[发明专利]超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量系统及方法

说明书

本发明公开了超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量系统及方法，首先疝气白光光源发出的平行光经过TIR棱镜到数字调光器件形成动态条纹，动态条纹经过TIR棱镜、准直透镜、扩束镜、分光镜、扫描振镜、色散物镜组形成动态扫描点阵；然后玻璃基板上表面将不同颜色的光反射回到分光镜、色散棱镜、会聚目镜成像到3CCD彩色视觉传感器，同时玻璃基板上下表面的光点成像到黑白视觉传感器上，最后通过3CCD彩色视觉传感器光强点阵中心的RGB值计算得到玻璃基板上表面的位置变化信息，同时计算黑白视觉传感器上两个成像点的距离得到玻璃基板的厚度，该发明有效利用了光波长稳定性，消除了环境的影响，实现快速同步高精度测量，提高了测量精度。

技术领域

本发明属于光电检测技术领域，具体涉及超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量系统及方法。

背景技术

超薄玻璃基板是指厚度规格在0.1～1.1mm之间，且表面极其平整的用于信息显示的薄玻璃片，是信息显示器件的关键零组件，是战略新兴产业——电子信息显示产业最重要的关键基础材料之一，并广泛用于军工及民用领域，如国防科技、智慧城市、信息通讯等。平整度是指玻璃基板两表面凹凸不平及厚薄不均的程度，可用基板厚度均匀性、翘曲度等参数来衡量。其制作生产过程中可能会产生厚度不均匀、翘曲和表面波纹度过大等问题，就会导致信息显示器件关键零组件的缺陷，直接影响所显示图形的质量，甚至造成次品和废品。这制约了我国战略新兴产业电子信息显示产业对该类关键部件需求的瓶颈问题。

目前，国内外超薄玻璃基板平整度测量采用较多的方法有：激光三角法、干涉法、光谱共焦法等，但测量效率和精度都存在一定缺陷。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量系统及方法，该方法利用不同波长光的会聚的离散性、色散性结合3CCD彩色成像及扫描振镜技术实现超薄玻璃基板平整度多参数快速同步高精度测量，有效的提高了测量精度和效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量系统，主要包括光的准直组件、光的扫描组件、光的色散组件、光的成像组件，所述光的准直组件包括准直透镜和扩束镜，光的扫描组件包括分光镜和扫描振镜，所述光电的色散组件包括色散物镜组和色散棱镜，光的成像组件包括会聚目镜、3CCD彩色视觉传感器和黑白视觉传感器；疝气白光光源发出的平行光依次经过光的准直组件、光的扫描组件、光的色散组件，然后经过玻璃基板反射依次经过光的色散组件、光的扫描组件和光的成像组件，实现多参数信息获取。

超薄玻璃基板平整度多参数高精度测量方法，具体包括以下步骤：

疝气白光光源发出的平行光经过TIR棱镜反射到数字调光器件形成动态条纹；

动态条纹经过TIR棱镜透射到准直透镜进行光路准直后到扩束镜进行扩束，分光镜将扩束后的平行条纹光透射到扫描振镜上，扫描振镜以一定的角速度旋转，实现光线扫描运动，色散物镜组将扫描条纹中不同颜色光会聚在玻璃基板的上表面，形成动态扫描点阵；

玻璃基板的上表面将不同颜色的光反射回到分光镜，分光镜反射到色散棱镜，色散棱镜将返回来的光按不同波长色散开经过会聚目镜会聚到3CCD彩色视觉传感器，同时黑白视觉传感器拍摄获得玻璃基板上下表面的光点成像；

最后通过3CCD彩色视觉传感器上光强中心的RGB值计算得到光的波长λ即可获得对应玻璃基板上表面的位置信息及翘曲度，同时计算黑白视觉传感器上两个成像点的距离即获得玻璃基板的厚度。

进一步地，所述动态条纹形成动态扫描点阵的具体做法如下：

首先，根据被测玻璃基板的厚度及其测量精度，获得测点最小间距，以及消除测点间光学干扰的最小间距，就可得到照明系统投射出来的适应不同厚度玻璃基板的光线宽度及间距；