专利名称：：视觉检测系统及使用该系统的检测方法
技术领域：
：下面的描述涉及视觉检测系统和使用该系统对检测目标进行检测的方法，更具体地，涉及获得用于检测的检测目标的多个扫描图像的视觉检测系统，以及使用该视觉检测系统对检测目标进行检测的检测方法。
背景技术：
：光学检测系统由照相机和计算机构成。照相机通过捕捉各种检测目标的图像获得图像数据，并且计算机使用图像处理程序处理从照相机输入的图像数据。光学检测系统已经广泛使用于各种领域，包括检测目标的识别和检测，拣选不合格或合格工件，等等。诸如美国专利第7030351和美国专利申请第2003/0197925A1的许多专利申请公开了视觉检测系统。特别地，上面提及的文献中公开的视觉检测系统由工件台(stage)、照相机台、控制器、照相机和计算机构成。工件台可沿X轴和Y轴移动，从而装载、卸载并定位工件。照相机台安装在工件台的上面，并且可操作以沿X、Y和Z轴移动和旋转，从而定位和聚焦照相机。控制器与计算机连接，从而控制工件台、照相机台和照相机的操作。根据现有技术，视觉检测系统使用具有高分辨率的行扫描照相机，从而以微米单位精确地检测工件的缺陷。行扫描照相机沿着一条水平线扫描检测目标，以获取扫描图像。通过多个行扫描照相机执行包括单元(cell)、面板、模块和玻璃基底的大尺寸检测目标(诸如，薄膜晶体管-液晶显示器(TFT-LCD)、等离子显示面板(PDP)和有机电致发光(0EL))的检测。行扫描照相机将整个检测目标划分为多个区域并扫描划分的区域。将多个标记置于扫描图像上作为参考点，使得可以通过处理扫描图像的计算机，参考标记计算缺陷的坐标。然而，根据现有技术的视觉检测系统具有通过单个照相机台定位的各自的行扫描照相机，使得要花费大量时间和努力布置行扫描照相机，并且难以获得行扫描照相机的精确对准。通过诸如震动、碰撞和机械调节的各种条件易于改变行扫描照相机的位置。因此，为了获得检测的可靠性和可重复性，需要易于识别行扫描照相机位置的方法，并且必须周期性执行行扫描照相机的定位。
发明内容下面的描述涉及一种通过在装载待传送的检测目标的台子(table)上提供标记来计算行扫描照相机的处理参数的视觉检测系统，以及一种使用该视觉检测系统对检测目标进行检测的检测方法。此外，下面的描述涉及一种易于执行行扫描照相机定位和布置的视觉检测系统，5以及一种使用该视觉检测系统对检测目标进行检测的检测方法。同样，下面的描述涉及一种对检测目标的缺陷进行准确检测的视觉检测系统，从而明显提高可靠性和可重复性，以及一种使用该视觉检测系统对检测目标进行检测的检测方法。在一个主要方面，提供的视觉检测系统包括工件台，配置以包括其上装载检测目标的台子，并且在装载检测目标的第一位置和扫描检测目标的图像的第二位置之间移动该台子；多个行扫描照相机，每一个配置以沿着检测目标的传送方向的垂直方向布置在第二位置，并且扫描检测目标的图像以获得扫描图像；以及计算机，配置以与工件台和行扫描照相机连接，并且处理从每一个行扫描照相机输入的检测目标的扫描图像，其中，多个标记，其每一个具有标记台坐标值，并沿着行扫描照相机的布置方向被提供在台子的上表面，使得行扫描照相机能够获得标记的扫描图像，每两个相邻的标记置于每个行扫描照相机的视场内，第一和最末标记之间的标记分别置于每两个相邻的行扫描照相机的视场的重叠部分内，并且计算机配置以从行扫描照相机输入的标记的扫描图像计算标记图像坐标值，并且同时使用标记图像坐标值来处理检测目标的扫描图像。在另一个主要方面，提供了一种使用视觉检测系统对检测目标进行检测的检测方法，视觉检测系统包括工件台，配置以包括装载检测目标的台子，并且在装载检测目标的第一位置和扫描检测目标的图像的第二位置之间线性移动台子；多个行扫描照相机，每一个配置以沿着检测目标的传送方向的垂直方向布置在第二位置，并且扫描检测目标的图像以获得扫描图像；以及计算机，配置以与工件台和行扫描照相机连接，并且通过处理从每一个行扫描照相机输入的检测目标的图像数据，来处理检测目标的扫描图像，检测方法包括提供多个标记，其每一个具有标记台坐标值，并且沿着行扫描照相机的布置方向位于在台子的上表面上，使得行扫描照相机能够获得标记的扫描图像；使用行扫描照相机获得标记的扫描图像；从每一个标记的扫描图像计算标记图像坐标值；当标记图像坐标值落入关于标记台坐标值的允许的容差范围内时，使用行扫描照相机获得检测目标的扫描图像；从检测目标的扫描图像，计算检测目标的工件图像坐标值；从工件图像坐标值，计算工件图像-台坐标值；以及当工件图像-台坐标值落入关于工件台坐标值的允许的容差范围内，确定检测目标为合格。由下面的详细描述、附图和权利要求，其它特征和方面将很明显。图1是例示出了视觉检测系统的示例的前视图的图。图2是例示出了视觉检测系统的示例的侧视图的图。图3是例示出了视觉检测系统的台子、标记和行扫描照相机的示例的平面图的图。图4是例示出了视觉检测系统的检测目标、台子、标记和行扫描照相机的平面图的图。图5是例示出了视觉检测系统的检测目标和标记的扫描图像的示例的图。图6和7是例示出了对检测目标进行检测的检测方法的示例的流程图。附图和详细描述通篇，除非有另外的描述，相同的附图参考标号将被理解为代表6相同的元件、特征和结构。为了清楚、说明和方便，可以夸大这些元件的相对尺寸和描绘。具体实施例方式提供下面的描述以帮助读者获得在此描述的方法、装置和/或系统的全面理解。因此，将对本领域的普通技术人员建议在此描述的方法、装置和/或系统的各种变型、修改和等同方式。而且，为了更清楚和简洁，可以省略公知功能和构造的描述。参考图1和2，视觉检测系统10检测和测量可以包括玻璃基底、单元、模块等的检测目标2的缺陷4。视觉检测系统10包括表面台20，表面台20具有用于精确检测和测量检测目标2的完全平坦并且水平的上表面。表面台20的上表面两端具有用于装载和释放检测目标2的第一位置P1和用于扫描和检测检测目标2的第二位置P2。表面台20具有X轴、与X轴正交的Y轴和垂直于X轴的Z轴。此外，表面台20由吸收震动和撞击的多个基座隔离器22稳定地支撑。基座隔离器22安装在基座24的上表面。在表面台20的上部设置高架式机架26。高架式机架26沿着X轴设置于第二位置P2上，以这种方式使其正交于检测目标2的传送方向。工件台30安装在表面台20的上表面，以装载和运送检测目标2。工件台30由台子32和线性驱动器34构成。将台子32设置为沿着表面台20的一个方向(也就是X轴或Y轴)在表面台20的上表面移动。检测目标2通过夹具或固定器固定地置于台子32的上表面。在图1示出的示例中，将工件台30配置为沿着表面台20的Y-轴方向从第一位置P1移动台子32。线性驱动器34插入表面台20的上表面和台子32的下表面之间。线性驱动器34由一对直线运动导轨和线性电机38构成。这对直线运动导轨插入表面台20的上表面和台子32的下表面之间，而线性电机置于这对直线运动导轨之间并与台子32连接。直线运动导轨包括一对导轨36a和多个滑块36b。导轨36a固定于表面台20的上表面，而滑块36b固定于台子32的下表面并且可操作以沿着导轨36a滑动。台子32通过线性电机38的驱动和直线运动导轨36的引导线性移动。线性驱动器34可以包括伺服电机、导螺杆、球状螺母和一对直线运动导轨。工件台30可以实现为具有X-轴和Y-轴线性驱动器的矩形坐标机器人，其将台子32沿着表面台20的X-和Y-轴方向线性移动。进一步，工件台30可以包括多轴机器人，其将台子32沿着表面台20的X-、Y-和Z-轴方向线性往复运动，并将台子32关于X、Y和Z轴旋转。矩形坐标机器人或多轴机器人使检测目标2能够精确定位于台子32上。多个行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40_n沿着X-轴方向布置在表面台20的上表面，从而相对于第二位置P2对准。行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n将检测目标2划分为区域，获取划分区域的图像并输出检测目标2的扫描图像。分别在多个照相机台50上安装行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40_n。照相机台50安装在高架式机架26上。因为照相机台50可操作以推动行扫描照相机40-1，40-2，40-3，,40-n在X-、Y-或Z-轴方向上线性移动并且关于X、Y或X轴旋转，所以能够精确执行行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n的定位和聚焦。可以配置照相机台50以替代高架式机架26而被线性驱动器、矩形坐标机器人或多轴机器人驱动。在图1和2中例示出的举例所示的视觉检测系统10包括计算机60，计算机60与工件台30的线性电机38和行扫描照相机40-1，40-2，40-3，,40-n连接，从而控制工件台30和行扫描照相机40-1,40-2,40-3,..,40-n的操作。计算机60包括数据库62，其存储用于对检测目标2进行检测的一系列数据和存在于检测目标2上的缺陷4。数据可以包括，例如检测目标2的尺寸、检测区域的位置值和检测参考值，并且该数据可以在数据库中作为工件台坐标值。计算机60控制工件台30的操作，以相对于行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n移动检测目标2。而且，计算机60使用图像处理程序处理从行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40-n输入的扫描图像，并通过诸如监视器64的输出设备输出结果数据，诸如检测目标2的输出扫描图像和检测缺陷4的结果。参考图3和4，在台子32的上表面提供多个标记M-1，M-2，M_3，...，M_n，从而定位行扫描照相机40-1，40-2，40-3，..，40-n并处理扫描图像。每一个标记M-1，M_2，M_3，..，M-n具有标记台坐标值。标记M-l，M-2，M-3，...，M-n的标记台坐标值存储在计算机60的数据库62中。计算机60从由相应的行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n输入的标记M-l，M-2，M-3，...，M-n的扫描图像，计算标记图像坐标值。沿着行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n的布置方向，也就是沿着X-轴方向，布置多个标记M-l，M-2，M-3，...，M-n。所有标记M_l，M-2,M-3,...，M_n中的每两个相邻的标记，置于每个行扫描照相机40-1，40-2，40-3，,40-n的视场F0V-1,F0V-2,F0V-3，...，F0V-N中。在第一和最末标记M-1和M_n之间的标记分别置于每两个相邻的行扫描照相机的视场的重叠部分中。在图3所例示的举例中，示出了每两个相邻的行扫描照相机40-1，40-2，40-3，,40-n之间的重叠长度0V-1，0V-2，0V-3，，0V_n。虽然标记M-l，M-2，M-3，...，M-n是十字形，标记可以是各种形状，诸如圆形和矩形。下面，将参考图6和7描述使用具有上述配置的视觉检测系统对检测目标进行检测的方法。结合图1-3参考图6和7，在台子32的上表面设置多个标记M_l，M-2,M-3,...,M-n,每一个具有标记台坐标值(S100)。将标记M-l，M-2，M-3，...，M_n的标记台坐标值和检测目标2的工件台坐标值存储在计算机60的数据库62中(S102)。再次参考图1、3和4，当将检测目标2装载在台子32的上表面时，台子32通过驱动线性驱动器34从第一位置P1移动至第二位置P2(S104)。检测目标2在被装载于台子32上的时候移动，其前端2a位于标记M-l，M-2，M-3，...，M_n下面。在计算机60的控制之下，线性电机38沿一个方向被驱动，并且根据线性电机38的单方向运动，台子32从第一位置P1移动至第二位置P2。直线运动导轨36引导台子32线性移动。然后，驱动行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40-n扫描标记M_l，M_2，M-3M，...，M-n的图像并获得扫描图像(S106)，并且从标记M_l，M_2，M-3，，M_n的扫描图像获得标记图像坐标值(S108)。计算机60传输对行扫描照相机40-1,40-2,40-3,...,40-n的帧触发信号至行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n,以同时扫描所述图像。图3-5所例示的举例示出了帧触发线FT。参考图3_5，帧触发线FT指示了时间点，在该时间点帧触发信号从计算机60传输至行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n,使得行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n能够同时扫描图像。帧触发线FT可以位于标记M-l，M-2，M-3，...，M-n之上。一旦行扫描照相机40-1，40-2，40-3，,40-n完全对准，8如图5中所示，行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40_n获得的扫描图像的扫描起始点，也就是Y-轴方向的扫描起始点，变得与帧触发线FT完全相同。行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n的完全对准(其中行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n的所有扫描起始点与帧触发线FT完全相同)只是理论上可能但并不可行。行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n在计算机60中输入通过捕捉移动的台子32和标记M-l，M-2，M-3，...，M-n的图像所获取的扫描图像。如图5所例示，标记M-1，M-2，M-3，...，M-n的扫描图像被输入计算机，其同时包括在通过扫描行扫描照相机40_1，40-2,40-3,...，40-n所获得的图像帧42中。计算机60将零点分配在图像帧42的某个点，并参考零点44计算各自的标记M-l，M-2，M-3，...，M-n的标记图像坐标值。虽然在图5例示出的举例中，零点44位于图像帧42的左上角，根据情况，零点44可以分配在左下方、右上方或右下方。此后，计算机60确定标记图像坐标值是否落入关于标记11-1^-2^-3，...，M-n的标记台坐标值的允许的容差范围内(S110)。通过确认行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40-n的处理参数，可以执行确定标记M-l，M-2，M-3，...，M_n的标记图像坐标值之间的差是否落入容许误差内。处理参数包括像素分辨率、图像帧的零点的X-轴台坐标值OX(mm)和Y-轴台坐标值OY(mm)以及行扫描照相机的倾角。像素分辨率指扫描图像中的一个像素的实际尺寸。每一个行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40-n的倾角指行扫描照相机关于X轴的角度。从标记台坐标值和标记图像坐标值获取行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...,40-n的处理参数。使用方程1计算在X-轴方向的一个像素关于标记M-l，M-2，M-3，...，M-n的扫描图像的实际尺寸值ReX(mm/Px)。虽然通过行扫描照相机40_1，40_2，40_3，...,40-n的光学系统确定ReX，但是由于行扫描照相机40-1，40-2，40-3，...，40_n之间的对准误差，会有微小的误差。因此，为了检测目标2的精确检测，使用如下的方程1计算ReX权利要求一种视觉检测系统，包括工件台，配置为包括其上装载有检测目标的台子，并且在装载所述检测目标处的第一位置和扫描所述检测目标的图像处的第二位置之间移动所述台子；多个行扫描照相机，每一个均配置为沿着与所述检测目标的传送方向正交的方向布置在所述第二位置，并且扫描所述检测目标的图像以获得扫描图像；以及计算机，配置为与所述工件台和所述行扫描照相机连接，并且处理从每一个所述行扫描照相机输入的所述检测目标的扫描图像，其中，多个标记，每一个具有标记台坐标值，并沿着所述行扫描照相机的布置方向设置在所述台子的上表面上，以使得所述行扫描照相机能够获得所述标记的扫描图像，每两个相邻的标记被放置于每个所述行扫描照相机的视场内，第一和最末标记之间的标记分别被放置于每两个相邻的行扫描照相机的视场的重叠部分内，并且所述计算机配置为从由所述行扫描照相机输入的所述标记的扫描图像，计算标记图像坐标值，并同时使用所述标记图像坐标值处理所述检测目标的扫描图像。2.如权利要求1所述的视觉检测系统，其中，所述计算机配置为当所述标记图像坐标值落入关于所述标记台坐标值的允许的容差范围内时，处理所述检测目标的扫描图像。3.如权利要求2所述的视觉检测系统，其中，所述检测目标包括能够通过扫描所述行扫描照相机获得的扫描图像的一个或更多个缺陷，并且所述计算机配置为处理所述缺陷的扫描图像，从而基于所述标记台坐标值计算缺陷台坐标值。4.如权利要求1所述的视觉检测系统，其中，所述台子沿Y-轴方向移动，所述行扫描照相机和所述标记沿着与所述Y-轴方向正交的χ-轴方向布置，所述计算机配置为使用ReX=(M2X-M,X)(Jn2X-JnlX)获得在所述X-轴方向的一个像素关于所述标记的扫描图像的实际尺寸ReX(mm/Px)，其中X和χ具有相同的正方向，M1X代表位于所述行扫描照相机的每个视场中的两个标记的左标记的X-轴台坐标值，M2X代表右标记的X-轴台坐标值，Iii1X代表所述左标记的X-轴图像坐标值并且m2x代表所述右标记的X-轴图像坐标值。5.如权利要求4所述的视觉检测系统，其中，所述计算机配置为使用M1Y-M1YΛ(/Ji2V-m^eYθ=tan---tao----M2X-MiX(_泔获得每一个所述行扫描照相机关于X轴的倾角θ(弧度)，其中，M2Y代表位于每个所述行扫描照相机的视场中的两个标记的右标记的Y-轴台坐标值，且m2y表示所述右标记的Y-轴图像坐标值。6.如权利要求5所述的视觉检测系统，其中，所述计算机配置为包括通过扫描所述行扫描照相机获得的图像帧内的所述标记的扫描图像，将零点分配给所述图像帧，并且使用OX=M1X-Hi1XSReXOY=M1Y-HiiySReY-Hi1XSReXStanθ获得所述零点的X-轴台坐标值OX(mm)和Y-轴台坐标值OY(mm)，其中X和χ具有相同的正方向，Y和y也具有相同的正方向，M1Y代表放置于每个所述行扫描照相机的视场中的两个标记的左标记的Y-轴台坐标值，并且miy代表所述左标记的Y-轴图像坐标值。7.如权利要求6所述的视觉检测系统，其中，所述计算机配置为使用WX=OX+wxSReXWY=OY+wySReY+wxSReXStanθ获得关于所述X轴的工件坐标值WX(mm)和关于所述Y轴的工件坐标值WY(mm)，其中WX(mm)代表关于所述X轴的工件台坐标值，并且WY(mm)代表关于所述Y轴的工件台坐标值，wx代表关于所述X轴的工件图像坐标值，且wy代表关于所述Y轴的工件图像坐标值。8.一种使用视觉检测系统对检测目标进行检测的检测方法，所述视觉检测系统包括工件台，配置为包括其上装载有检测目标的台子，并且在有装载所述检测目标处的第一位置和扫描所述检测目标的图像处的第二位置之间线性移动所述台子；多个行扫描照相机，每一个被配置为沿着与所述检测目标的传送方向正交的方向布置在所述第二位置，并且扫描所述检测目标的图像以获得扫描图像；以及计算机，配置为与所述工件台和所述行扫描照相机连接，并且通过处理从每一个所述行扫描照相机输入的所述检测目标的图像数据来处理所述检测目标的扫描图像，所述检测方法包括提供多个标记，每一个具有标记台坐标值，并位于沿着所述行扫描照相机的布置方向的所述台子的上表面上，以使得所述行扫描照相机能够获得所述标记的扫描图像；使用所述行扫描照相机获得所述标记的扫描图像；从每一个所述标记的扫描图像计算标记图像坐标值；当所述标记图像坐标值落入关于所述标记台坐标值的允许的容差范围内时，使用所述行扫描照相机获得所述检测目标的扫描图像；从所述检测目标的扫描图像计算所述检测物体的工件图像坐标值；从所述工件图像坐标值计算工件图像_台坐标值；以及当所述工件图像-台坐标值落入关于所述工件台坐标值的允许的容差范围内时，确定所述检测目标为合格。9.如权利要求8所述的检测方法，其中，所述提供多个标记包括将每相邻的两个标记放置于每一个所述行扫描照相机的视场内，并且将所述第一和最末标记之间的各自的标记放置于每两个相邻的行扫描照相机的视场的重叠部分内。10.如权利要求9所述的检测方法，其中，所述提供多个标记包括将帧触发线放置于所述标记上面，其中，帧触发信号在所述帧触发线上从所述计算机传输到每一个所述行扫描照相机，并且将所述检测目标的前端置于所述标记下面。11.如权利要求8所述的检测方法，其中，通过从所述标记台坐标值和所述标记图像坐标值计算所述行扫描照相机的处理参数并确认所述处理参数，来执行确定所述标记图像坐标值是否落入所述允许的容差范围内。12.如权利要求11所述的检测方法，还包括当所述标记图像坐标值落在所述允许的容差范围之外时，将所述台子返回到所述第二位置。13.如权利要求11所述的检测方法，其中，所述计算所述工件图像_台坐标值包括从所述标记台坐标值和所述标记图像坐标值之间的关系生成将所述标记图像坐标值变换成所述标记台坐标值的台坐标变换，并替代所述台坐标变换中的所述工件图像坐标值，以产生所述工件图像-台坐标值。14.如权利要求8所述的检测方法，还包括当所述工件图像_台坐标值落在所述允许的容差范围之外时，将所述工件图像_台坐标值和关于所述工件台坐标值的允许的容差范围之间的差作为缺陷进行探测；并且计算所述缺陷的缺陷台坐标值。15.如权利要求14所述的检测方法，其中，所述计算所述缺陷台坐标值包括从所述标记台坐标值和所述标记图像坐标值之间的关系生成允许所述标记图像坐标值变换成所述标记台坐标值的台坐标变换，并替代所述台坐标变换式中的所述缺陷图像坐标值，以产生所述缺陷台坐标值。16.如权利要求8所述的检测方法，其中，沿Y-轴方向移动所述台子，沿与所述Y-轴方向正交的X-轴方向布置所述行扫描照相机和所述标记，并将所述计算机配置为使用ReXJM2X-MxX)^(m2x-mxx)获得在所述X-轴方向的一个像素关于所述标记的扫描图像的实际尺寸ReX(mm/Px)，其中X和χ具有相同的正方向，M1X代表位于所述行扫描照相机的每个视场中的两个标记的左标记的X-轴台坐标值，M2X代表右标记的X-轴台坐标值，Iii1X代表所述左标记的X-轴图像坐标值并且m2x代表所述右标记的X-轴图像坐标值。17.如权利要求16所述的检测方法，其中，所述计算机使用~-ιM2Y-MJ.!(m^y-m^eY18.如权利要求17所述的检测方法，其中，所述计算机包括通过扫描所述行扫描照相机获得的图像帧内的所述标记的扫描图像，所述计算机将零点分配给所述图像帧，并使用OX=M1X-Hi1XSReXOY=M1Y-Hi1ySReY-Iii1XSReXStanθ获得所述零点的X-轴台坐标值OX(mm)和Y-轴台坐标值OY(mm)，其中X和χ具有相同的正方向，Y和y也具有相同的正方向，M1Y代表放置于每个行扫描照相机的视场中的两个标记的左标记的Y-轴台坐标值，并且miy代表所述左标记的Y-轴图像坐标值。19.如权利要求18所述的视觉检测方法，其中，所述计算机使用全文摘要公开了一种用于检测各种类型的检测目标的视觉检测系统以及使用该视觉检测系统对检测目标进行检测的检测方法。该视觉检测系统包括具有其上放置检测目标的台子的工件台、多个行扫描照相机和配置为处理检测目标的扫描图像的计算机。每一个具有标记台坐标值的多个标记提供于台子的上表面上，以使得行扫描照相机能够获得标记的扫描图像。每两个相邻的标记放置于每个行扫描照相机的视场内。第一和最末标记之间的标记以使得在每两个相邻的行扫描照相机的视场重叠内的方式分别放置。检测方法使用标记图像坐标值和工件图像坐标值计算工件图像-台坐标值，并当工件图像-台坐标值落入关于工件台坐标值的允许的容差范围内时，确定检测目标为合格。文档编号G01B11/24GK101946154SQ200980105530公开日2011年1月12日申请日期2009年2月10日优先权日2008年2月18日发明者姜盛范,朴喜载,李日焕申请人:株式会社Snu精密