专利名称：Ito薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明具体涉及一种ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法
与装置。
背景技术：
氧化铟锡薄膜(Indium Oxide doped with Tin Film, ITO)具有低电阻率、高可见光透过率等优良物理特性，其膜层耐高温、耐潮湿，稳定性极佳，是制造各种光学装置、光电装置及光电仪器的重要材料，在液晶显示屏、触摸屏、太阳能电板、汽车防雾玻璃等产品中有着广泛的应用。近年来，随着液晶电视、PDA、LCD、笔记本电脑等市场的高速发展，ITO材料的需求量得到了极大的增长。ITO薄膜表面常需加工出细微的图形电极。由于图形缺陷直接影响ITO终端产品的电路特性及功能，因此，对通电后形成的电路图案缺陷信息的检测具有至关重要的意义。然而，尽管基于机器视觉的检测技术已越来越多地在印品、玻璃制品、塑料薄膜等行业得到应用，但由于ITO薄膜的透明材质特性，其表面图形与PET基材之间的灰度对比度极低，为视觉检测技术的应用造成了巨大的障碍。因此，对ITO薄膜表面电路图案缺陷的检测长期以来不得不依靠人工通过显微镜等工具以离线方式来完成，不仅存在劳动强度大、效率低、漏检率高、检测结果易受检验人员主观因素影响等弊端，而且长时间高强度工作，对人体健康很不利。
发明内容
本发明的一目的是，提供一种检测速度快、精度高，检测结果稳定，复现性好的ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法。本发明的另一目的是，提供一种用来实现电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法的装置。本发明的技术方案是
ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法，其包括
1)增强灰度对比度和缺陷信息的步骤，其通过紫外光学装置对ITO薄膜形成亮-暗场照明，突出ITO电路图案与PET基材背景之间在图像空间中的灰度对比度和增强电路图案缺陷特征信息；
2)同步图像采集的步骤，采用与ITO薄膜同轴连接的编码器输出同步信号，图像采集同步控制装置对该同步信号进行调制后，控制图像采集触发信号与薄膜运行速度的精确同
I K
少；
3)原始图像分析处理的步骤，其通过微距视觉成像装置对电路图案缺陷信息进行可达10um/pixel以上的图像分辨率放大得到原始图像，通过图像采集装置经高速数据总线传输至图像处理装置进行分析和处理；4)实时缺陷信息判别分析的步骤，其通过结果输出装置将缺陷特征信息及位置信息进行统计、分类、存储、报警和显示。在所述的增强灰度对比度和缺陷信息的步骤中，所述紫外光学装置的发射模块采用波长为33(T355nm的紫外光LED颗粒排列成线型，光源发光面装有漫射板，以对光束方向进行调制，形成均匀出射光线，从而对ITO薄膜形成亮-暗场照明；其中，背光源形成暗-场照明，侧光源形成亮-场照明。在所述的同步图像采集的步骤中，所述图像采集同步控制装置对原始编码器信号进行隔离、滤波、整形、频率调制，形成紫外CCD像机的扫描触发信号，使图像采集与ITO薄膜运动速度按所需成像精度同步，从而得到包含缺陷信息的原始图像。在所述的原始图像分析处理的步骤中，所述图像处理装置将包含缺陷信息的原始 图像进行图像预处理、缺陷分割、缺陷查找与聚类和缺陷特征提取与识别。在所述的实时缺陷信息判别分析的步骤中，所述结果输出装置将缺陷特征信息及位置信息统计、分类、存储，同时进行警报和显示。实现上述ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法的检测装置，其包括
紫外光学装置，包括紫外光线发射模块、光线方向调制模块、光源冷却模块、亮度可调电源驱动模块，用来对ITO薄膜形成亮-暗场照明，突出ITO电路图案与PET基材背景之间在图像空间中的灰度对比度和增强电路图案缺陷特征信息；
微距视觉成像装置，包括一个或多个微距镜头、紫外滤光镜、转接环、紫外CCD像机，用来对缺陷特征信息进行闻分辨率放大；
图像采集同步控制装置，其用来对原始编码器信号进行隔离、滤波、整形、频率调制，形成紫外CCD像机的扫描触发信号，使图像采集与ITO薄膜运动速度按所需成像精度同步，从而得到包含缺陷信息的原始图像；
图像处理装置，其用来将包含缺陷信息的原始图像进行图像预处理、缺陷分割、缺陷查找与聚类和缺陷特征提取与识别；
结果输出装置，其用来将缺陷特征信息及位置信息统计、分类、存储，同时进行警报和显不O本发明所达到的技术效果是
1、采用波长在330 355nm的紫外光作为检测装置照明光源，在透射照明方式下，ITO图形区域与PET基材对该波段的吸收率差异达到最大化，从而在紫外微距CXD像机中产生对比清晰的高分辨率图像，通过高效的图像处理算法进行分析，实现对图形缺陷的自动在线检测，可用以替代低效的人工检测，大大增强了检测的可靠性及准确性，为ITO产品的质量控制提供了有效途径；
2、消除了普通可见光光源及成像方法无法捕捉到对比度高的ITO电路图形缺陷图像的障碍，为自动化机器视觉检测扫清了障碍，具有检测速度快、精度高，检测结果稳定，复现性好的优点。
图I是ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法与装置原理方框图。图2是紫外光学装置布置图。图3是紫外LED线性光源构成图。图4是像采集同步控制装置内部结构图。图5是微距视觉成像装置结构图。图6是图像处理装置原理方框图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明实施例参见图I 6。如图I所示，本发明的检测装置包括紫外光学装置、微距视觉成像装置、图像采集同步控制装置、图像处理装置及结果输出装置。将各装置依序连接并协同工作，其步骤如下检测装置启动后，用户通过人机交互装置开启图像采集，此时，紫外光学装置进入工作状态，并为根据具体检测要求预先设置好成像分辨率的微距成像装置提供适当的照明，ITO薄膜同轴连接的编码器输出原始同步信号，经图像采集同步控制装置进行变换处理后，输出给图像采集装置，控制其按照ITO薄膜运行的速度进行同步图像采集，所采集到的实时图像被存放到一个环形FIFO中等待处理，其中，FIFO的长度可以在装置初始化时进行配置，图像处理装置以循环方式工作，每个工作循环从该FIFO中抓取一幅待处理图像，同时记录该图像的编码器位置信号，然后通过实时缺陷检测算法进行缺陷的判别与分析，如果发现缺陷，则缺陷特征信息及位置信息由结果输出装置存入数据库，同时进行报警及显示。如图2所示，所述的紫外光学装置，包括紫外光线发射模块I、光线方向调制模块
2、光源冷却模块3、亮度可调电源驱动模块4。发射模块采用波长在330 355nm的高功率紫外光LED灯珠排列成线型，光源发光面装有漫射板，以对光束方向进行调制，形成均匀出射光线。紫外光源的波长范围是严格挑选的，其依据是使ITO与PET基材的透光率及反射率差异最大化，从而增强ITO电路图案与背景之间的像素灰度对比度。检测时，由电源驱动模块向图3所示的紫外LED灯5，6提供恒流驱动，通过调整电源的功率使光源的亮度与紫外CXD的成像特性相匹配。紫外光源分别布置在ITO膜两侧，其中，背光源6形成暗-场照明，侧光源5形成亮-场照明，如图3所示。调节光源的光线出射角度，使背光源6的光线反射方向与相机镜头光轴同轴，并使得侧光源6发出的光线经折射后也与镜头光轴同轴。图像采集同步控制装置控制光源5，6的启闭，实现对检测对象的交替照明，这样，每个薄膜位置将同时得到亮-暗场两幅光照图像，它们被实时传送至图像处理装置，由后者进行具体的图像分析。高分辨率可编程编码器建立同步信号，图像采集同步控制装置对该同步信号进行调制后，控制图像采集触发信号与薄膜运行速度的精确同步。如图4所示，图像采集同步控制装置对原始编码器信号进行隔离、滤波、整形、频率调制，形成紫外CCD像机的扫描触发信号，使图像采集与ITO薄膜运动速度按所需成像精度同步。微距视觉成像装置，包括一套或多套由微距镜头、紫外滤光镜、转接环、紫外CXD像机连接组成的成像器件，如图5所示。镜头光学放大倍率由装置检测要求确定，其像圈大于线型CCD总长。
图像处理装置如图6所示，处理步骤包括图像预处理，包括降噪滤波、图像增强；缺陷分割，得到二值化缺陷图像；缺陷查找与聚类 ；缺陷特征提取与识别。根据本发明上述实施例所述，具备与本实施例相同或相似技术特征的检测方法及装置，均在本发明保护范围内。
权利要求
1.ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法，其包括 1)增强灰度对比度和缺陷信息的步骤，其通过紫外光学装置对ITO薄膜形成亮-暗场照明，突出ITO电路图案与PET基材背景之间在图像空间中的灰度对比度和增强电路图案缺陷特征信息； 2)同步图像采集的步骤，采用与ITO薄膜同轴连接的编码器输出同步信号，图像采集同步控制装置对该同步信号进行调制后，控制图像采集触发信号与薄膜运行速度的精确同I K少； 3)原始图像分析处理的步骤，其通过微距视觉成像装置对电路图案缺陷信息进行可达10um/pixel以上的图像分辨率放大得到原始图像，通过图像采集装置经高速数据总线传输至图像处理装置进行分析和处理； 4)实时缺陷信息判别分析的步骤，其通过结果输出装置将缺陷特征信息及位置信息进行统计、分类、存储、报警和显示。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述的增强灰度对比度和缺陷信息的步骤中，所述紫外光学装置的发射模块采用波长为33(T355nm的紫外光LED颗粒排列成线型，光源发光面装有漫射板，以对光束方向进行调制，形成均匀出射光线，从而对ITO薄膜形成亮-暗场照明；其中，背光源形成暗-场照明，侧光源形成亮-场照明。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述的同步图像采集的步骤中，所述图像采集同步控制装置对原始编码器信号进行隔离、滤波、整形、频率调制，形成紫外CCD像机的扫描触发信号，使图像采集与ITO薄膜运动速度按所需成像精度同步，从而得到包含缺陷信息的原始图像。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述的原始图像分析处理的步骤中，所述图像处理装置将包含缺陷信息的原始图像进行图像预处理、缺陷分割、缺陷查找与聚类和缺陷特征提取与识别。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述的实时缺陷信息判别分析的步骤中，所述结果输出装置将缺陷特征信息及位置信息统计、分类、存储，同时进行警报和显示。
6.用来实现权利要求I所述ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法的检测装置，其包括 紫外光学装置，包括紫外光线发射模块、光线方向调制模块、光源冷却模块、亮度可调电源驱动模块，用来对ITO薄膜形成亮-暗场照明，突出ITO电路图案与PET基材背景之间在图像空间中的灰度对比度和增强电路图案缺陷特征信息； 微距视觉成像装置，包括一个或多个微距镜头、紫外滤光镜、转接环、紫外CCD像机，用来对缺陷特征信息进行闻分辨率放大； 图像采集同步控制装置，其用来对原始编码器信号进行隔离、滤波、整形、频率调制，形成紫外CCD像机的扫描触发信号，使图像采集与ITO薄膜运动速度按所需成像精度同步，从而得到包含缺陷信息的原始图像； 图像处理装置，其用来将包含缺陷信息的原始图像进行图像预处理、缺陷分割、缺陷查找与聚类和缺陷特征提取与识别； 结果输出装置，其用来将缺陷特征信息及位置信息统计、分类、存储，同时进行警报和显不O
全文摘要
本发明公开一种ITO薄膜电路图案缺陷信息的紫外光学在线自动检测方法及其装置，包括紫外光学装置、微距视觉成像装置、图像采集同步控制装置、图像处理装置及结果输出装置。紫外光学装置对ITO薄膜同时形成亮-暗场照明，达到突出ITO电路图案与PET基材背景之间在图像空间中的灰度对比度、增强电路图案缺陷信息的目的；采用编码器建立同步信号，图像采集同步控制装置对该同步信号进行调制后，控制图像采集触发信号与薄膜运行速度的精确同步；微距视觉成像装置对缺陷信息进行高分辨率放大，通过图像采集同步控制装置传输至处理器，并由图像处理装置进行分析处理；结果输出装置对检测出的缺陷信息进行统计、分类、报警、存储和显示。
文档编号G01N21/956GK102937598SQ20121044986
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者李兆辉, 胡广华, 梁飞龙, 杨华, 梁子健 申请人:广州南沙华卓化工有限公司