专利名称：用于设置光学检查参数的装置与方法
用于设置光学检查参数的装置与方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年4月15日提交的美国临时专利申请61/324，590的优先权，该申请目前待批，其全部内容通过引用整体结合在本文中。
背景技术：
通常，使用光学检查系统来检查像太阳能电池这样的电子部件有没有各种类型的缺陷。例如，检查太阳能电池的工作表面有没有变色，这可以被用于检测氮化硅防反射涂层的厚度变化。变色检查可能涉及到多个检查参数，为了识别某些缺陷需要单独地设置这些检查参数。这些缺陷中的某些缺陷可能不太重要并且通常可以被忽略，而其它缺陷可能是很重要的并且应该被仔细地筛选。设置各种检查参数的阈值就可以被用于该目的。变色检查通常是一个手工过程，其中，操作人员观看太阳能电池并且从视觉上检查电池的表面以判断其品质。基于视觉品质，操作人员接下来可以试着在检查系统中的彩 色图像上手工地调节检查参数。该方法带有主观性，除此之外，该方法也是劳动密集型的并且易于产生人为的错误。
发明内容
本申请提供了用于设置光学检查参数的范围的新方法与系统。例如，这些范围可能随后被用于检查光伏电池有没有变色。与检查参数(比如色调、饱和度和强度数值)相对应的一数值组是从一设置图像中获得的。该图像包括多个设置区域(比如定义的像素组)，使得每一个设置区域被分配一个在该组中的相应数值。接下来，从也与该组中的数值相关联的多个测试区域，构建出一测试图像。基于相应的数值和用户定义的范围，每一个测试区域被分配一个来自用户定义的颜色组中的颜色。用户界面包括范围图和测试图像，该测试图像被用于调节该范围图中的范围以由此修改该测试图像。调节操作被重复，直到该测试图像符合预定的标准。在某些实施例中，一种用于设置在光学检查系统中的一个或多个检查参数的一个或多个范围的方法包括下列操作接收与一检查参数相对应的一数值组，构建包括多个测试区域的测试图像，在光学检查系统的用户界面上显示该测试图像和范围图，基于该测试图像，接收对限值和/或标称限值的调节。这些操作可以被重复一次或多次，直到该测试图像达到预定的标准。接收到的数值组对应于一设置图像的设置区域，该设置图像可以是从被检查的样品获得的。在该测试图像的构建过程中，上述测试区域的位置是被定位成对应于上述设置区域的位置。根据下列规则，由该组中的相应数值来确定上述测试区域的颜色。如果该组中的相应数值落在该范围之内则上述测试区域具有该颜色，或者，如果上述相应数值落在外部范围之内则上述测试区域具有外部颜色。这些范围与这些颜色被设置在一范围图中。该范围图对应于该检查参数，并且包括标称限值和变化限值。该标称限值和变化限值定义了一个与该颜色相对应的范围，该范围不与外部颜色所对应的外部范围相重叠。在某些实施例中，一范围图包括第二变化限值，该第二变化限值定义了在上述限值与第二限值之间的第二范围。额外的范围并不与上述范围或外部范围相重叠。该额外的范围对应于一个额外的颜色，该额外的颜色通常区别于上述颜色和外部颜色。如果该组中的相应数值落在该额外的范围之内，则上述测试区域被分配该额外的颜色。在某些实施例中，一种方法也包括下列操作接收第二检查参数的第二数值组，在用户界面上显示第二范围图，并且接收对第二限值和/或第二标称限值的调节。第二数值组对应于上述设置区域。该第二范围图对应于该第二检查参数，并且包括第二标称限值和第二限值。第二标称限值和第二限值定义了与第二颜色相对应的第二范围，该第二范围并不与第二外部颜色所对应的第二外部范围相重叠。在相同的或其它的实施例中，一种方法也可以包括下列操作
构建包括多个第二测试区域的第二测试图像，使得第二测试区域的位置对应于上述设置区域的位置，显示该第二测试图像，并且针对第二测试图像重复上述显示与接收操作，直到第二测试图像达到第二预定标准。如果该第二组中的相应数值落在该第二范围之内，则第二测试区域被分配该第二颜色。或者，如果上述相应的数值落在第二外部范围之内，则第二外部颜色被分配至第二测试区域。对第二限值和/或第二标称限值的调节是基于第二测 试图像。上述测试图像的测试区域的颜色可以由上述第二组中相应的数值来进一步确定。在某些实施例中，用户界面被配置成允许用户将其它颜色分配至上述范围和外部范围。在任何先前的实施例中，预定的标准可以是上述颜色与外部颜色之间的平衡，这种平衡与上述设置图像所对应的样品上所存在的缺陷等级有关。上述设置图像可以是从光伏电池获得的。上述检查参数可以是变色的测量，比如色调、饱和度和强度。一范围图可以是下列之一色调圆形，饱和度谱，以及强度谱。在某些实施例中，与一检查参数相对应的数值组是从上述设置图像中获得的相应的RGB数值中计算出的。该方法也可以包括下列操作从一设置样品中获得上述设置图像；和/或接收该检查参数的多个数值组，所述多个数值组对应于具有变化的缺陷等级的多个设置图像。设置区域可以是上述设置图像的单独的像素。标称限值可以最初被设置为该组中所有数值中最普通的数值。在某些实施例中，当一限值和/或一标称限值正被调节时，上述范围的扩展保持相同。调节可以包括接收在该范围图上的限值和/或标称限值的数字输入和/或图形调节。在某些实施例中，提供了一种计算机可读介质，包含用于设置光学检查系统中的一个或多个检查参数的一个或多个范围的程序指令。该计算机可读介质可以包括用于执行下列操作的计算机可读代码接收与一检查参数相对应的一数值组，构建包括多个测试区域的测试图像，在光学检查系统的用户界面上显示该测试图像和一范围图，基于该测试图像，接收对限值和/或标称限值的调节。在某些实施例中，提供了一种光学检查系统，用于设置一个或多个检查参数的一个或多个范围。该光学检查系统包括至少一个存储器和至少一个处理器，被配置成执行下列操作接收与一检查参数相对应的一数值组，构建包括多个测试区域的测试图像，在该光学检查系统的用户界面上显示该测试图像和一范围图，基于该测试图像，接收对限值和/或标称限值的调节。本发明的这些和其它方面在下文中参照附图被进一步描述。
图I是一过程流程图，对应于一种用于设置在光学检查系统中的一个或多个检查参数的一个或多个范围的技术的一个示例。图2A是根据某些实施例的一范围图的示意性表示。图2B示出了表示线性检查参数(比如强度-数值或饱和度)的范围图的一个示例。图2C示出了表示环形检查参数(比如色调)的范围图的另一个示例。图3示出了根据某些实施例包含一测试图像和范围图的用户界面的示意性表示。图4A和4B是一测试图像与相应的范围图的示意性表示,示出了基于该范围图中不同的范围设置的该测试图像中的变化。
图5是根据某些实施例的光学检查系统的示意性表示。
具体实施例方式在以下描述中，阐述了许多具体细节以提供对本发明的透彻理解。在没有这些特定细节中的一些或全部的情况下，也可实施本发明。在其他情况下，众所周知的过程操作并未进行详细描述以免不必要地混淆本发明。尽管将结合特定实施例来描述本发明，但是可理解的是并不意在将本发明限制在这些实施例中。
引言可以使用光学检查系统来检查太阳能电池和其它电子部件以确定各种缺陷。检查示例包括分析一表面有没有变色。变色可以是使用各种检查参数来表征的，比如色调、饱和度、强度-数值以及它们的组合。也可以使用表征变色的其它方案。一个示例是LAB(即L*a*b*)颜色空间，它是一个颜色-对立空间，具有一个被指定用于亮度的维度(L)以及两个被指定用于颜色-对立维度的其它维度(A)和(B)。这些指定是基于非线性地压缩的CIEXYZ (关于照明标准的国际委员会)颜色空间坐标。另一个示例是YCbCr或Y’CbCr,这是一种颜色空间族，被用作光学系统中的彩色图像的一部分。Y’是亮度(Iuma)成分，并且Cb和Cr是蓝色差和红色差色度成分。Y’(具有上撇号)与作为亮度(luminance)的Y是有区别的。它意味着光强度是使用伽马非线性地编码的。某些参数可能对于识别某些缺陷更有用，而其它参数可能更适合于其它缺陷。例如，对太阳能电池表面上的某些有机物和水残留物(比如指纹)，饱和度参数提供了很强的响应。然而，这些残留物并不影响表面颜色，并且色调参数仍然是相对恒定的。同时，防反射氮化硅涂层在变得更薄时会使其颜色从淡蓝色变为深蓝色、紫色、甚至黄色。对于厚度表征，色调成分变得很有用。色调也可以被用于识别等离子体污物和其它类型的缺陷。使用多种检查参数就提供了更小粒度的检查结果并且允许更精准地区分各种缺陷分类和影响程度，比如严重的、一般的和最小的影响。这些结果转而可以被用于更精确地对被检查的样品进行分类，比如可接受的、尚可接受的以及不可接受的。例如，太阳能电池被常规地分类成A电池，严重缺陷大约占据总面积的不到1% ；B电池，总面积的1%_5% ；C电池，大于5% ；以及次品电池(D电池)。太阳能电池的人工检查或者自动化系统中采用的通用方法有可能会使这种分类几乎不可能以稳健的方式来实现。使这种检查过程自动化也会有可能证明是很困难的。例如，自动化将必然依赖于检查参数的通用化，例如，考虑平均的或最主要的表面颜色。此类方法可能允许小的但是严重的缺陷不被检测出来。此外，自动化可能因检查参数的复杂性而变得很困难，并且也必然在建立接受标准的过程中带有相当的主观性。在本文所描述的新方法和系统中，检查人员只对全部样品的很小的子集执行仔细的分析，这有时候被称为训练或校准组。在使用该组的情况下，检查人员识别一个或多个检查参数的合适的阈值，这些阈值随后被用于在自动模式中检查相似类型的样品。然而，即使最初的设置也可能是劳动密集型的并且易于产生人为的差错。在这一方面，本文所描述的方法与系统提供了一种容易操作的可视化界面，能够让检查人员独立地聚焦于每一个检查参数并且基于所显示的该参数的颜色表示来调节该参数。该用户界面允许检查人员为这些颜色表示选择任何伪颜色并且根据检查参数的数值来区分多种颜色。对于每一个新的电池类型(比如尺寸、涂层类型、制造参数)和检查设置(比如光源、照相机)，可能需要设置多个检查参数。因此，稳健的和用户友好的设置过程可能是非常有益的。设置可能涉及到确定一检查参数的整个范围(比如最小值和最大值)以及在该整个范围之内的两个或更多个子范围，以便能够对该检查参数所对应的数值进行分类。例如， 一饱和度范围可以包括“非正”和“非负”范围，这些范围被视为相对于被成像的样品而言是理想的；“稍正”和“稍负”范围，这些范围被视为不太理想的但仍然是可接受的或者被归类为品质稍差的电池；以及“重”范围，这些范围是不可接受的。如果一样品所对应的一饱和度数值组包含比预定阈值所允许的更多的落在“重”范围中的数值，则该样品可以被视为“不合格”。多种技术一般涉及到可从一设置图像中获得的检查参数所对应的一数值组。例如，一彩色图像或者多个单色灰度级图像可以被用于变色分析。这些图像中的每一个都被视为多个设置区域的集合，比如像素或像素组，每一个设置区域都具有该检查参数的定义的数值。在变色分析中，每一个设置区域可以与色调数值、饱和度数值以及强度数值相关联，这些数值是针对该区域被标识/被计算的。总的来说，一设置图像具有一个或多个(t匕如在变色分析示例中是三个)数值组。每一数值组可以被单独地分析，这允许针对每一个检查参数的更加集中的方法。接下来，基于相应的设置区域，可以从多个测试区域中构建出一测试图像。每一个测试区域被定位于与相应的设置区域相同的一般位置。换句话说，每一个测试图像可以对应于起始的设置图像。然而，每一个测试区域可以被分配一个用户定义的颜色，有时候，这些用户定义的颜色被称为“伪”颜色。这种分配是基于相应的数值和用户定义的范围。这种安排提供了该组中的数值的视觉表示以及它们在样品表面上的各自的位置。用户界面一般包括上述范围图和测试图像。用户可以调节上述范围图中的多个范围，这将改变上述测试图像，因为相同的数值现在将落入不同的范围中并且相应的伪颜色将被显示在上述测试图像上。该过程可以被重复，直到该测试图像达到某一预定的标准，例如，该标准可能是用于产生上述设置图像的样品的品质所专有的标准。用户可以在多个检查参数和多个设置图像/相应的数值组中进行切换以便完成该设置。
示例过程图I是一过程流程图，对应于一种用于设置在光学检查系统中的一个或多个检查参数的一个或多个范围的技术的一个示例。下文进一步描述了与有用的用户界面相关的该过程的具体实现。过程100可以始于操作102，接收与一个检查参数相对应的一数值组。这些数值中的每一个对应于一个设置图像中的设置区域。每一个图像被表示为多个区域的集合，这些区域可能是单独的像素、像素组合、或这些图像的任何其它部分或元素。每一个区域被分配一个或多个数值。数值的个数取决于在该分析中所使用的检查参数的个数。例如，在变色分析中，每一个设置区域可以具有分配给它的三个数值，比如色调数值、饱和度数值和强度数值。因此，每一个检查参数具有表示一图像的相应的数值组。在某些实施例中，过程100可以包括一个或多个上游操作,这些上游操作涉及获得一个或多个设置图像并且确定这些图像中的每一个所对应的一个或多个数值组。获得用于变色分析的图像可能涉及使用高分辨率照相机来拍摄至少一个彩色图像或至少三个单色灰度级图像。单色方法必然要拍摄更多的图像，但是可以允许以更高的线速度使用更高分辨率的照相机，这可能是彩色图像拍摄无法实现的。在一个单色方法中，用红、绿和蓝(RGB)照明(比如RGB LED闪光灯)对被检查的样品表面进行闪光，并且在每一个照明颜色处获得至少一个图像。这些图像被称为RGB单色灰度级图像(或简称为RGB图像)并且通常包含与单个彩色图像相同的用于变色检查目的的信息。应该注意到，如果使用了彩色图像，则它们可以被分成三种颜色成分(即RGB成分)以便进一步分析。下文结合图5进一步描述 了一种示例光学检查系统的某些细节。不管一设置图像是灰度级图像还是彩色图像，该设置图像都是由多个设置区域的集合表示的。在变色分析中，使用上述技术所获得的图像被分析，以获得每一个设置区域的红(r)、绿(g)、蓝(b)数值。每一个数值类型的范围都是零到一(0-1)。然后，根据下列公式，这三种数值(r，g，b)被用于计算每一个设置区域的色调(h)、饱和度(S)、强度(V)数值。在某些实施例中，为了以很高的检查速度处理高分辨率图像，RGB和/或HSV数值可以是以8比特格式来呈现的。
权利要求
1.一种用于设置光学检查系统中的一个或多个检查参数的一个或多个范围的方法，所述方法包括 (a)接收一检查参数的数值组，其中，所述数值组对应于从一样品获得的设置图像的设置区域； (b)构建包括多个测试区域的测试图像，使得所述测试区域的位置对应于所述设置区域的位置，并且所述测试区域的颜色是由所述数值组中相应的数值确定的； (C)在所述光学检查系统的用户界面上显示所述测试图像和一范围图， 其中，所述范围图对应于所述检查参数并且包括标称限值和变化限值， 其中，所述标称限值和所述变化限值定义了与一颜色相对应的一范围，所述范围并不 与一外部颜色所对应的外部范围相重叠，并且 其中，如果所述数值组中相应的数值落在所述范围之内则所述测试区域具有所述颜色，或者，如果所述相应的数值落在所述外部范围之内则所述测试区域具有所述外部颜色； (d)基于所述测试图像，接收对限值和/或所述标称限值的调节；以及 (e)重复(b)-(d)，直到所述测试图像达到预定的标准。
2.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述范围图包括第二限值，用于定义在所述限值与所述第二限值之间的额外的范围， 所述额外的范围并不与所述范围或所述外部范围相重叠并且对应于一额外的颜色，并且 如果所述数值组中相应的数值落在所述额外的范围之内，则所述测试区域具有所述额外的颜色。
3.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 接收第二检查参数的第二数值组，其中，所述第二数值组对应于所述设置区域； 在所述用户界面上显示第二范围图， 其中，所述第二范围图对应于所述第二检查参数并且包括第二标称限值和第二限值，其中，所述第二标称限值和所述第二限值定义了与第二颜色相对应的第二范围，所述第二范围并不与第二外部颜色所对应的第二外部范围相重叠；以及接收对所述第二限值和/或所述第二标称限值的调节。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括 构建包括多个第二测试区域的第二测试图像，使得所述第二测试区域的位置对应于所述设置区域的位置， 其中，如果所述第二数值组中相应的数值落在所述第二范围之内则所述第二测试区域具有所述第二颜色，或者，如果所述相应的数值落在所述第二外部范围之内则所述第二测试区域具有所述第二外部颜色； 显示所述第二测试图像，其中，对所述第二限值和/或所述第二标称限值的调节是基于所述第二测试图像；以及 针对所述第二测试图像重复所述显示与接收操作，直到所述第二测试图像达到第二预定标准。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述测试图像的测试区域的颜色是由所述第二数值组中相应的数值来进一步确定的。
6.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述预定的标准是所述颜色与所述外部颜色之间的平衡，这种平衡与所述设置图像所对应的样品上所存在的缺陷等级有关。
7.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述设置图像是从光伏电池中获得的。
8.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述检查参数是变色的测量。
9.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述检查参数是从色调、饱和度以及强度所构成的组中选择的。
10.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 从所述设置图像中所获得的相应的RGB数值，计算所述数值组。
11.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 从一设置样品获得所述设置图像。
12.如权利要求I所述的方法，其特征在于，还包括 接收所述检查参数的多个数值组， 其中，所述多个数值组对应于具有变化的缺陷等级的多个设置图像。
13.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述设置区域是所述设置图像的单独的像素。
14.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述范围图包括从色调圆形、饱和度谱以及强度谱所构成的组中选择的图。
15.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述标称限值最初被设置为所述数值组中所有的数值中最普通的。
16.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 当调节所述标称限值或所述限值时，所述范围的扩展保持相同。
17.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 接收所述调节包括接收数字输入和/或执行在所述范围图上的所述限值和/或所述标称限值的图形调节。
18.如权利要求I所述的方法，其特征在于， 所述用户界面被配置成允许用户将其它颜色分配至所述范围和所述外部范围。
19.一种包含程序指令的计算机可读介质，所述程序指令用于设置光学检查系统中的一个或多个检查参数的一个或多个范围，所述计算机可读介质包括 (a)用于接收一检查参数的数值组的计算机可读代码，其中，所述数值组对应于从一样品获得的设置图像的设置区域； (b)用于构建包括多个测试区域的测试图像的计算机可读代码，使得所述测试区域的位置对应于所述设置区域的位置，并且所述测试区域的颜色是由所述数值组中相应的数值确定的； (C)用于在所述光学检查系统的用户界面上显示所述测试图像和一范围图的计算机可读代码，其中，所述范围图对应于所述检查参数并且包括标称限值和变化限值， 其中，所述标称限值和所述变化限值定义了与一颜色相对应的一范围，所述范围并不与一外部颜色所对应的外部范围相重叠，并且 其中，如果所述数值组中相应的数值落在所述范围之内则所述测试区域具有所述颜色，或者，如果所述数值组中相应的数值落在所述外部范围之内则所述测试区域具有所述外部颜色； (d)用于基于所述测试图像接收对限值和/或所述标称限值的调节的计算机可读代码；以及 (e)用于重复(b)-(d)直到所述测试图像达到预定的标准的计算机可读代码。
20.一种用于设置一个或多个检查参数的一个或多个范围的光学检查系统，所述光学 检查系统包括至少一个存储器和至少一个处理器，被配置成执行下列操作 (a)接收一检查参数的一数值组，其中，所述数值组对应于从一样品获得的设置图像的设置区域； (b)构建包括多个测试区域的测试图像，使得所述测试区域的位置对应于所述设置区域的位置，并且所述测试区域的颜色是由所述数值组中相应的数值确定的； (C)在所述光学检查系统的用户界面上显示所述测试图像和一范围图， 其中，所述范围图对应于所述检查参数并且包括标称限值和变化限值， 其中，所述标称限值和所述变化限值定义了与一颜色相对应的一范围，所述范围并不与一外部颜色所对应的外部范围相重叠，并且 其中，如果所述数值组中相应的数值落在所述范围之内则所述测试区域具有所述颜色，或者，如果所述相应的数值落在所述外部范围之内则所述测试区域具有所述外部颜色； (d)基于所述测试图像，接收对限值和/或所述标称限值的调节；以及 (e)重复(b)-(d)，直到所述测试图像达到预定的标准。
全文摘要
本发明提供了用于设置光学检查参数的范围的新方法与系统。例如，这些范围可能随后被用于检查光伏电池有没有变色。与检查参数(比如色调、饱和度和强度)相对应的一数值组是从一设置图像中获得的。该图像包括多个设置区域(比如定义的像素组)，其中每一个设置区域被分配一个在该组中的相应数值。接下来，从也与该组中的数值相关联的多个测试区域，构建出一测试图像。基于相应的数值和用户定义的范围，每一个测试区域被分配一个来自用户定义的颜色组中的颜色。用户界面包括范围图和测试图像两者，它们被用于调节该范围图中的范围，这些范围导致了该测试图像的修改。
文档编号G06T7/00GK102859346SQ201180018986
公开日2013年1月2日 申请日期2011年4月11日 优先权日2010年4月15日
发明者J·德格里夫, B·斯韦茨 申请人:克拉-坦科股份有限公司