专利名称：边缘传感器和缺陷检查装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合于对例如液晶玻璃的边缘的缺口和开裂进行检测的边缘传感器和使 用该边缘传感器的缺陷检査装置。
背景技术：
本申请发明人先前有一提案，着眼于物体边缘的单色平行光的菲涅耳衍射，通过分析 使用多个感光单元按规定间隔排列而成的线型传感器检测出的光量分布图案，以上述线型 传感器的感光单元的排列间隔以上的精度高精度地检测上述物体的边缘位置(参照日本专 利第3858994号公报)。
而且，还针对液晶玻璃等透明体、半透明体提出了通过着眼于上述菲涅耳衍射来高精 度地检测其边缘位置的技术方案(参照例如日本特开2007—64733号公报)。
但玻璃体的边缘一旦存在缺口或开裂，便会受到玻璃体内部的上述缺口和开裂引起的 缺陷部位的反射光的影响。因此，难以从上述菲涅耳衍射的光量分布图案正确检测该边缘。 而且，即便是沿着该边缘移动线型传感器来检测边缘存在缺口或开裂的玻璃体的边缘位 置，也难以明确检测出边缘位置的变化。因此，也难以确定玻璃体中产生缺口或开裂的缺 陷部位。
发明内容
本发明正是考虑到上述情况，其目的在于提供一种从物体边缘的菲涅耳衍射所产生的 光量分布图案检测上述物体边缘位置的边缘传感器，尤其是能够可靠检测出诸如液晶玻璃 这种透明或半透明物体所产生的缺口或开裂等缺陷的边缘传感器。
同时，本发明其目的在于，提供一种能够用上述边缘传感器，高精度地检测出诸如液 晶玻璃这种透明或半透明物体所产生的缺口或开裂等缺陷部位的缺陷检查装置。
为了达到上述目的，本发明的边缘传感器，包括多个感光单元以规定间隔排列而成 的线型传感器；将单色平行光朝向该线型传感器投射的光源；以及对所述线型传感器的输 出进行分析来对位于所述单色平行光的光路中的物体其特定位置(边缘)进行检测的运算
部，其特征在于，
所述运算部构成为例如从自由空间侧起对所述线型传感器的输出进行搜索来分析所 述线型传感器上的光量分布图案，尤其是包括
(A) 第一位置检测手段，其将对透明或半透明物体的边缘所产生的光量分布图案从 其一端部朝向另一端部搜索时光量下降至以自由空间处的光量为基准确定的第一光量阈 值的位置作为所述物体的第一检测位置求出；
(B) 第二位置检测手段，其将从检测到的第一检测位置起光量进一步下降后增加至 以所述自由空间处的光量为基准确定的第二光量阈值的位置作为所述物体的第二检测位 置来求出。
另外，对于所述第一和第二光量阈值可分别设定，也可作为相同值来提供。 本发明的缺陷检査装置，其特征在于，构成为具有上述构成的边缘传感器，包括
(a) 扫描手段，其使所述边缘传感器中的所述线型传感器沿所述透明或半透明物体 的边缘移动，或使透明或半透明物体在与所述边缘传感器中的线型传感器相交叉的方向上 移动；以及
(b) 缺陷检测手段，其随所述线型传感器或所述物体的扫描对所述边缘传感器中的 所述第一和第二位置检测手段分别检测出的第一检测位置和第二检测位置的变化进行监 视，并当第一或第二检测位置的变化量超过预先设定的阈值时执行发出警告等规定处理。
本发明的另一缺陷检査装置，其特征在于，构成为具有上述构成的边缘传感器，包括
(C) 遮光宽度检测手段，其将所述边缘传感器中的所述第一和第二位置检测手段分 别检测出的第一检测位置和第二检测位置之差作为遮光宽度来求出；
(a)扫描手段，其使所述边缘传感器中的所述线型传感器沿所述透明或半透明物体
的边缘移动，或使透明或半透明物体在与所述边缘传感器中的线型传感器相交叉的方向上
移动；以及
(d)缺陷检测手段，其随所述线型传感器或所述物体的扫描对所述遮光宽度检测手 段求出的遮光宽度进行监视，并当该遮光宽度超过预先设定的阈值时发出警告。
另外，还构成为所述透明或半透明的物体是玻璃板，所述缺陷检测手段检测出上述玻 璃板边缘的缺口或开裂、甚至是凹部(使边缘线变形的较大缺口)并发出表明存在缺陷的 警告。
(发明效果)
采用上述构成的边缘传感器，从物体的边缘所产生的光量分布图案中检测出其光量下降至以自由空间处的光量为基准确定的第一光量阈值的位置(光量发生较大变化的部位) 作为所述物体的第一检测位置(例如边缘位置)，而且上述物体是透明或半透明的，因此 将物体侧所产生的光量与如上所述检出的第一检测位置相比较大的变化部位作为从上述 第一检测位置起光量进一步下降后增加至以自由空间处的光量为基准确定的第二光量阈 值的第二检测位置检出，因此可根据上述两个检测位置的关系来判定上述物体的边缘是否 存在缺陷。
具体来说，物体的边缘存在缺口、开裂等缺陷的情况下，透明或半透明物体内部的光 透射作用因这些缺陷而发生变化，其光量分布图案便与没有缺陷的正常边缘所产生的光量 分布图案不同，因而可很容易根据上述两个检测位置判定该光量分布图案的变化。因此， 可很容易根据上述两个检测位置的关系判定物体边缘是否存在缺陷。
而采用本发明的缺陷检査装置，使边缘传感器中的上述线型传感器沿上述透明或半透 明物体的边缘移动，或使透明或半透明物体在与上述边缘传感器中的线型传感器相交叉的 方向上移动分别求出上述第一和第二检测位置，求出上述检出的检测位置的趋势，从而可 以从上述两个检测位置的变化检出缺口或开裂缺陷，而且可很容易根据检出缺陷时的上述 检测位置的检测部位信息(扫描位置信息)确定该缺陷所在位置。
所以，可着眼于透明或半透明物体其边缘的光量分布图案的变化，简易且有效地检测 上述物体的边缘存在的缺口或开裂等缺陷，因而其实用优势较大。
图l图示的是本发明一实施方式的边缘传感器和缺陷检测装置的大体构成。 图2图示的是线型传感器的光量分布图案和上述边缘传感器检测出的检测位置两者间 的关系。
图3图示的是光量分布图案其随边缘有无缺陷和该缺陷种类而有所变化的变化对比。
图4图示的是第一和第二检测位置随检査部位的扫描而变化的情况。
图5图示的是第一和第二检测位置相对于边缘传感器或半透明体的移动量而变化的情况。
(标号说明)
10 边缘传感器
11 线型传感器
12 光源13 光学头
14 运算器(CPU)
15 第一位置检测手段
16 第二位置检测手段
21 扫描手段(扫描机构)
22 缺陷检测手段(趋势判定手段)
23 存储器
具体实施例方式
下面参照
本发明一实施方式的边缘传感器、使用该边缘传感器的缺陷检测装置。
图1是检测诸如液晶玻璃等透明或半透明物体A的特定位置(例如边缘位置)的边缘传 感器IO、利用该边缘传感器10对上述物体A的位置检测对象部位进行扫描的同时监视上述 边缘传感器10的输出来检测上述物体A中有无缺陷的缺陷检测装置的大体构成图。
该边缘传感器10包括下列构成光学头13，其将多个感光单元以规定间隔按直线排列 而成的线型传感器11与将单色平行光朝向该线型传感器11投射的光源12隔开规定距离相 对配置；以及运算器14，其对上述线型传感器ll的输出进行分析来检测上述单色平行光的 光路中置放的物体A的特定位置(例如边缘位置)。
另外，光学头13的基本结构(构成)如同上述专利第3858994号公报和日本特开2007 一64733号公报等所披露的那样，是众所周知的。另外，上述边缘传感器10对上述物体A的 位置检测对象部位的扫描是通过使上述边缘传感器10中的上述线型传感器11 (光学头13) 沿上述透明或半透明的物体A的边缘移动来进行的。或者相反使上述透明或半透明物体A在 与上述边缘传感器10中的线型传感器11相交叉的方向、具体而言与多个感光单元的排列方 向相交叉的方向上移动来进行该扫描。
而上述运算器14由例如CPU来实现，具有根据该线型传感器11的输出对上述物体A的边 缘产生的上述线型传感器11上的光量分布图案进行分析来算出上述物体A的特定位置(包 含例如边缘位置在内的稍后说明的第一和第二检测位置)的功能15、 16。这里，上述光量 分布图案一般来说为上述单色平行光产生的菲涅耳衍射的图案。
另外，上述运算器1构成为将上述线型传感器11其在基本上没有被上述物体A遮住的自 由空间的感光量归一化为"1"时，将上述光量分布图案的上升沿部分其感光量为"0.25"
的位置作为上述物体A的检测位置(边缘位置)予以检出。换言之，上述运算器14构成为 上述菲涅耳衍射的光量分布图案上将其光量为以自由空间处的光量"1"为基准确定的规 定光量阈值"0.25"的位置作为物体A的特定位置(边缘位置)予以检出。
本发明中，作为检测对象的物体A为透明或半透明，因此着眼于这样的情况，即上述 线型传感器11的输出如图2所示，不仅没有物体A存在的自由空间的感光量较多，而且上述 物体A所处的部分由于透射该物体A的单色平行光到达线型传感器11因而其感光量也较多。 而物体A为遮光体的情况下，边缘部分感光量没有多大的下降，但物体A为透明或半透明的 情况下，仅在物体A的边缘部分因菲涅耳衍射的影响而造成其感光量有某种程度的降低。 而且上述物体A的边缘存在缺口或开裂等缺陷的情况下，会受到该缺陷部分的上述单色平 行光的随机衍射、折射、甚至是漫反射等的影响。这种情况下，与直线状的边缘(刀刃边 缘)产生菲涅耳衍射的情形相比，上述感光量下降(跌落(落6込tO)部位的宽度扩大。
具体来说，如图3 (a) 图3 (d)分别所示的用光学头13检测出透明物体即液晶玻璃 的检测位置时线型传感器ll的输出那样，其感光量的分布图案随上述液晶玻璃的边缘是否 存在缺陷而产生差异。图3 (a)是没有缺陷存在的边缘部分的感光分布图案，图3 (b)是 边缘部分存在微小缺口时的感光分布图案，图3 (c)是边缘部分存在开裂时的分布图案， 而图3 (d)是边缘部分存在缺口引起的凹部时的分布图案。
如图3 (a) 图3 (d)分别所示的感光量分布图案可见的那样，与物体A的边缘没有 缺陷存在的情况相比，存在缺口或开裂等缺陷的情况下边缘部分的光量跌落增大，而且光 量跌落的宽度扩大。但自由空间侧检测出的光量跌落位置不论有无缺陷均几乎没有变化。 而物体侧检测出的光量其跌落位置随缺陷种类、其程度而有较大的变化，而且其跌落方式 (光量变化图案)也发生各种变化。检测位置存在缺陷的情况下，本来让光大致均匀透射 的部位其物体A侧的感光量有较大的不均。
因此，本发明的边缘传感器10构成为具有第一位置检测手段15和第二位置检测手段 16，第一位置检测手段15对上述线型传感器11的输出从没有上述物体A的自由空间侧开始 搜索时，根据光量随上述物体A的边缘产生的菲涅耳衍射而急剧下降的部分求出上述物体A 的第一检测位置a，而第二位置检测手段16将从该第一位置检测手段15所求出的第一检测 位置cc起感光量进一步下降后再增加的位置作为上述物体A的第二检测位置(3来求出。
另外，本实施方式中，将例如感光量从自由空间侧的归一化光量"1.0"下降至"0.825" 的位置也就是说下降至预先设定的第一和第二光量阈值的位置作为上述第一和第二检测 位置a、 P分别检出。这里，对于第一和第二光量阈值设定为相同值"0.825"，但也可设定
为彼此不同的值。而且，本实施方式中，特别是通过从自由空间侧开始对上述线型传感器 ll的输出进行搜索，因而不论物体A侧因缺陷而产生的感光量是否不规则变化，总能分别 可靠地检测出确定与物体A的检测位置(边缘位置)相对应的感光量的跌落部分所需的第 一和第二检测位置oc、 p。但构成为从物体A侧开始对上述线型传感器11的输出进行搜索也 行。而进行感光量归一化时，可预先测定未设置物体A的状态下自由空间的光量进行存储， 并在检测时根据该值进行归一化，或者根据检测结果将感光量下降较小的区域作为自由空 间进行处理也行。
用由这样的边缘传感器10检测出的物体A的检测位置(第一和第二检测位置a、 (3)的 信息来对上述物体A进行缺陷检査的缺陷检査装置包括沿该物体A的边缘移动上述光学头 13对物体A检测位置的检测对象部位的扫描手段(扫描机构)21。该扫描手段21可以是具 有使物体A沿着其边缘平行移动这种功能的物体支持机构(未图示)，也可以是相反使上述 光学头13沿上述物体A的边缘平行移动的光学头移动机构(未图示)。也就是说，扫描手段 21可以是使物体A在与线型传感器11相交叉的方向上平行移动，也可以是相反使线型传感 器11沿物体A的边缘平行移动。
除了这样的扫描手段21以外，上述缺陷检査装置还包括缺陷检测手段(趋势判定手段) 22，该缺陷检测手段22通过随上述位置检测对象部位的扫描逐一执行上述运算器(CPU) 14对上述第一和第二检测位置oc、 (3的检测处理，并对其输出(第一和第二检测位置oc、 (3) 的变化进行监视来检测物体A的边缘有无缺口或开裂等缺陷。本实施方式中，将上述边缘 传感器10检测出的第一和第二检测位置a、 (M言息一次存储于存储器23中，然后将第一和第 二检测位置的变化图案(变化趋势)读出到上述缺陷检测手段22内用于缺陷检査。
而上述缺陷检测手段(趋势判定手段)22中，当例如上述第一检测位置a或第二检测 位置P的变化幅度超过了预先设定的允许幅度时，将其判定为"有缺陷"。同时将判定为"有 缺陷"时的上述物体A的缺陷检査部位(扫描位置)检测为缺陷存在部位。针对第一检测 位置oc或第二检测位置(3的变化幅度的允许幅度，可根据对物体A边缘要求的直线性程度来 设定。
上述缺陷检测手段(趋势判定手段)22也可将例如上述第一检测位置oc和上述第二检 测位置P之差作为上述光量分布图案中的光量的跌落宽度(遮光宽度)来检出，对扫描上 述物体A边缘时上述检测位置oc、 (3之差(光量的跌落宽度)的变化进行监视。而当检测位 置的差值(光量的跌落宽度)超过预先设定的允许值时，将其判定为"有缺陷"。这种情 况下，也将判定为"有缺陷"时的上述物体A的缺陷检査部位(扫描位置)检测为缺陷存
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在部位。针对上述检测位置的差值(光量的跌落宽度)的允许值可根据对物体A边缘要求 的直线性程度来设定。
这样，本缺陷检查装置构成为利用上述边缘传感器10将透明或半透明物体A的检测位 置作为上述第一和第二检测位置oc、 (3分别检出，使该位置检测对象部位沿该边缘移动的同 时监视上述第一和第二检测位置ct、 p的变化情况(变化趋势)。因而，采用本装置可当检 测出第一和第二检测位置oc、 p的变化超过预先设定的允许值时，或第一检测位置a和第二 检测位置(3两者之差超过了允许幅度时，可靠地将其检测为物体A边缘存在缺口或开裂等缺 陷。同时，采用本装置可对物体A边缘的哪个部位存在缺口或开裂等缺陷进行检出。
图4 (a)示出以有缺口的液晶玻璃为例进行边缘检测时第一和第二检测位置oc、 p的变 化情况。此例中，对于第一检测位置a来说几乎看不到变化，但对于第二检测位置(3，则在 相当于缺口部分的宽度范围看到较大的变化。而图4 (b)则示出以有开裂的液晶玻璃为例 进行边缘检测时第一和第二检测位置a、 p的变化情况。而此例中，对于第一检测位置a来 说也几乎看不到变化，但对于第二检测位置P，则在相当于开裂部分的宽度范围看到较大 的变化。
而图4 (c)示出的是以有缺口引起的凹部的液晶玻璃为例进行边缘检测时第一和第二 检测位置a、 (3的变化情况。此例中，对于第一检测位置a来说可在凹部部位看到稍许的变 化，但对于第二检测位置(3，则在相当于凹部部位的宽度范围看到较大的变化。图5 (a) 图5 (c)分别与图4 U) 图4 (c)相对应，以边缘传感器10或半透明体A的移动量为横 轴来示出第一和第二检测位置a、 P的变化情况。这样示出边缘检测结果也可看到与上述图 4 (a) 图4 (c)所示的变化情况相同的趋势。
因此，如上所述按照本发明的缺陷检査装置，其中采用本发明除了通常边缘传感器所 检测的第一检测位置a以外还检测第二检测位置p的边缘传感器10，并对扫描物体A边缘时 的上述第一和第二检测位置a、 (3的变化情况进行监视，便能够可靠检测出液晶玻璃等物体 A的边缘产生的缺口和开裂等微小缺陷。而且还可以检测出上述缺陷所在的部位，因此在 例如液晶玻璃的质量管理方面具有极大的实用优势。
而且，希望构成为在检测出缺陷的情况下执行与其对应的规定动作。规定动作可以是 指发出例如警告或警报这种动作指令，或者构成为另外设置将物体A作为次品从工序当中 去除的去除装置，并采取某种手段指令对此执行该去除处理这种内容。由此，可很容易应 对存在缺陷的产品。
但物体A的边缘一旦存在缺口或开裂等缺陷，便如参照图3 (a) 图3 (d)所说明的
那样，在物体A侧感光量也会发生变化。所以，在透明或半透明的物体A上没有污垢而且可 保证该物体A部分(物体内部)的光量稳定的情况下，也可预先求出例如正常物体A内部一 侧的图3 (a)所示的光量分布，将作为检査对象的物体A内部一侧的光量分布与上述光量 分布相比较来进行缺陷检査。作为检査对象的物体A其内部侧的光量分布分别如图3 (b) 图3 (d)所示求得，与图3 (a)所示的正常物体A的光量分布有所不同时，也可将其判定 为存在缺口或开裂等缺陷。将该方法与上述判定第二检测位置变化的方法一并运用的话， 就可进一步检测出物体A边缘的微小缺陷。
本发明并不限于上述实施方式。举例来说，并非在检测出第一和第二检测位置oc、 |3的 基础上对第一和第二光量阈值特定为上述"0.825"，而是根据检测出边缘没有缺陷的透明 或半透明物体A的检测位置时边缘部分的光量跌落程度来设定即可。另外，对于线型传感 器ll的检测宽度来说，根据线型传感器11和物体A两者间的距离(工作距离)等确定即可。 除此之外，本发明可在不脱离其实质的范围内进行各种变形来实施。
权利要求
1. 一种边缘传感器，包括多个感光单元以规定间隔排列而成的线型传感器；将单色平行光朝向该线型传感器投射的光源；以及对所述线型传感器的输出进行分析来对位于所述单色平行光的光路中的物体其边缘进行检测的运算部，其特征在于，所述运算部包括第一位置检测手段和第二位置检测手段，所述第一位置检测手段将对透明或半透明物体的边缘所产生的光量分布图案从其一端部朝向另一端部搜索时光量下降至以自由空间处的光量为基准确定的第一光量阈值的位置作为所述物体的第一检测位置求出，所述第二位置检测手段将从检测到的第一检测位置起光量进一步下降后增加至以所述自由空间处的光量为基准确定的第二光量阈值的位置作为所述物体的第二检测位置来求出。
2. 如权利要求l所述的边缘传感器，其特征在于，所述运算部从自由空间侧起对所述 线型传感器的输出进行搜索来分析所述线型传感器上的光量分布图案。
3. —种缺陷检査装置，其特征在于，包括 权利要求l所述的边缘传感器；使该边缘传感器中的所述线型传感器沿所述透明或半透明物体的边缘移动的扫描手 段；以及缺陷检测手段，其随该线型传感器的扫描对所述边缘传感器中的所述第一和第二位置 检测手段分别求出的第一检测位置和第二检测位置的变化进行监视，并当第一检测位置或 第二检测位置的变化量超过预先设定的阈值时发出警告。
4. 一种缺陷检査装置，其特征在于，包括 权利要求l所述的边缘传感器；遮光宽度检测手段，其将该边缘传感器中的所述第一和第二位置检测手段分别检测出 的第一检测位置和第二检测位置之差作为遮光宽度来求出；使所述边缘传感器中的所述线型传感器沿所述透明或半透明物体的边缘移动的扫描 手段；以及缺陷检测手段，其随所述线型传感器的扫描对所述遮光宽度检测手段求出的遮光宽度 进行监视，并当该遮光宽度超过预先设定的阈值时发出警告。
5. —种缺陷检查装置，其特征在于，包括 权利要求l所述的边缘传感器；使所述透明或半透明物体在与所述边缘传感器中的线型传感器相交叉的方向上移动 的扫描手段；以及缺陷检测手段，其随所述物体的扫描对所述边缘传感器中的所述第一和第二位置检测 手段分别求出的第一和第二检测位置的变化进行监视，并当第一或第二检测位置的变化量 超过预先设定的阈值时发出警告。
6. —种缺陷检査装置，其特征在于，包括 权利要求l所述的边缘传感器；遮光宽度检测手段，其将该边缘传感器中的所述第一和第二位置检测手段分别检测出 的第一检测位置和第二检测位置之差作为遮光宽度来求出；使所述透明或半透明物体在与所述边缘传感器中的线型传感器相交叉的方向上移动 的扫描手段；以及缺陷检测手段，其随所述物体的扫描对所述遮光宽度检测手段求出的遮光宽度进行监 视，并当该遮光宽度超过预先设定的阈值时发出警告。
7. 如权利要求3至6中任一项所述的缺陷检查装置，其特征在于，所述透明或半透明 物体是玻璃板，所述缺陷检测手段用于检测所述玻璃板边缘的缺口或开裂。
全文摘要
本发明提供一种能够可靠检测透明或半透明物体中所产生的缺口或开裂等缺陷的边缘传感器和缺陷检查装置。本发明的边缘传感器从多个感光单元以规定间隔排列而成的线型传感器的输出来对位于单色平行光的光路中的透明体或半透明体的边缘位置进行检测时，从自由空间侧开始对线型传感器的输出进行搜索，将物体其边缘产生的光量分布图案当中其光量下降至第一光量阈值的位置作为第一检测位置检出，而且将光量进一步下降后增加至第二光量阈值的位置作为所述物体的第二检测位置检出。而且根据沿边缘扫描检查部位时的第一和第二检测位置的变化来检测缺口或开裂等缺陷。
文档编号G01N21/958GK101377467SQ20081013093
公开日2009年3月4日 申请日期2008年8月28日 优先权日2007年8月28日
发明者冈山喜彦 申请人:株式会社山武