本发明实施例涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种缺陷检测装置及其方法。
背景技术：
随着工业自动化、智能化的深入及普及，使用自动光学检测设备(autoopticalinspection，aoi)替代传统的人工目检，已成为技术发展趋势。aoi设备凭借其快速、精确的缺陷识别定位能力，在汽车、医药、交通、半导体等领域广泛使用。
目前，通常aoi设备检测过程中，需要将待测面调节到最佳焦面，以获得清晰的图片，便于识别待测表面的缺陷。并且在实际应用中，较多透明基底均需要对上下两个表面探测。通常的做法是采用两套探测系统分部对上下表面进行成像检测，成本较高，占用设备空间较大。
技术实现要素：
本发明提供一种缺陷检测装置及其方法，以实现使用一套探测系统就可完成对透明基底上下表面的探测。
为实现上述目的，本发明一方面实施例提出了一种缺陷检测装置，包括：
工件台、光源、成像单元、距离测量单元、计算处理单元以及探测器；
所述工件台用于承载待测基板；
所述光源用于提供检测光束，所述检测光束以预设入射角度入射至所述待测基板表面，在入射点处产生反射以及折射，并至少形成第一成像光束和第二成像光束，其中，所述预设入射角度大于0°且小于90°；
所述成像单元用于收集所述第一成像光束和所述第二成像光束，并将其成像到探测器上对应的第一成像区域和第二成像区域；
所述距离测量单元用于测量所述待测基板的厚度以及所述待测基板与距离测量单元之间的距离；
所述计算处理单元用于控制所述工件台将待测基板移动至标定位置，根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息；
所述探测器用于根据所述第一成像区域和第二成像区域的在探测器上的位置信息，对所述第一成像区域和第二成像区域分别进行图像采集，获取第一图像和第二图像；
所述计算处理单元还用于对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息；
其中，所述标定位置是所述待测基板与距离测量单元之间的距离满足所述待测基板的表面入射点处在探测器的第一成像区域形成清晰成像时，所述待测基板所处位置。
可选地，所述距离测量单元用于多次测量所述待测基板的厚度，获取多个所述待测基板的厚度值；
所述计算处理单元用于根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值，并根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度的平均值，获取第二成像区域在探测器上位置信息。
可选的，所述计算处理单元用于采用阈值分割法对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。
可选的，所述工件台包括第一方向运动系统、第二方向运动系统以及第三方向运动系统；
其中，所述第一方向运动系统用于控制所述待测基板沿第一方向运动；所述第二方向运动系统用于控制所述待测基板沿第二方向运动；所述第三方向运动系统用于控制所述待测基板沿第三方向运动；所述第一方向以及所述第二方向交叉且均平行于所述待测基板的表面；所述第三方向垂直于所述待测基板的表面。
可选的，所述距离测量单元为激光传感器。
可选的，所述探测器包括ccd相机。
为实现上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种缺陷检测方法，可基于上述的缺陷检测装置实现，包括以下步骤：
控制所述工件台将待测基板移动至标定位置；
获取待测基板的厚度；
根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息；
获取探测器根据所述第一成像区域和第二成像区域的在探测器上的位置信息，对所述第一成像区域和第二成像区域分别进行图像采集得到的第一图像和第二图像；
对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息；
其中，所述标定位置是所述待测基板与距离测量单元之间的距离满足所述待测基板的表面入射点处在探测器的第一成像区域形成清晰成像时，所述待测基板所处位置。
可选地，在控制所述工件台将待测基板移动至标定位置之前还包括：
选取探测器的一预设区域确定为第一成像区域，控制所述工件台运动以使待测基板的表面入射点处在所述第一成像区域形成清晰成像，将此时待测基板所处位置确定为标定位置。
可选地，所述获取所述待测基板的厚度包括：
获取多个所述待测基板的厚度值，并根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值；
所述根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息，包括：
根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值，并根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度的平均值，获取第二成像区域在探测器上位置信息。
可选地，所述对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息包括：
采用阈值分割法对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。
根据本发明实施例提出的缺陷检测装置及其方法，可通过计算处理单元控制工件台将待测基板移动至标定位置，距离测量单元测量待测基板的厚度、待测基板与距离测量单元之间的距离，光源照射工件台上承载的待测基板，并形成第一成像光束和第二成像光束，成像单元收集第一成像光束和第二成像光束，并将其成像到探测器上对应的第一成像区域和第二成像区域，第一成像光束可以反映待测基板背离工件台一侧表面的信息，第二成像光束可以反映待测基板临近工件台一侧表面的信息。计算处理单元可根据第一成像区域在探测器上位置信息和待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息。探测器根据第一成像区域和第二成像区域的在探测器上的位置信息，对第一成像区域和第二成像区域分别进行图像采集，获取第一图像和第二图像。计算处理单元对第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息，实现了仅通过一组成像单元和光源就可以完成待测基板两个表面缺陷的检测，减少了成像单元以及光源的设置，进而降低了设备的复杂性，减少了成本。
附图说明
图1是本发明实施例的缺陷检测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的缺陷检测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例的缺陷检测装置的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提出的缺陷检测装置00，包括：工件台60、光源10、成像单元20、距离测量单元40、计算处理单元30以及探测器70。
工件台60用于承载待测基板50。工件台60可以承载待测基板50在三个方向运动。图1中示例性设置平行于待测基板50的表面的两个相互垂直的方向为第一方向x以及第二方向y，垂直于待测基板50的表面的方向为第三方向z。计算处理单元30可以控制工件台60将待测基板50移动至标定位置。其中，标定位置是待测基板50与距离测量单元40之间的距离满足待测基板50的表面入射点a处在探测器70的第一成像区域81形成清晰成像时，待测基板50所处位置。例如，可以预先在探测器70设置第一成像区域81，一般标定在探测器70的底部区域。通过调节待测基板50在第三方向z的位置，使待测基板的表面入射点a处在第一成像区域81形成清晰成像，将此时待测基板50所处位置为标定位置。待测基板50处于标定位置时，距离测量单元40可以探测到承载待测基板50背离工件台一侧的表面与距离测量单元40之间的距离。例如为h0。
光源10位于待测基板50远离工件台60的一侧，用于提供检测光束100，检测光束100以预设入射角度α入射至待测基板50的表面，在入射点a处产生反射以及折射，形成第一成像光束100a和第二成像光束100b，其中，预设入射角度α大于0°且小于90°。
成像单元20位于第一成像光束100a和第二成像光束100b所在的光路上，用于收集第一成像光束100a和所述第二成像光束100b，并将其成像到探测器上对应的第一成像区域81和第二成像区域82。
距离测量单元40，用于测量待测基板50的厚度以及待测基板50与距离测量单元40之间的距离。计算处理单元30还用于根据第一成像区域81在探测器70上位置信息和待测基板的厚度，获取第二成像区域82在探测器上位置信息。
探测器70用于根据第一成像区域81和第二成像区域82的在探测器70上的位置信息，对第一成像区域81和第二成像区域82分别进行图像采集，获取第一图像和第二图像；
计算处理单元30还用于对第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。
需要说明的是，如图1所示，待测基板50包括第一表面50a和第二表面50b，第二表面50b为待测基板50临近工件台60的一侧表面，第一表面50a为待测基板50背离工件台60的一侧表面。检测光束100以预设入射角度α入射至待测基板50，经第一表面50a反射，形成第一成像光束100a；检测光束100经第一表面50a折射入射至第二表面50b，并经第二表面50b反射之后，再经第一表面50a透射形成第二成像光束100b。
可以理解的是，请继续参见图1，光源10出射检测光束100以入射角度为α入射至待测基板50的第一表面50a上的a点，经第一表面50a上的a点以反射角α反射出第一成像光束100a，第一成像光束100a入射至成像单元20，检测光束100经第一表面50a上的a点之后，以折射角度β折射至待测基板50的第二表面50b上的b点，并经b点反射至第一表面50a的c点，由第一表面50a的c点出射形成第二成像光束100b，第二成像光束100b入射至成像单元20，成像单元20收集第一成像光束100a将其成像到探测器70上对应的第一成像区域81，收集第二成像光束100b将其成像到探测器70上对应的第二成像区域82。
其中，成像单元20例如可以包括：依次排列在第一成像光束100a和第二成像光束100b所在的光路上的第一成像透镜21和第二成像透镜22。第一成像光束100a经第一成像透镜21、第二成像透镜22之后，在探测器70上对应的第一成像区域81上形成第一表面50a上的a点的像a’，第二成像光束100b经第一成像透镜21、第二成像透镜22之后，在探测器70上对应的第二成像区域82上形成第二表面50b上的b点的像b’。
需要说明的是，探测器70上的像点a’与像点b’之间的距离可以用图1中的cd之间距离lcd来表示。其中，lcd＝mlaccosα，m为成像单元20的放大倍率；lac＝2htanβ，其中，h为待测基板50的厚度；β＝arcsin((sinα)/n)，其中，n为待测基板50的折射率。
由此，lcd＝2mhcosαtan(arcsin((sinα)/n))，其中，入射角度α满足，0°<α<90°。当光源10、成像单元20均固定好之后，入射角度α为确定值，放大倍率m为确定值，像a’与像b’之间的距离lcd(第一成像区域81与第二成像区域82之间的距离)仅与待测基板50的厚度h相关。因此计算处理单元30可以根据第一成像区域81在探测器70上位置信息和待测基板的厚度，计算第二成像区域82在探测器上位置信息。在计算处理单元30计算出第二成像区域82在探测器上位置信息后，探测器70可以根据第一成像区域81和第二成像区域82的在探测器70上的位置信息，对第一成像区域81和第二成像区域82分别进行图像采集，获取第一图像和第二图像。进而可以使计算处理单元30对第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。
因此本发明实施例可利用光的反射、以及折射规律，仅使用一组光源10、成像单元20就可以同时完成对待测基板50的第一表面50a上的a点以及第二表面50b上的b点的图像的采集。其中，像a’和像b’并不是实际意义上的点，而是以a’或者b’为中心的区域，图1示例的检测光束100，第一成像光束100a和第二成像光束100b仅代表主光线的走向，实际的光束为以图1中示例主光线为轴的圆锥形状。本示例中仅为描述方便，选取主光线以及与主光线相对应的像点进行描述说明。
可选地，距离测量单元40可以为激光传感器，能同时测量待测基板的上表面高度和基板上下表面厚度，或者为其他的本领域人员熟知或公知的仪器，在此不作限定。
距离测量单元可选地，距离测量单元40用于多次测量待测基板50的厚度，获取待测基板50的多个厚度值；
计算处理单元30根据待测基板50的多个厚度值获取待测基板50的厚度的平均值，并根据第一成像区域在探测器上位置信息和待测基板的厚度的平均值，确定第二成像区域在探测器上位置信息。
可选地，计算处理单元30还可以运用阈值分割法对第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。
通过阈值分割法对第一图像进行缺陷识别，从而识别待测基板50的第一表面50a的缺陷，并通过阈值分割法对第二图像进行缺陷识别，从而识别待测基板50的第二表面50b的缺陷。由此，通过一套光源10和成像单元20就可以对待测基板50的两个表面同时进行缺陷检测。
可选地，工件台包括第一方向运动系统、第二方向运动系统以及第三方向运动系统。
其中，第一方向运动系统用于控制待测基板沿第一方向(图1中的x方向)运动；第二方向运动系统用于控制待测基板沿第二方向(图1中的y方向)运动；第三方向运动系统用于控制待测基板沿第三方向(图1中的z方向)运动；第一方向以及第二方向交叉且均平行于待测基板的表面；第三方向垂直于待测基板的表面。工件台具有三个方向的运动自由度，可以带动待测基板在第一方向、第二方向以及第三方向运动。工件台在第一方向以及第二方向上运动可以实现检测光束对待测基板的扫描照射，从而可以使探测器采集到待测基板表面的完整图像。工件台在第三方向上运动可以实现缺陷检测装置的调焦，以使待测基板的表面入射点处在探测器的第一成像区域形成清晰成像。
可以理解的是，工件台60承载待测基板50每次移动的步长可根据光源10的检测光束100覆盖的范围的实际情况而定。如果待测基板50的第一表面50a的表面面积小于检测光束100的覆盖范围，那么一次成像即可对待测基板50检测结束；如果待测基板50的第一表面50a的表面面积大于检测光束100的覆盖范围，那么当工件台60承载的待测基板50被检测光束100全部遍历过之后，对待测基板50的检测结束。
其中，工件台60承载待测基板50移动时，可手动调整或者通过计算处理单元30进行电动控制，在电动控制时，计算处理单元30可通过电机驱动工件台60的移动。
其中，还需要说明的是，根据公式lcd＝2mhcosαtan(arcsin((sinα)/n))可知，在选定所要待测的待测基板50之后，待测基板50的折射率与厚度的平均值基本确定下来，为了使得探测器79最终的成像效果更容易区分，可使得lcd的值最小为10个像素尺寸，进而在待测基板50的折射率与厚度的平均值基本确定之后，可根据lcd的最小值，调整检测光束100的预设入射角度α和成像单元20的放大倍率m。
可选的，探测器例如可以包括ccd相机。
图2是本发明实施例的缺陷检测方法的流程图。采用上述任意实施例所述的缺陷检测装置，如图2所示，该缺陷检测方法包括以下步骤：
s1、控制所述工件台将待测基板移动至标定位置。
其中，标定位置是待测基板与距离测量单元之间的距离满足待测基板的表面入射点处在探测器的第一成像区域形成清晰成像时，待测基板所处位置。
可选的，步骤s1：在控制所述工件台将待测基板移动至标定高度位置之前还包括：
选取探测器的一预设区域确定为第一成像区域，控制所述工件台运动以使待测基板的表面入射点处在所述第一成像区域形成清晰成像，将此时待测基板所处位置确定为标定位置。
具体的，可以预先在探测器设置第一成像区域。通过调节待测基板的位置，使待测基板的表面入射点处在第一成像区域形成清晰成像，将此时待测基板所处位置为标定位置。可以将标定位置存储在计算处理单元，后续更换待测基板，均可以将待测基板上表面移动至该标定位置。
s2、获取待测基板的厚度。
本发明实施例利用距离测量单元测量待测基板的厚度以及待测基板与距离测量单元之间的距离，并发送至计算处理单元。其中，待测基板的厚度可通过激光传感器进行测量，或者为其他可测量待测基板厚度的本领域人员熟知或公知的仪器，在此不作限定。
s3、根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息。
计算处理单元根据第一成像区域在探测器上位置信息和待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息。
探测器上的像点a’与像点b’之间的距离可以用图1中的cd之间距离lcd来表示。其中，lcd＝mlaccosα，m为成像单元的放大倍率；lac＝2htanβ，其中，h为待测基板50的厚度；β＝arcsin((sinα)/n)，其中，n为待测基板50的折射率。
由此，lcd＝2mhcosαtan(arcsin((sinα)/n))，其中，入射角度α满足，0°<α<90°。当光源10、成像单元20均固定好之后，入射角度α为确定值，放大倍率m为确定值，像a’与像b’之间的距离lcd(第一成像区域81与第二成像区域82之间的距离)仅与待测基板50的厚度h相关。因此计算处理单元可以根据第一成像区域81在探测器70上位置信息和待测基板的厚度，计算第二成像区域82在探测器上位置信息。
s4、获取探测器根据所述第一成像区域和第二成像区域的在探测器上的位置信息，对所述第一成像区域和第二成像区域分别进行图像采集得到的第一图像和第二图像。
在计算处理单元计算出第二成像区域在探测器上位置信息后，探测器可以根据第一成像区域和第二成像区域的在探测器上的位置信息，对第一成像区域和第二成像区域分别进行图像采集，获取第一图像和第二图像。
s5、对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息；
可选地，计算处理单元还可以运用阈值分割法对第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。其中，缺陷信息例如可以是缺陷尺寸、位置以及面积等。
本发明实施例通过上述方法，可利用光的反射、以及折射规律，仅使用一组光源、成像单元就可以同时完成对待测基板的两个表面上的图像的采集，因此可以节省成本，减小缺陷检测装置的体积。
可选的，步骤s2中，获取所述待测基板的厚度包括：
获取多个所述待测基板的厚度值，并根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值；
相应的，步骤s3根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息，包括：
根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值，并根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度的平均值，获取第二成像区域在探测器上位置信息。
综上所述，根据本发明实施例提出的缺陷检测装置及其方法，可通过光源照射工件台上承载的待测基板，并形成第一成像光束和第二成像光束，成像单元通过对第一成像光束和第二成像光束进行成像形成待测图像，控制单元根据距离测量单元测量的待测基板的厚度，以及待测图像，确定与第一成像光束对应的第一待测图像，和与第二成像光束对应的第二待测图像，进而根据第一待测图像和第二待测图像对待测基板的缺陷进行识别；从而仅通过一组成像单元和光源就可以完成待测基板两个表面缺陷的检测，减少了成像单元以及光源的设置，进而降低了设备的复杂性，减少了成本。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
1.一种缺陷检测装置，其特征在于，包括：工件台、光源、成像单元、距离测量单元、计算处理单元以及探测器；
所述工件台用于承载待测基板；
所述光源用于提供检测光束，所述检测光束以预设入射角度入射至所述待测基板表面，在入射点处产生反射以及折射，并至少形成第一成像光束和第二成像光束，其中，所述预设入射角度大于0°且小于90°；
所述成像单元用于收集所述第一成像光束和所述第二成像光束，并将其成像到探测器上对应的第一成像区域和第二成像区域；
所述距离测量单元用于测量所述待测基板的厚度以及所述待测基板与距离测量单元之间的距离；
所述计算处理单元用于控制所述工件台将待测基板移动至标定位置，根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息；
所述探测器用于根据所述第一成像区域和第二成像区域的在探测器上的位置信息，对所述第一成像区域和第二成像区域分别进行图像采集，获取第一图像和第二图像；
所述计算处理单元还用于对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息；
其中，所述标定位置是所述待测基板与距离测量单元之间的距离满足所述待测基板的表面入射点处在探测器的第一成像区域形成清晰成像时，所述待测基板所处位置。
2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述距离测量单元用于多次测量所述待测基板的厚度，获取多个所述待测基板的厚度值；
所述计算处理单元用于根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值，并根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度的平均值，获取第二成像区域在探测器上位置信息。
3.根据权利要求1或2所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述计算处理单元用于采用阈值分割法对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。
4.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述工件台包括第一方向运动系统、第二方向运动系统以及第三方向运动系统；
其中，所述第一方向运动系统用于控制所述待测基板沿第一方向运动；所述第二方向运动系统用于控制所述待测基板沿第二方向运动；所述第三方向运动系统用于控制所述待测基板沿第三方向运动；所述第一方向以及所述第二方向交叉且均平行于所述待测基板的表面；所述第三方向垂直于所述待测基板的表面。
5.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述距离测量单元为激光传感器。
6.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，所述探测器包括ccd相机。
7.一种缺陷检测方法，采用如权利要求1-6任一项所述的缺陷检测装置，其特征在于，包括以下步骤：
控制所述工件台将待测基板移动至标定位置；
获取待测基板的厚度；
根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息；
获取探测器根据所述第一成像区域和第二成像区域的在探测器上的位置信息，对所述第一成像区域和第二成像区域分别进行图像采集得到的第一图像和第二图像；
对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息；
其中，所述标定位置是所述待测基板与距离测量单元之间的距离满足所述待测基板的表面入射点处在探测器的第一成像区域形成清晰成像时，所述待测基板所处位置。
8.根据权利要求7所述的缺陷检测方法，其特征在于，在控制所述工件台将待测基板移动至标定位置之前还包括：
选取探测器的一预设区域确定为第一成像区域，控制所述工件台运动以使待测基板的表面入射点处在所述第一成像区域形成清晰成像，将此时待测基板所处位置确定为标定位置。
9.根据权利要求7所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述获取所述待测基板的厚度包括：
获取多个所述待测基板的厚度值，并根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值；
所述根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度，获取第二成像区域在探测器上位置信息，包括：
根据多个所述待测基板的厚度值获取所述待测基板的厚度的平均值，并根据第一成像区域在探测器上位置信息和所述待测基板的厚度的平均值，获取第二成像区域在探测器上位置信息。
10.根据权利要求7所述的缺陷检测方法，其特征在于，所述对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息包括：
采用阈值分割法对所述第一图像和第二图像进行缺陷识别，获取缺陷信息。
技术总结