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原文传递一种线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置

专利名称：	一种线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置
摘要：	本发明公开了一种线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置。在对超净光滑表面进行检测时，本发明首先利用低放大倍率的线阵相机快速地扫描全口径并采集样品表面的暗场图像，提取缺陷的位置信息，然后利用配置高定倍光学系统的面阵相机定位每一个缺陷并对图像作进一步的数据处理分析，得到高精度的检测结果。这种检测模式不仅速度快，而且精度和灵敏度都更高。此外，本发明还搭载了距离传感系统，用于待测超净光滑表面的调平和成像系统的对焦，具有更快速的调整精度和稳定性。本发明解决了各种大口径超净光滑表面缺陷自动化检测的难题，可用于各类光滑玻璃、晶圆、金属等表面的快速检测。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	杭州晶耐科光电技术有限公司
发明人：	杨甬英;曹频
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-25T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-12T00:00:00+0800
申请号：	CN201910073986.8
公开号：	CN110006905A
代理机构：	杭州求是专利事务所有限公司
代理人：	忻明年
分类号：	G01N21/88(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	310027 浙江省杭州市余杭区良渚街道沈港路10号506室
主权项：	1.一种线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置，其特征在于包括如下：包括低倍线阵成像系统、高倍面阵成像系统、距离传感系统(S8)、XY二维导轨(S1)、Z向导轨(S2)、夹持台(S3)和控制台(S12)；其中低倍线阵成像系统用于收集大口径表面的缺陷信息，由环形照明光源(S5)、低放大倍率的线阵镜头(S6)和线阵相机(S7)组成，环形照明光源(S5)以特定的角度斜入射超净光滑表面样品(S4)，当表面存在缺陷时，部分光线被散射进线阵镜头(S6)并在线阵相机(S7)上成像；高倍面阵成像系统用于获取缺陷的特征，由面阵照明光源(S13)、高放大倍率的面阵镜头(S10)和面阵相机(S9)组成，面阵照明光源(S13)采用正入射的面阵照明光源(S13)和斜入射的暗场照明光源(S11)两种方式；距离传感系统(S8)用于超净光滑样品表面的距离测量和姿态估计；低倍线阵成像系统、高倍面阵成像系统、距离传感系统(S8)三个系统均安装于Z向导轨(S2)上，且均能够在Z轴方向进行平移；待测的超净光滑表面样品S4放置在夹持台(S3)上，夹持台(S3)安装于XY二维导轨(S1)上，夹持台(S3)能够进行二维偏偏转调整，用于调整超净光滑表面样品S4的姿态，XY二维导轨(S1)用于对样品进行扫描；控制台(S12)采集低倍线阵成像系统、高倍面阵成像系统的成像图片。 2.如权利要求1所述的线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置的实现方法，其特征在于步骤如下：步骤1、对待测超净光滑表面进行姿态估计和调平，并实现成像系统对全表面范围内的准确对焦；成像系统包括低倍线阵成像系统、高倍面阵成像系统；步骤2、基于低倍线阵成像系统和XY二维导轨，完成对待测超净光滑表面全口径的快速的扫描，获取整个表面的暗场图像信息；步骤3、利用图像处理方法提取表面上所有缺陷的位置信息和大尺度的几何特征；步骤4、基于高倍面阵成像系统和XY二维导轨，定位并扫描每一个缺陷，获取高分辨率的图像；步骤5、利用图像处理方法对缺陷进行识别与分析，并提取缺陷小尺度的几何特征，并最终生成检测结果。 3.如权利要求2所述的线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置的实现方法，其特征在于步骤1具体实现如下：用距离传感系统，测量并采样被测超净光滑表面不同点离传感系统的距离，采样的点数不少于三个；根据这些距离值确定超净光滑表面的空间姿态，指导夹持台进行二维偏转完成调平，使整个表平面与成像系统的光轴垂直；然后利用距离传感系统再次测量表面的距离值，计算该距离值与预设的成像系统中工作距离的偏差，指导Z向导轨进行平移，实现成像系统对全表面范围的准确对焦。 4.如权利要求3所述的线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置的实现方法，其特征在于步骤2具体实现如下：采用逐行扫描的方式对超净光滑表面的全口径进行扫描；以样品的左上角为起点，在XY二维导轨的控制下，样品沿X轴匀速平移至右侧边缘，完成对该行的扫描，然后样品沿Y轴向下移动特定的距离至下一扫描行，并以同样的方式进行平移，如此反复，实现全口径的扫描；线阵相机在每一行扫描时都会同步采集一张长幅的对应区域的暗场图像，这些子孔径图像按采集顺序分别用A1,A2,……AN来表示，图像数量N由样品的Y向尺寸和扫描时的Y向移动间隔确定，Y向移动间隔由低倍线阵成像系统的横向视场和子孔径图像之间的重叠区域大小确定；最后对这些子孔径图像进行拼接，得到整个表面的暗场图像。 5.如权利要求4所述的的线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置的实现方法，其特征在于步骤4具体实现如下：在获取了表面上所有缺陷的位置信息后，高倍面阵成像系统利用XY二维导轨定位并扫描每一个缺陷，采集他们的高分辨率图像；该高倍系统采用明场照明和暗场照明两种方式，以便于更好的观察缺陷的各种细节信息；扫描路径由非线性优化算法进行规划确定，使扫描总路程最短，从而提升系统的检测速度。
所属类别：	发明专利