专利名称：一种悬浮粒子检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于洁净技术领域，具体涉及一种悬浮粒子检测装置，特别涉及一种应用于气体环境下的悬浮粒子检测装置。
背景技术：
在半导体、液晶显示器、太阳能转换装置等精密器件的生产过程中，由于其加工对象往往是微米级甚至是纳米级的精密器件，因此用于制造这些精密器件的工艺设备的洁净程度，特别是工艺设备机台工作面上的悬浮粒子浓度会直接影响这些精密器件的加工品质。现有技术中一般采用手持式或在线式的激光型粒子计数器实时检测工艺设备所处的工作环境中的悬浮粒子浓度，所述激光型粒子计数器采用空间定点恒速气流采样的工作方式，即将采样空气导入激光计数器中以粒子计数的方式进行悬浮粒子浓度测试，但由于实际生产过程中加工件(精密器件)会频繁取放，使得工艺设备所处的工作环境中的气流变化剧烈，造成气流扰动，当工作环境中的气流发生扰动时，导入激光计数器中的气流变得极不稳定，会导致激光型粒子计数器工作异常、数据失真，因而激光型粒子计数器在气流扰动的状态下无法正常工作；而且现有的激光型粒子计数器受工艺设备结构及设置位置的制约，无法对工艺设备机台内部，特别是机台工作面上的悬浮粒子浓度进行有效检测。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种不受工艺设备结构及设置位置的制约，且能够实时、有效地检测工艺设备内部以及机台工作面上的悬浮粒子浓度情况的悬浮粒子检测装置。解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是所述悬浮粒子检测装置包括光源、摄像单元以及检测结果输出单元；所述光源用于向悬浮粒子待测区域发射光线；所述摄像单元用于实时获取待测区域内悬浮粒子的图像，并将所述图像发送给所述检测结果输出单元；所述检测结果输出单元用于根据所述摄像单元发送的图像实时输出悬浮粒子检测结果。可选地，所述检测装置还包括图像处理单元，其分别与摄像单元和检测结果输出单元相连，用于实时接收摄像单元获取的所述待测区域内悬浮粒子的图像，并将所述图像处理后实时发送给所述检测结果输出单元；所述检测结果输出单元用于根据所述图像处理单元发送的处理后的图像实时输出悬浮粒子检测结果；其中，所述图像处理单元对图像的处理包括对图像的放大、亮度增强、色彩对比度增强中的至少一种。可选地，所述图像处理单元对图像进行放大时，放大倍数为IO4IO6倍。可选地，所述图像处理单元包括光电倍增管。可选地，所述检测装置还包括吸光单元，所述吸光单元用于吸收光源发射的经过所述悬浮粒子待测区域后的光线。可选地，所述吸光单元具有表面粗糙漫反射的结构。可选地，所述吸光单元的材质为黑色碳带。可选地，所述光源发射的光线为可见光或能够被所述摄像单元采集到的非可见光。可选地，所述光源所发射光线的波长为532nm±20nm。可选地，所述光源采用发光体为光电二极管的光源，其功率的调整范围为20w^80wo可选地，所述光源的功率为20 80 ，所述摄像单元与所述悬浮粒子待测区域之间的距离为IOOcm 500cm。 可选地，所述悬浮粒子待测区域内的气流速度不超过5m/s时，所述摄像单元的拍摄频率为50Hz 60Hz。可选地，所述图像处理单元还用于根据接收到的图像进行数据运算并将数据运算结果发送给所述检测结果输出单元；所述检测结果输出单元输出的所述悬浮粒子检测结果为所述图像处理单元发送来的图像和/或所述数据运算结果；其中，所述数据运算结果包括以下结果中的至少一种所接收到的图像中单位面积内大于或等于预设粒径尺寸的悬浮粒子的个数；所接收到的图像中单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数比、或者单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数在随时间变化的曲线图或单位时间变化率。可选地，所述检测装置还包括警报单元，所述警报单元与所述图像处理单元相连，所述警报单元用于实时接收图像处理单元输出的所述数据运算结果，并将所述数据运算结果与其内预设的预警阈值进行比较，当所述数据运算结果大于或等于所述预警阈值时，发出预警提示。可选地，所述检测装置包括的各个单元通过箱体集中设置，所述检测结果输出单元的显示屏设置在所述箱体的外表面上；或者，所述检测装置包括的各个单元采用分散式设置方式，所述检测结果输出单元通过无线信号与所述图像处理单元进行通信。有益效果I)本实用新型所述悬浮粒子检测装置的结构简单、体积小、便于拆装，并可根据实际需求设置在任意工艺设备中任何需实时检测悬浮粒子浓度的位置上，例如可设置在工艺设备的内部或者工艺设置的机台工作面上，因而与现有技术相比不受工艺设备结构及设置位置的制约；2)所述悬浮粒子检测装置采用实时获取待测区域内悬浮粒子的图像(即实时捕捉悬浮粒子在光源发射的光线中的散射、反射图像)的工作方式，即使处于存在紊乱气流的工作环境下，悬浮粒子在光线中的散射、反射效果也不会发生改变，因此该装置不受工作环境中气流扰动的影响；3)所述悬浮粒子检测装置实现了工作环境中悬浮粒子的可视化，即工作环境中悬浮粒子的实时状态可通过检测结果输出单元进行实时显示，便于检测人员观察；4)所述悬浮粒子检测装置中的光源采用波长为532±20nm的光源(即绿光光源)，由于人眼对该波段的光最为敏感(即光源发出能量相同的不同颜色的光时，人眼感觉绿光最亮)，故与其它波段的光源相比，实时显示工作环境中悬浮粒子实时状态的效果更好；5)所述悬浮粒子检测装置还可通过检测结果输出单元数字化(或图形化)显示悬浮粒子的浓度情况，即显示 所接收到的图像中单位面积内大于或等于预设粒径尺寸的悬浮粒子的个数、所接收到的图像中单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数比、或者单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数在随时间变化的曲线图或单位时间变化率等，便于检测人员随时掌握工作环境中悬浮粒子的浓度变化情况；6)所述悬浮粒子检测装置还具有预警(或报警)功能，即工作环境中悬浮粒子的浓度值超过预设的预警阈值时，警报单元会发出预警提示，例如声、光提示等，以提示检测人员。
图I为本实用新型实施例I中悬浮粒子检测装置的结构组成示意图；图2为本实用新型实施例3中悬浮粒子检测装置的结构组成示意图；图3为本实用新型实施例3中悬浮粒子检测装置的工作原理示意图。图4为本实用新型实施例4中悬浮粒子检测装置的结构组成示意图。图中1_工作箱；2_LED光源；3_悬浮粒子待测区域；4 一吸光板；5 —摄像机；6 —图像处理单元；7 —监视器。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型悬浮粒子检测装置作进一步详细描述。实施例I :如图I所示，本实施例中，所述悬浮粒子检测装置包括光源、摄像单元和检测结果输出单元。其中，所述光源用于向悬浮粒子待测区域发射光线；所述摄像单元用于实时获取待测区域内悬浮粒子的图像，并将所述图像发送给所述检测结果输出单元；所述检测结果输出单元用于根据所述摄像单元发送的图像实时输出悬浮粒子检测结果。本实施例所提供的悬浮粒子检测装置结构简单、体积小、便于拆装，并可根据实际需求设置在任意工艺设备中任何需实时检测悬浮粒子浓度的位置上，且能实时地对悬浮粒子进行监测。可选地，所述光源采用发光体为光电二极管的光源，即采用LED光源，其具有节能环保、寿命长、光色纯正、防潮及抗震动等优点。可选地，所述光源的功率可调，所述功率的调整范围为20f80w。由于悬浮粒子待测区域的环境不尽相同，有的比较亮，有的比较暗，对于较亮环境来说，所述光源的功率需大一些，对应较暗环境来说，所述光源的功率可小一些。所述悬浮粒子检测装置应用于工艺设备内部或者机台工作面上时，其工作环境一般处于室内，而室内的照度一般在3001ux 5001ux范围内，故功率为20w 80w的光源完全能够满足实际需求。[0045]可选地，所述光源采用线光源，其具有方向性较好、散射度小、保障图像采集面可控等优点。可选地，所述线光源的长度小于400cm;优选地，所述线光源的长度为30cm^l00cmo可选地，所述光源发射的光线为可见光或能够被所述摄像单元采集到的非可见光，例如红外光或紫外光等。当所述光源发射的光线为可见光时，所述摄像单元采用能够实时获取位于该可见光中的待测区域内悬浮粒子的图像的摄像机，例如采用Canon FS200型摄像机。可选地，所述光源所发射光线的波长为532nm±20nm，即光源发射的光线为绿光，因为与其它颜色的可见光相比人眼对绿光最为敏感，更便于人眼识别位于绿光中的待测区 域内悬浮粒子的图像。当所述光源采用线光源时，其向所述悬浮粒子待测区域发射的光线形成一个发光面，即图像采集面。可选地，所述摄像单元与所述悬浮粒子待测区域之间的距离为100cnT500Cm。可选地，所述悬浮粒子待测区域内的气流速度不超过5m/s时，所述摄像单元的拍摄频率为50Hz 60Hz。可选地，所述悬浮粒子检测结果为所述待测区域内悬浮粒子的实时图像。实施例2 本实施例与实施例I的区别在于本实施例中，所述检测结果输出单元采用多个。所述摄像单元将其获取的待测区域内悬浮粒子的图像分别发送给所述多个检测结果输出单元；每个检测结果输出单元分别根据所述摄像单元发送的图像实时输出悬浮粒子检测结果。本实施例中的其它结构以及作用都与实施例I相同，这里不再赘述。实施例3 如图2所示，本实施例中，所述悬浮粒子检测装置包括光源、吸光单元、摄像单元、图像处理单元、警报单元、检测结果输出单元以及工作箱，且上述各个单元集中设置在工作箱内，也即所述检测装置包括的各个单元通过箱体集中设置。可选地，所述检测结果输出单元包括显示屏，所述显示屏设置在所述工作箱的外表面上。这种结构的悬浮粒子检测装置较适用于悬浮粒子待测区域的空间较宽敞，或者悬浮粒子待测区域较为重要需全天候实时检测悬浮粒子浓度的情况。所述吸光单元用于吸收光源发射的经过所述悬浮粒子待测区域后的光线。可选地，所述吸光单元与光源相对设置在所述悬浮粒子待测区域的两侧，以防止所述光线被其它物体反射或散射。这是因为在没有设置吸光单元的情况下，光源发射的光线会被其它物体反射或散射，所产生的反射光或散射光线进入图像采集面之后，会干扰悬浮粒子图像的正常采集，从而影响悬浮粒子图像采集的准确度。当所述光源发射的光线为绿光且所述光源为线光源时，光源与吸光单元之间形成的图像采集面为绿光平面。可选地，所述吸光单元与光源之间的距离为lOOcmlOOcm。可选地，所述吸光单元具有表面粗糙漫反射的结构。优选地，所述吸光单元的材质为黑色碳带，当然还可以采用其他具有表面粗糙漫反射的结构的材质。所述吸光单元可采用现有的吸光板。所述图像处理单元分别与摄像单元和检测结果输出单元相连，其用于实时接收摄像单元获取的所述待测区域内悬浮粒子的图像，并将所述图像处理后实时发送给所述检测结果输出单元。其中，所述图像处理单元对图像的处理包括对图像的放大、亮度增强、色彩对比度增强中的至少一种。可选地，所述图像处理单元对图像进行放大处理时，其放大倍数为IO4IO6倍。可选地，所述图像处理单元包括光电倍增管，所述光电倍增管可采用C9720V型光电倍增管。所述图像处理单元还用于根据接收到的图像进行数据运算并将数据运算结果发送给所述检测结果输出单元。其中，所述数据运算结果为待测区域内悬浮粒子的浓度情况，其包括以下结果中的至少一种 所接收到的图像中单位面积内大于或等于预设粒径尺寸的悬浮粒子的个数(即预设粒径尺寸条件下悬浮粒子的浓度值)；所接收到的图像中单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数比、或者单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数在随时间变化的曲线图或单位时间变化率。所述检测结果输出单元用于根据所述图像处理单元发送的处理后的图像实时输出悬浮粒子检测结果，且所述悬浮粒子检测结果为所述图像处理单元发送来的图像和/或所述数据运算结果。也就是说，所述检测结果输出单元能够实时输出所述图像处理单元发送来的图像、所述数据运算结果、或者同时显示所述图像处理单元发送来的图像及所述数据运算结果。可选地，所述检测结果输出单元可采用现有的监视器。所述警报单元与所述图像处理单元相连，用于实时接收图像处理单元输出的所述数据运算结果，并将所述数据运算结果与其内预设的预警阈值进行比较，当所述数据运算结果大于或等于所述预警阈值时，发出预警提示。例如，所述数据运算结果为预设粒径尺寸条件下悬浮粒子的浓度值，当所述浓度值大于或等于所述预警阈值时，警报单元发出预警提示。所述预警提示可采用声音提示、光提示或声光提示等。所述警报单元可采用现有的声光报警器。可选地，所述警报单元中还可以预设报警阈值，并在所述数据运算结果大于或等于所述报警阈值时，发出预警提示。而且，所述报警阈值大于所述预警阈值。也就是说，当所述数据运算结果大于或等于所述预警阈值时，所述警报单元发出预警提示，以提示检测人员；当所述数据运算结果大于或等于所述报警阈值时，所述警报单元发出报警提示，达到二次提示检测人员的目的。其中，所述预设的预警阈值、报警阈值及预设粒径尺寸可以根据不同的工艺要求进行具体设置。可选地，所述预警阈值(报警阈值)可以设置多个。如图3所示，本实施例所述悬浮粒子检测装置包括LED光源2、吸光板4、摄像机5、图像处理单元6、监视器7、警报单元以及工作箱1，且上述各个单元均集中设置在工作箱I中。所述悬浮粒子检测装置的工作原理为LED光源2向悬浮粒子待测区域3发射光线，所述光线经悬浮粒子待测区域3后入射至吸光板4，摄像机5实时捕捉位于LED光源2与吸光板4之间的悬浮粒子待测区域3的图像，并将所述图像输出至图像处理单元6，经所述图像处理单元6处理后发送至监视器7，由监视器7实时显示处理后的图像，由于该处理后的图像能够显示出悬浮粒子待测区域中的悬浮粒子，因此检测人员通过所述图像即可观察到待检测的工作环境中的悬浮粒子的实时情况；同时图像处理单元6对所述处理后的图像进行数据运算，以得出数据运算结果，即图像中单位面积内大于或等于预设粒径尺寸的悬浮粒子的个数、图像中单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数比、或者单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数在随时间变化的曲线图或单位时间变化率中的至少一种，然后将所述数据运算结果实时输出至监视器7，由监视器7实时显示所述处理后的图像及所述数据运算结果，当所述数据运算结果大于或等于所述预警阈值时，警报单元会发出预警提示，提醒检测人员悬浮粒子待测区域3中预设粒径尺寸的悬浮粒子的浓度值超标。
·[0074]本实施例中的其它结构以及作用都与实施例I相同，这里不再赘述。实施例4 本实施例与实施例3的区别在于本实施例中，所述光源、吸光单元、摄像单元、图像处理单元、警报单元以及检测结果输出单元可根据实际情况或实际工作环境分散设置，即所述悬浮粒子检测装置中的各个单元采用分散式设置方式，这种结构的悬浮粒子检测装置较适用于悬浮粒子待测区域的空间较为局促时，或者悬浮粒子待测区域处于主工艺设备内部且不便拆解的情况，更利于所述悬浮粒子检测装置中各部件的铺排设置。例如，如图4所示，所述光源、吸光单元、摄像单元、图像处理单元以及警报单元集中设置在工作箱中，例如位于实验室内，所述检测结果输出单元设置在工作箱外，例如位于实验室外任何需要设置的地方。其中，所述图像处理单元与检测结果输出单元、摄像单元与检测结果输出单元之间可通过无线或有线信号进行通信(即传输数据或图像信号)。或者，所述警报单元和检测结果输出单元均可设置在工作箱外。当然，所述悬浮粒子检测装置也可以不包括工作箱，所述光源、吸光单元、摄像单元、图像处理单元、警报单元以及检测结果输出单元可根据实际工作环境分散地设置在任何需要设置的地方。本实施例中的其它结构以及作用都与实施例3相同，这里不再赘述。实施例5:本实施例与实施例3的区别在于所述检测结果输出单元采用多个。所述图像处理单元将其接收的图像进行处理后分别实时发送给所述多个检测结果输出单元，和/或将其接收的图像进行数据运算后将所述数据运算结果分别实时发送给所述多个检测结果输出单元；每个所述检测结果输出单元根据所述图像处理单元发送的处理后的图像实时输出所述图像处理单元处理后的图像和/或悬浮粒子检测结果。本实施例中的其它结构以及作用都与实施例3相同，这里不再赘述。实施例6 本实施例与实施例3的区别在于所述警报单元采用多个。所述图像处理单元将其接收的图像进行数据运算后将所述数据运算结果分别实时发送给所述多个警报单元；每个警报单元均实时接收图像处理单元输出的所述数据运算结果，并将所述数据运算结果与其内预设的预警阈值进行比较，当所述数据运算结果大于或等于所述预警阈值时，发出预警提示。本实施例中的其它结构以及作用都与实施例3相同，这里不再赘述。实施例7:本实施例与实施例3的区别在于所述悬浮粒子检测装置不包括图像处理单元及警报单元。所述摄像单元直接与检测结果输出单元相连；所述摄像单元能够将其获取的所述待测区域内悬浮粒子的图像进行放大处理后，再将该放大处理后的图像发送给所述检测结果输出单元；所述检测结果输出·单元用于将该放大处理后的图像实时输出。本实施例中的其它结构以及作用都与实施例3相同，这里不再赘述。实施例8 本实施例与实施例3的区别在于所述悬浮粒子检测装置不包括实施例3中的警报单元。本实施例中的其它结构以及作用都与实施例3相同，这里不再赘述。实施例9 本实施例与实施例3的区别在于所述悬浮粒子检测装置不包括实施例3中的吸光单元。本实施例中的其它结构以及作用都与实施例3相同，这里不再赘述。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种悬浮粒子检测装置，其特征在于，包括光源、摄像单元以及检测结果输出单元; 所述光源用于向悬浮粒子待测区域发射光线； 所述摄像单元用于实时获取待测区域内悬浮粒子的图像，并将所述图像发送给所述检测结果输出单兀； 所述检测结果输出单元用于根据所述摄像单元发送的图像实时输出悬浮粒子检测结果O
2.根据权利要求I所述的检测装置，其特征在于， 所述检测装置还包括图像处理单元，其分别与摄像单元和检测结果输出单元相连，用于实时接收摄像单元获取的所述待测区域内悬浮粒子的图像，并将所述图像处理后实时发送给所述检测结果输出单元；所述检测结果输出单元用于根据所述图像处理单元发送的处理后的图像实时输出悬浮粒子检测结果； 其中，所述图像处理单元对图像的处理包括对图像的放大、亮度增强、色彩对比度增强中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述图像处理单元对图像进行放大时，放大倍数为IO4IO6倍。
4.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述图像处理单元包括光电倍增管。
5.根据权利要求I所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括吸光单元，所述吸光单元用于吸收光源发射的经过所述悬浮粒子待测区域后的光线。
6.根据权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述吸光单元具有表面粗糙漫反射的结构。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，所述吸光单元的材质为黑色碳带。
8.根据权利要求I所述的检测装置，其特征在于， 所述光源发射的光线为可见光或能够被所述摄像单元采集到的非可见光。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述光源所发射光线的波长为532nm±20nm。
10.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述光源采用发光体为光电二极管的光源，其功率的调整范围为20w 80w。
11.根据权利要求I所述的检测装置，其特征在于，所述光源的功率为20 10 ，所述摄像单元与所述悬浮粒子待测区域之间的距离为100cnT500Cm。
12.根据权利要求I所述的检测装置，其特征在于，所述悬浮粒子待测区域内的气流速度不超过5m/s时,所述摄像单元的拍摄频率为50Hz 60Hz。
13.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于， 所述图像处理单元还用于根据接收到的图像进行数据运算并将数据运算结果发送给所述检测结果输出单元； 所述检测结果输出单元输出的所述悬浮粒子检测结果为所述图像处理单元发送来的图像和/或所述数据运算结果； 其中，所述数据运算结果包括以下结果中的至少一种 所接收到的图像中单位面积内大于或等于预设粒径尺寸的悬浮粒子的个数；所接收到的图像中单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数比，或者单位面积内不同粒径尺寸范围内的悬浮粒子个数在随时间变化的曲线图或单位时间变化率。
14.根据权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述检测装置还包括警报单元，所述警报单元与所述图像处理单元相连，所述警报单元用于实时接收图像处理单元输出的所述数据运算结果，并将所述数据运算结果与其内预设的预警阈值进行比较，当所述数据运算结果大于或等于所述预警阈值时，发出预警提示。
15.根据权利要求1-14中任一所述的检测装置，其特征在于， 所述检测装置包括的各个单元通过箱体集中设置，所述检测结果输出单元的显示屏设置在所述箱体的外表面上；或者， 所述检测装置包括的各个单元分散设置，所述检测结果输出单元通过无线信号与所述图像处理单元进行通信。
专利摘要本实用新型提供一种悬浮粒子检测装置，包括光源、摄像单元以及检测结果输出单元；所述光源用于向悬浮粒子待测区域发射光线；所述摄像单元用于实时获取待测区域内悬浮粒子的图像，并将所述图像发送给所述检测结果输出单元；所述检测结果输出单元用于根据所述摄像单元发送的图像实时输出悬浮粒子检测结果。本实用新型所述悬浮粒子检测装置不受工艺设备结构及设置位置的制约，且能够实时、有效地检测工艺设备内部以及机台工作面上的悬浮粒子的浓度情况。
文档编号G01N15/14GK202793992SQ201220446079
公开日2013年3月13日 申请日期2012年9月3日 优先权日2012年9月3日
发明者徐涛 申请人:京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方显示技术有限公司