应用多色反射鉴别技术对物体或表面的检测的方法和装置制造方法及图纸

一种鉴别物体或表面的不同颜色区域（如固态基片、印刷电路板等一种区域与其邻接区域具有不同颜色的物体）的自动检测技术和装置，包括使用至少一对各自分开的光图象检测器，对物体或表面的不同颜色区域配备不同颜色的滤光器；利用所选择的加权系数乘以检测信号作电子滤波处理，以使在滤波器响应曲线之间的反应比达到最大，然后对倍乘的信号线性叠加。从而实现了检测结果与光强的宽范围变化及在制作或处理物体过程中的颜色变化无关。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及对在图象扫描时产生反射光线的物体或表面的自动检测，更具体地说(虽然不是专用地)，是涉及那些例如检测在电子电路基片和电路板等中的缺陷方面的应用。首先考虑这种缺陷检查作为示例性的或说明性的应用实例。已经开发了大量的先有系统和技术，用于对这样的基片、电路板或其它表面进行扫描，并对从这类表面反射的光线所产生的图象信号进行分析，这类技术包括用预期的或“完好的”图形表面进行掩膜比较;还公开了用于记忆“完好的”图形特征和形状、用于标记在检测扫描过程中所产生的新形状的技术，例如在4589140和4893346号美国专利中由共同受让人一道所开发的技术，该技术首先引入马萨诸塞州的Beltronics公司的B-2000型装置中，最近又引入日本Nikon公司的NikonAI1020型装置中。在后者的技术方案的变型中，如在该专利中所介绍的那样，为了鉴别借助于或通过在电路板或其它物体或被检测的表面上的不同的通道或孔传输的有用的反射光，采用了包括颜色编码的编码光线。近来，一种特别适用于基片(和其它具有相似特性类型的表面或物体)检测的截然不同的方案已在Beltronics的“显微扫描”型装置中应用，其使用智能图象缩小和放大技术，以便能够就在该表面周围材料的性质和特性方面对该表面的反光图象部分进行检测，因此增加了检测的鉴别能力和可靠性，正如1990年12月31日的申请号为636413的美国专利申请，题为“应用智能图象-图形缩小、放大和处理鉴别预定特征和误差来进行几何图形检测的方法和装置”。该申请已于92年6月2日被授予美国专利，其专利号为5118934。上述所有系统，在不同程度上对照射所要检查的表面或物体都要对所需要的均匀度或适当的光照强度的临界状态作了某些测定。并且，照度的实际变化总是要使检测系统的良好运行受到影响，因此需要仔细调节和再调节。然而，根据本专利技术所公开的技术明显地避免了这些问题和限制，特别是在所要检测的表面或物体是多色的情况下，例如当在这类基片中不同的组成元件呈现不同的颜色和式样时，本专利技术提供的检测系统不仅很少受先有技术的系统所存在的由于光照强度变化而对运行的影响，而且还相应地明显改进了检测方法的鉴别能力。因此，本专利技术的一个主要目的是提供一种多色的表面和物体的图象处理检测的新的改进方法及装置，它避免了这类先有技术取决于均匀光照强度或对光线强度变化敏感的问题，并且还明显地提高了检测的鉴别能力。另一个目的是提供一种新颖的检测装置，其特别适用于检测固态基片表面和其它具有相似多色组成部分的物体。其它进一步的目的将在下文中阐述，并通过提出的从属权利要求更具体地进行描述。简而言之，从广义看来，本专利技术包括一种对某一物体或表面进行自动检测和辨别具有不同颜色的区域的方法，该物体或表面由其自身反射光照射，该方法包括独立地接收和用电子学方式检测该物体或表面各个部位所反射的光的图象，并对在每一个部位的图象提供不同颜色的滤光，以便从检测信号中获得对应于各相关的滤光的不同频谱特性的不同信号;用所选择的不同的加权系数倍乘放大每一个所述信号，以便在不同的已滤光的颜色信号之间使信号反差最优;并对放大的信号线性叠加，以产生具有足够信号反差范围的、用电子方式滤波的合成信号，从而使颜色鉴别能力不受光强的宽范围变化和物体或表面所产生的颜色变化的影响。下面介绍优选的最佳的设计方案和详细结构。下面参照附图介绍本专利技术。附图说明图1是本专利技术的以优选方式说明的综合方框图和电路图;图2是根据本专利技术所产生的处理合成信号曲线，该信号是色频(colourfrequency)的函数;图3A和3B也是对应于检测中的物体或表面的不同颜色区域的不同频谱信号的曲线图;图4A和4B与图1相似，是更普遍的多色鉴别系统示意图;以及图5是鉴别具有不同颜色区域的材料的电路方框图。可以确信，通过解释先有技术方案的局限性和作用在试样上照射强度变化以及物体颜色处理变化所产生的影响，有助于理解本专利技术与先有的一般的滤色技术的明显区别，该先有技术在此以前已广泛运用在鉴别某些物体反射颜色的各种应用场合。用于分析多光谱的或多色的图象的常规系统一般使用滤色器。例如，最简单的系统借助一种灰度摄象机可以在几种颜色之间进行鉴别，该系统装备对应于所要检测的某一特定颜色的滤光器，使得当出现感兴趣的颜色时，该摄象机输出是高的，否则，则是低的。对滤光器的选择可能是很简单的也可能是很复杂的，这要取决于所要确定或辨别的颜色。假如各颜色是明显不同的，例如蓝的和红的，那么选择起来确是很简单。然而，假如各颜色频带范围比较靠近，例如金色(基本接近黄色)和粉色(基本接近红色)，当在某些固态基片中，所要检查的金色导体线路是在可为粉红色或浅蓝色本底色的多层基底上，由于某种程度上形成颜色重叠，因此，通过滤出基本的红色成分所得到的反差可能并不十分大-或许仅是各种颜色间信号差值的10%。在由人检查这样一种基片时，眼睛和大脑将跟踪该金色导体线路，考虑到围绕该线路的粉色区域是非导体，不是电子电路的一部分。一台对这种金色线路进行检查的仪器必须具有类似的能力，能够在金色线路与围绕线路部分的邻近粉色基底之间清晰地辨别。对于上述例举的10%的信号反差，或甚至最多为20%，在仪器中光强变化为10%(或20%)时就会产生难题，该机器不能确定所减少的信号是由于光强降低所致，还是的确代表从一种颜色向另一种颜色的变化。况且，在各种实例中，总会有某些方法或生产制造的变化导致特定颜色的反射率产生10%至20%的数量级变化，导致仪器再次不能在颜色变化或照度变化之间进行辨别，自然不能恰当地从粉色区域中鉴别金属部分，因此妨碍可靠地跟踪感兴趣的导体部分。即使这种先有技术方案采用了多个摄象机和多个滤光器，试图鉴别某些特定颜色;仍然存在当颜色差别很小时照射和颜色强度可能在各种实例中发生变化的问题，装置仍然不能准确地、可靠地由电子信号进行鉴别，因为该信号既可以是由于在该区域或组成表面部分中的实际差别形成，也可以是由于处理过程吕或产品颜色或照射的变化所形成。本专利技术的技术方案产生新颖的效果归于采用一种加权颜色信号的基本线性的合成技术，通过使用多色滤光摄象机以产生一种新的灰度信号，即这类多色摄象机的线性合成技术，其中的颜色用于增强灰色信息。通过下文的详细介绍，对于本专利技术的场合，在无噪音的情况下，可以产生100%的光强变化而不影响在例如上述金色和粉色基片区域的两个区域之间颜色差别的鉴别能力。对于这样的区域，假如采用传统的摄象机和滤光器方案，将只能允许光或颜色的差别变化小于10%(或最好不过20%)，恰当地介绍根据本专利技术提出的技术的功能，其极为适用作理想的预处理器，该预处理器作为各种类型、包括分析特定区域的复杂的空间和图形的匹配系统的检测系统。参阅图1，所示光束分光器将已经从被检查表面或物体反射的照射源(未示出)来的光线分别射入两个通道，一个通道水平指向第一检测器1，例如一种CCD扫描灰度摄象机或类似物，如在所述专利中所介绍的，并且竖直指向一个在不同位置上的类似的探测器或摄象机2。每一个摄象机面向一个不同颜色的滤光器，该滤光器对应于表面或物体的不同颜色部分或区域，并分别用符号f1(W)和f2(W)来表示。然而，滤光器是明显被限定以能够滤出其它颜色或频率(或波长)，它本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通过照射光在物体或表面上的反射，自动检测和鉴别其上具有不同颜色的区域的方法，包括：在一些各自分开的部位独立地接收和以电子学方式检测该物体或表面所反射的光的图象信号；在每一个部位，对图象信号的不同颜色的光信号进行滤光，用以从该检测信号中产生相应于各个滤光步骤的不同频谱特性的不同信号；对每一个所述信号用所选择的不同加权系数相乘，以使在不同的已滤光信号之间的信号反差实现最优；对倍乘的信号线性叠加，产生一个具有足够信号反差范围的电子滤波合成信号，使得所实现的颜色鉴别能力不受光强度大范围变化的影响，也不受该物体或表面在处理过程中产生颜色变化的影响。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特比莎普，理查德达蒙，
申请(专利权)人：贝尔特隆尼克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]