng)連接，這樣計(jì)算機(jī)通過(guò)控制光源系統(tǒng)的亮度，控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)和圖像采集，完成對(duì)晶片的檢測(cè)。[0012]本發(fā)明還提供一種基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，該標(biāo)定方法包含以下步驟:
步驟1、提取初始數(shù)據(jù)和信息；
初始位置包括靶標(biāo)位置，圓形固定裝置中心位置，標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定晶片上三個(gè)或以上不共線的點(diǎn)的位置；
步驟2、移動(dòng)臺(tái)X，Y方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)移動(dòng)，將靶標(biāo)系統(tǒng)位置移動(dòng)到成像系統(tǒng)下方，通過(guò)垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)找出并移動(dòng)到最佳聚焦位置，建立像平面坐標(biāo)系和移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系之間的關(guān)系；
步驟3、通過(guò)調(diào)節(jié)光源系統(tǒng)照射光的強(qiáng)度，使透光部分的圖像灰度值達(dá)到參考基準(zhǔn)； 步驟4、對(duì)攝像頭像素誤差進(jìn)行補(bǔ)償校正；
步驟5、通過(guò)移動(dòng)Z軸測(cè)量靶標(biāo)系統(tǒng)的邊緣，建立聚焦曲線；
步驟6、檢測(cè)圓形固定裝置的中心圓孔位置坐標(biāo)，建立晶片坐標(biāo)系和移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系之間的關(guān)系；
步驟7、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定晶片上三個(gè)或以上不共線的點(diǎn)的最佳聚焦位置坐標(biāo)，建立聚焦平面方程；
步驟8、測(cè)量靶標(biāo)上的標(biāo)記點(diǎn)位置，建立像素點(diǎn)和實(shí)際尺寸關(guān)系；
步驟9、測(cè)量靶標(biāo)上的不同標(biāo)記點(diǎn)的尺寸，建立尺寸和誤差之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立測(cè)量誤差校準(zhǔn)曲線；
步驟10、采用XY軸正交性測(cè)量，補(bǔ)償移動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械誤差。
[0013]所述的步驟2包含以下步驟:
步驟2.1、利用步驟I獲得的靶標(biāo)Z方向聚焦初始位置Ztl，將垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)移到該位置上L毫米，此時(shí)位置為Ztl-L,以固定步長(zhǎng)Λ L向下移動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并拍攝圖像，直到移動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)到達(dá)ZfL位置，取拍攝的圖像中邊緣灰度變化最大的位置作為最佳聚焦位置；步驟2.2、提取靶標(biāo)圖像的垂直方向邊緣，計(jì)算該垂直方向與像平面系統(tǒng)中圖像Y軸的偏差角度，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，使靶標(biāo)邊緣與像平面系統(tǒng)中圖像的Y軸平行，然后Y軸移動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)微小距離，提取靶標(biāo)圖像邊緣移動(dòng)的像素?cái)?shù)，計(jì)算像素與實(shí)際尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，移動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，使靶標(biāo)左上角位于像平面系統(tǒng)中的圖像中心位置，提取該位置，此時(shí)圖像中心在移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)可以讀出，并且他們坐標(biāo)軸重合,這樣就建立了像平面坐標(biāo)系和移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系之間的關(guān)系，可以將移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)上任意點(diǎn)移動(dòng)到圖像中心，這樣可將靶標(biāo)系統(tǒng)位置置于圖像中心，并且其邊緣與圖像坐標(biāo)軸平行。
[0014]所述的步驟4包含以下步驟:
步驟4.1、移動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)，使光線直接投射到攝像頭上成像；
步驟4.2、調(diào)節(jié)攝像頭快門使透光減半，再次獲取圖像；
步驟4.3、比較兩次圖像，找出像素點(diǎn)與鄰近像素點(diǎn)灰度偏差超過(guò)設(shè)定閾值的點(diǎn)，進(jìn)行補(bǔ)償校正；
在光照均勻情況下，假設(shè)像素灰度符合正態(tài)分布，取圖像中的一個(gè)小鄰域中的像素點(diǎn)，計(jì)算其分布，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)均方差為s，閾值取3s,偏差超過(guò)均值+/-3s認(rèn)為不正常的像素點(diǎn),該不正常點(diǎn)補(bǔ)償值設(shè)為當(dāng)前的均值-灰度值。
[0015]所述的步驟5中，設(shè)初始聚焦位置為Ztl,將垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)移到該位置上L毫米，此時(shí)位置為Ztl-L,以固定步長(zhǎng)Λ L向下移動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并拍攝圖像，直到移動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)到達(dá)ZfL位置，記錄Z方向相對(duì)位置與拍攝的圖像中邊緣灰度變化極值，建立聚焦曲線。
[0016]所述的步驟6包含以下步驟:
步驟6.1、假設(shè)按照順時(shí)針?lè)较?，獲得三個(gè)圓形固定裝置在移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為 Cr1Ji)，(.X2, y2), Cr3, 73)，半徑分別為 A ；
步驟6.2、如果是圓形晶片，進(jìn)行步驟6.3，如果是矩形或方形晶片，進(jìn)行步驟6.4 ；
步驟6.3、對(duì)于圓形晶片，假設(shè)其圓心在移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為Cr，_f)，半徑為A則根據(jù)幾何關(guān)系可由下列方程計(jì)算得出圓心:
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃晶片檢測(cè)裝置，其特征在于，該檢測(cè)裝置包含移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(1)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，成像系統(tǒng)(3)，光源系統(tǒng)(4)，晶片固定裝置(8)和靶標(biāo)系統(tǒng)(7)，所述的移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I)包含上層平臺(tái)(101)和下層平臺(tái)(102)，所述的上層平臺(tái)(101)和下層平臺(tái)(102)之間穩(wěn)固連接并保持平行，所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包含安裝在相連的穩(wěn)固底座上的移動(dòng)臺(tái)X，Y方向和旋轉(zhuǎn)U方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(201)和垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)，所述的上層平臺(tái)(101)承載待檢測(cè)玻璃晶片，所述的下層平臺(tái)(102)與垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)連接，或者與垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)集成為一體，所述的成像系統(tǒng)(3)固定在垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)上，所述的光源系統(tǒng)(4)設(shè)置在上層平臺(tái)(101)和下層平臺(tái)(102)之間，所述的晶片固定裝置(8)和靶標(biāo)系統(tǒng)(7)設(shè)置在上層平臺(tái)(101)上，所述的成像系統(tǒng)(3)包含光學(xué)透鏡和攝像機(jī)； 所述的上層平臺(tái)(101)上設(shè)置晶片開(kāi)孔(1011)，所述的晶片開(kāi)孔(1011)位于上層平臺(tái)(101)中央，該晶片開(kāi)孔(1011)的尺寸小于被檢測(cè)晶片的尺寸，以便將待檢測(cè)晶片能平穩(wěn)放置于其上； 所述的晶片固定裝置(8)包含若干圓形固定裝置(801)和緊固裝置(802)，所述的圓形固定裝置(801)和緊固裝置(802)沿上層平臺(tái)(101)的晶片開(kāi)孔(1011)邊緣分布，所述的圓形固定裝置(801)為突出的圓柱形,該圓形固定裝置(801)的中心開(kāi)設(shè)微細(xì)圓孔,該圓形固定裝置(801)的半徑是已知的或可以精確測(cè)量的，所述的緊固裝置(802)為帶彈簧的銷子; 所述的靶標(biāo)系統(tǒng)(7)包含靶標(biāo)和靶標(biāo)開(kāi)孔(702)，該靶標(biāo)為方形或矩形鍍膜玻璃，該靶標(biāo)開(kāi)孔(702)位于上層平臺(tái)(101)邊緣，該靶標(biāo)開(kāi)孔(702)的尺寸小于靶標(biāo)，該靶標(biāo)開(kāi)孔(702)上設(shè)置有與靶標(biāo)尺寸相同的凹槽，該凹槽和靶標(biāo)的中心位置重合，這樣使靶標(biāo)能夠嵌入到上層平臺(tái)(101 )，靶標(biāo)上表面與上層平臺(tái)(101)上面平齊，靶標(biāo)的邊緣與移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)Cl)的上層平臺(tái)(101)的 邊緣平行，光源系統(tǒng)(4)的光可以通過(guò)靶標(biāo)開(kāi)孔(702)將靶標(biāo)投射到攝像頭成像，靶標(biāo)的寬度方向成像不超出攝像頭視場(chǎng)范圍，長(zhǎng)度方向上超出攝像頭視場(chǎng)，從而可以標(biāo)定移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)特性。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃晶片檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的玻璃晶片檢測(cè)裝置還包含計(jì)算機(jī)(6 )，該計(jì)算機(jī)(6 )通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制器(5 )與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，通過(guò)光亮度調(diào)節(jié)器(9 )與光源系統(tǒng)(4)連接，通過(guò)圖像采集卡與成像系統(tǒng)(3)連接，這樣計(jì)算機(jī)通過(guò)控制光源系統(tǒng)(4)的亮度，控制運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)和圖像采集，完成對(duì)晶片的檢測(cè)。
3.一種基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，該標(biāo)定方法包含以下步驟: 步驟1、提取初始數(shù)據(jù)和信息； 初始位置包括靶標(biāo)位置，圓形固定裝置(801)中心位置，標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定晶片上三個(gè)或以上不共線的點(diǎn)的位置； 步驟2、移動(dòng)臺(tái)X，Y方向和旋轉(zhuǎn)U方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(201)帶動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I)移動(dòng)，將靶標(biāo)系統(tǒng)位置移動(dòng)到成像系統(tǒng)(3)下方，通過(guò)垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)移動(dòng)找出并移動(dòng)到最佳聚焦位置，建立像平面坐標(biāo)系和移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系之間的關(guān)系； 步驟3、通過(guò)調(diào)節(jié)光源系統(tǒng)(4)照射光的強(qiáng)度，使透光部分的圖像灰度值達(dá)到參考基準(zhǔn)； 步驟4、對(duì)攝像頭像素誤差進(jìn)行補(bǔ)償校正； 步驟5、通過(guò)移動(dòng)Z軸測(cè)量靶標(biāo)系統(tǒng)(7)的邊緣，建立聚焦曲線；步驟6、檢測(cè)圓形固定裝置(801)的中心圓孔位置坐標(biāo)，建立晶片坐標(biāo)系和移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系之間的關(guān)系； 步驟7、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定晶片上三個(gè)或以上不共線的點(diǎn)的最佳聚焦位置坐標(biāo)，建立聚焦平面方程； 步驟8、測(cè)量靶標(biāo)上的標(biāo)記點(diǎn)位置，建立像素點(diǎn)和實(shí)際尺寸關(guān)系； 步驟9、測(cè)量靶標(biāo)上的不同標(biāo)記點(diǎn)的尺寸，建立尺寸和誤差之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立測(cè)量誤差校準(zhǔn)曲線； 步驟10、采用XY軸正交性測(cè)量，補(bǔ)償移動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械誤差。
4.如權(quán)利要求3所述的基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟2包含以下步驟: 步驟2.1、利用步驟I獲得的靶標(biāo)Z方向聚焦初始位置Ztl,將垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)移到該位置上L毫米,此時(shí)位置為Zc1-L,以固定步長(zhǎng)Λ L向下移動(dòng)垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)，并拍攝圖像，直到移動(dòng)垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)到達(dá)ZQ+L位置，取拍攝的圖像中邊緣灰度變化最大的位置作為最佳聚焦位置； 步驟2.2、提取靶標(biāo)圖像的垂直方向邊緣，計(jì)算該垂直方向與像平面系統(tǒng)中圖像Y軸的偏差角度，旋轉(zhuǎn)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I )，使靶標(biāo)邊緣與像平面系統(tǒng)中圖像的Y軸平行，然后Y軸移動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I)微小距離，提取靶標(biāo)圖像邊緣移動(dòng)的像素?cái)?shù)，計(jì)算像素與實(shí)際尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系，移動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I )，使靶標(biāo)左上角位于像平面系統(tǒng)中的圖像中心位置，提取該位置，此時(shí)圖像中心在移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)可以讀出，并且他們坐標(biāo)軸重合，這樣就建立了像平面坐標(biāo)系和移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系之間的關(guān)系，可以將移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I)上任意點(diǎn)移動(dòng)到圖像中心，這樣可將靶標(biāo)系統(tǒng)(7)位置置于圖像中心，并且其邊緣與圖像坐標(biāo)軸平行。
5.如權(quán)利要求3所述的基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟4包含以下步驟: 步驟4.1、移動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(1)，使光線直接投射到攝像頭上成像； 步驟4.2、調(diào)節(jié)攝像頭快門使透光減半，再次獲取圖像； 步驟4.3、比較兩次圖像，找出像素點(diǎn)與鄰近像素點(diǎn)灰度偏差超過(guò)設(shè)定閾值的點(diǎn)，進(jìn)行補(bǔ)償校正； 在光照均勻情況下，假設(shè)像素灰度符合正態(tài)分布，取圖像中的一個(gè)小鄰域中的像素點(diǎn)，計(jì)算其分布，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)均方差為s，閾值取3s,偏差超過(guò)均值+/-3s認(rèn)為不正常的像素點(diǎn),該不正常點(diǎn)補(bǔ)償值設(shè)為當(dāng)前的均值-灰度值。
6.如權(quán)利要求3所述的基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟5中，設(shè)初始聚焦位置為Ztl，將垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)移到該位置上L毫米，此時(shí)位置為Z0-L,以固定步長(zhǎng)Λ L向下移動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)，并拍攝圖像，直到移動(dòng)垂直Z方向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(202)到達(dá)Zq+L位置，記錄每次步進(jìn)位置的Z方向相對(duì)位置與拍攝的圖像中邊緣灰度變化極值，建立相對(duì)位置和灰度變化對(duì)應(yīng)關(guān)系聚焦曲線。
7.如權(quán)利要求3所述的基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟6包含以下步驟: 步驟6.1、假設(shè)按照順時(shí)針?lè)较?，獲得三個(gè)圓形固定裝置(801)在移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)分別為(4,71)，U2,y2), Cr3，73)，半徑分別為^1，A ； 步驟6.2、如果是圓形晶片，進(jìn)行步驟6.3，如果是矩形或方形晶片，進(jìn)行步驟6.4 ； 步驟6.3、對(duì)于圓形晶片，假設(shè)其圓心在移動(dòng)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為Cr，_f)，半徑為A則根據(jù)幾何關(guān)系可由下列方程計(jì)算得出圓心:
8.如權(quán)利要求3所述的基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟7中，建立聚焦平面方程需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的晶片，其為需測(cè)量的晶片最大尺寸，這樣可覆蓋整個(gè)測(cè)量范圍，其上鍍上不透光線條，用來(lái)根據(jù)其在攝像頭成像，判斷其邊緣灰度變化，來(lái)決定最佳聚焦Z軸位置，在此標(biāo)準(zhǔn)晶片上取三個(gè)以上不共線的點(diǎn)，通過(guò)移動(dòng)Z軸找出此三點(diǎn)的最佳聚焦位置，即可建立該聚焦平面方程。
9.如權(quán)利要求3所述的基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟9中，建立測(cè)量誤差校準(zhǔn)曲線可通過(guò)在靶標(biāo)上制作精確尺寸的圓形或矩形的一系列標(biāo)記點(diǎn)來(lái)完成，這些標(biāo)記點(diǎn)尺寸按檢測(cè)需求以一定方式遞減，如圓形標(biāo)記點(diǎn)其相鄰標(biāo)記點(diǎn)直徑遞減I微米，移動(dòng)移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I )，拍攝靶標(biāo)上這些標(biāo)記點(diǎn)圖像，提取它們的尺寸，建立測(cè)量尺寸和實(shí)際尺寸的對(duì)應(yīng)曲線，這樣通過(guò)對(duì)標(biāo)記點(diǎn)測(cè)量即可建立尺寸和誤差之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
10.如權(quán)利要求3所述的基于玻璃晶片檢測(cè)裝置的標(biāo)定方法，其特征在于，所述的步驟10包含以下步驟: 步驟10.1、利用標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定晶片，在標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)定晶片上鍍上不透光相互垂直線條，線條位置應(yīng)在裝載晶片時(shí)盡量能和移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I)的邊緣平行； 步驟10.2、先測(cè)量水平方向線條邊緣，使線條在相機(jī)中成像，提取其邊緣線，通過(guò)旋轉(zhuǎn)，使之與圖像的X軸平行，移動(dòng)檢測(cè)平臺(tái)(I)的X軸，如果線條邊緣位置發(fā)生變化則計(jì)算旋轉(zhuǎn)角度，使線條成像邊緣與圖像水平方向平行，通過(guò)反復(fù)校正，使線條邊緣在移動(dòng)X軸時(shí)保持不變； 步驟10.3、移動(dòng)Y軸，測(cè)量垂直方向線條邊緣的位置變化，即可標(biāo)定XY正交偏差角度，從而計(jì)算出X方向移動(dòng)一段距離時(shí)對(duì)應(yīng)Y方向的偏差，用此偏差修正Y方向位置，這樣可以補(bǔ)償移動(dòng)帶來(lái)的誤差。`
【文檔編號(hào)】G01N21/958GK103604815SQ201310605330
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】史立, 賀俊吉, 黃有方 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué)