用於設置光學檢查參數的裝置與方法

2023-05-12 08:42:31 2

專利名稱：用於設置光學檢查參數的裝置與方法
用於設置光學檢查參數的裝置與方法
相關申請的交叉引用
本申請要求2010年4月15日提交的美國臨時專利申請61/324，590的優先權，該申請目前待批，其全部內容通過引用整體結合在本文中。
背景技術：
通常，使用光學檢查系統來檢查像太陽能電池這樣的電子部件有沒有各種類型的缺陷。例如，檢查太陽能電池的工作表面有沒有變色，這可以被用於檢測氮化矽防反射塗層的厚度變化。變色檢查可能涉及到多個檢查參數，為了識別某些缺陷需要單獨地設置這些檢查參數。這些缺陷中的某些缺陷可能不太重要並且通常可以被忽略，而其它缺陷可能是很重要的並且應該被仔細地篩選。設置各種檢查參數的閾值就可以被用於該目的。變色檢查通常是一個手工過程，其中，操作人員觀看太陽能電池並且從視覺上檢查電池的表面以判斷其品質。基於視覺品質，操作人員接下來可以試著在檢查系統中的彩 色圖像上手工地調節檢查參數。該方法帶有主觀性，除此之外，該方法也是勞動密集型的並且易於產生人為的錯誤。

發明內容
本申請提供了用於設置光學檢查參數的範圍的新方法與系統。例如，這些範圍可能隨後被用於檢查光伏電池有沒有變色。與檢查參數(比如色調、飽和度和強度數值)相對應的一數值組是從一設置圖像中獲得的。該圖像包括多個設置區域(比如定義的像素組)，使得每一個設置區域被分配一個在該組中的相應數值。接下來，從也與該組中的數值相關聯的多個測試區域，構建出一測試圖像。基於相應的數值和用戶定義的範圍，每一個測試區域被分配一個來自用戶定義的顏色組中的顏色。用戶界面包括範圍圖和測試圖像，該測試圖像被用於調節該範圍圖中的範圍以由此修改該測試圖像。調節操作被重複，直到該測試圖像符合預定的標準。在某些實施例中，一種用於設置在光學檢查系統中的一個或多個檢查參數的一個或多個範圍的方法包括下列操作接收與一檢查參數相對應的一數值組，構建包括多個測試區域的測試圖像，在光學檢查系統的用戶界面上顯示該測試圖像和範圍圖，基於該測試圖像，接收對限值和/或標稱限值的調節。這些操作可以被重複一次或多次，直到該測試圖像達到預定的標準。接收到的數值組對應於一設置圖像的設置區域，該設置圖像可以是從被檢查的樣品獲得的。在該測試圖像的構建過程中，上述測試區域的位置是被定位成對應於上述設置區域的位置。根據下列規則，由該組中的相應數值來確定上述測試區域的顏色。如果該組中的相應數值落在該範圍之內則上述測試區域具有該顏色，或者，如果上述相應數值落在外部範圍之內則上述測試區域具有外部顏色。這些範圍與這些顏色被設置在一範圍圖中。該範圍圖對應於該檢查參數，並且包括標稱限值和變化限值。該標稱限值和變化限值定義了一個與該顏色相對應的範圍，該範圍不與外部顏色所對應的外部範圍相重疊。在某些實施例中，一範圍圖包括第二變化限值，該第二變化限值定義了在上述限值與第二限值之間的第二範圍。額外的範圍並不與上述範圍或外部範圍相重疊。該額外的範圍對應於一個額外的顏色，該額外的顏色通常區別於上述顏色和外部顏色。如果該組中的相應數值落在該額外的範圍之內，則上述測試區域被分配該額外的顏色。在某些實施例中，一種方法也包括下列操作接收第二檢查參數的第二數值組，在用戶界面上顯示第二範圍圖，並且接收對第二限值和/或第二標稱限值的調節。第二數值組對應於上述設置區域。該第二範圍圖對應於該第二檢查參數，並且包括第二標稱限值和第二限值。第二標稱限值和第二限值定義了與第二顏色相對應的第二範圍，該第二範圍並不與第二外部顏色所對應的第二外部範圍相重疊。在相同的或其它的實施例中，一種方法也可以包括下列操作
構建包括多個第二測試區域的第二測試圖像，使得第二測試區域的位置對應於上述設置區域的位置，顯示該第二測試圖像，並且針對第二測試圖像重複上述顯示與接收操作，直到第二測試圖像達到第二預定標準。如果該第二組中的相應數值落在該第二範圍之內，則第二測試區域被分配該第二顏色。或者，如果上述相應的數值落在第二外部範圍之內，則第二外部顏色被分配至第二測試區域。對第二限值和/或第二標稱限值的調節是基於第二測 試圖像。上述測試圖像的測試區域的顏色可以由上述第二組中相應的數值來進一步確定。在某些實施例中，用戶界面被配置成允許用戶將其它顏色分配至上述範圍和外部範圍。在任何先前的實施例中，預定的標準可以是上述顏色與外部顏色之間的平衡，這種平衡與上述設置圖像所對應的樣品上所存在的缺陷等級有關。上述設置圖像可以是從光伏電池獲得的。上述檢查參數可以是變色的測量，比如色調、飽和度和強度。一範圍圖可以是下列之一色調圓形，飽和度譜，以及強度譜。在某些實施例中，與一檢查參數相對應的數值組是從上述設置圖像中獲得的相應的RGB數值中計算出的。該方法也可以包括下列操作從一設置樣品中獲得上述設置圖像；和/或接收該檢查參數的多個數值組，所述多個數值組對應於具有變化的缺陷等級的多個設置圖像。設置區域可以是上述設置圖像的單獨的像素。標稱限值可以最初被設置為該組中所有數值中最普通的數值。在某些實施例中，當一限值和/或一標稱限值正被調節時，上述範圍的擴展保持相同。調節可以包括接收在該範圍圖上的限值和/或標稱限值的數字輸入和/或圖形調節。在某些實施例中，提供了一種計算機可讀介質，包含用於設置光學檢查系統中的一個或多個檢查參數的一個或多個範圍的程序指令。該計算機可讀介質可以包括用於執行下列操作的計算機可讀代碼接收與一檢查參數相對應的一數值組，構建包括多個測試區域的測試圖像，在光學檢查系統的用戶界面上顯示該測試圖像和一範圍圖，基於該測試圖像，接收對限值和/或標稱限值的調節。在某些實施例中，提供了一種光學檢查系統，用於設置一個或多個檢查參數的一個或多個範圍。該光學檢查系統包括至少一個存儲器和至少一個處理器，被配置成執行下列操作接收與一檢查參數相對應的一數值組，構建包括多個測試區域的測試圖像，在該光學檢查系統的用戶界面上顯示該測試圖像和一範圍圖，基於該測試圖像，接收對限值和/或標稱限值的調節。本發明的這些和其它方面在下文中參照附圖被進一步描述。


圖I是一過程流程圖，對應於一種用於設置在光學檢查系統中的一個或多個檢查參數的一個或多個範圍的技術的一個示例。圖2A是根據某些實施例的一範圍圖的示意性表示。圖2B示出了表示線性檢查參數(比如強度-數值或飽和度)的範圍圖的一個示例。圖2C示出了表示環形檢查參數(比如色調)的範圍圖的另一個示例。圖3示出了根據某些實施例包含一測試圖像和範圍圖的用戶界面的示意性表示。圖4A和4B是一測試圖像與相應的範圍圖的示意性表示,示出了基於該範圍圖中不同的範圍設置的該測試圖像中的變化。
圖5是根據某些實施例的光學檢查系統的示意性表示。
具體實施例方式在以下描述中，闡述了許多具體細節以提供對本發明的透徹理解。在沒有這些特定細節中的一些或全部的情況下，也可實施本發明。在其他情況下，眾所周知的過程操作並未進行詳細描述以免不必要地混淆本發明。儘管將結合特定實施例來描述本發明，但是可理解的是並不意在將本發明限制在這些實施例中。
引言可以使用光學檢查系統來檢查太陽能電池和其它電子部件以確定各種缺陷。檢查示例包括分析一表面有沒有變色。變色可以是使用各種檢查參數來表徵的，比如色調、飽和度、強度-數值以及它們的組合。也可以使用表徵變色的其它方案。一個示例是LAB(即L*a*b*)顏色空間，它是一個顏色-對立空間，具有一個被指定用於亮度的維度(L)以及兩個被指定用於顏色-對立維度的其它維度(A)和(B)。這些指定是基於非線性地壓縮的CIEXYZ (關於照明標準的國際委員會)顏色空間坐標。另一個示例是YCbCr或Y』CbCr,這是一種顏色空間族，被用作光學系統中的彩色圖像的一部分。Y』是亮度(Iuma)成分，並且Cb和Cr是藍色差和紅色差色度成分。Y』(具有上撇號)與作為亮度(luminance)的Y是有區別的。它意味著光強度是使用伽馬非線性地編碼的。某些參數可能對於識別某些缺陷更有用，而其它參數可能更適合於其它缺陷。例如，對太陽能電池表面上的某些有機物和水殘留物(比如指紋)，飽和度參數提供了很強的響應。然而，這些殘留物並不影響表面顏色，並且色調參數仍然是相對恆定的。同時，防反射氮化矽塗層在變得更薄時會使其顏色從淡藍色變為深藍色、紫色、甚至黃色。對於厚度表徵，色調成分變得很有用。色調也可以被用於識別等離子體汙物和其它類型的缺陷。使用多種檢查參數就提供了更小粒度的檢查結果並且允許更精準地區分各種缺陷分類和影響程度，比如嚴重的、一般的和最小的影響。這些結果轉而可以被用於更精確地對被檢查的樣品進行分類，比如可接受的、尚可接受的以及不可接受的。例如，太陽能電池被常規地分類成A電池，嚴重缺陷大約佔據總面積的不到1% ；B電池，總面積的1%_5% ；C電池，大於5% ；以及次品電池(D電池)。太陽能電池的人工檢查或者自動化系統中採用的通用方法有可能會使這種分類幾乎不可能以穩健的方式來實現。使這種檢查過程自動化也會有可能證明是很困難的。例如，自動化將必然依賴於檢查參數的通用化，例如，考慮平均的或最主要的表面顏色。此類方法可能允許小的但是嚴重的缺陷不被檢測出來。此外，自動化可能因檢查參數的複雜性而變得很困難，並且也必然在建立接受標準的過程中帶有相當的主觀性。在本文所描述的新方法和系統中，檢查人員只對全部樣品的很小的子集執行仔細的分析，這有時候被稱為訓練或校準組。在使用該組的情況下，檢查人員識別一個或多個檢查參數的合適的閾值，這些閾值隨後被用於在自動模式中檢查相似類型的樣品。然而，即使最初的設置也可能是勞動密集型的並且易於產生人為的差錯。在這一方面，本文所描述的方法與系統提供了一種容易操作的可視化界面，能夠讓檢查人員獨立地聚焦於每一個檢查參數並且基於所顯示的該參數的顏色表示來調節該參數。該用戶界面允許檢查人員為這些顏色表示選擇任何偽顏色並且根據檢查參數的數值來區分多種顏色。對於每一個新的電池類型(比如尺寸、塗層類型、製造參數)和檢查設置(比如光源、照相機)，可能需要設置多個檢查參數。因此，穩健的和用戶友好的設置過程可能是非常有益的。設置可能涉及到確定一檢查參數的整個範圍(比如最小值和最大值)以及在該整個範圍之內的兩個或更多個子範圍，以便能夠對該檢查參數所對應的數值進行分類。例如， 一飽和度範圍可以包括「非正」和「非負」範圍，這些範圍被視為相對於被成像的樣品而言是理想的；「稍正」和「稍負」範圍，這些範圍被視為不太理想的但仍然是可接受的或者被歸類為品質稍差的電池；以及「重」範圍，這些範圍是不可接受的。如果一樣品所對應的一飽和度數值組包含比預定閾值所允許的更多的落在「重」範圍中的數值，則該樣品可以被視為「不合格」。多種技術一般涉及到可從一設置圖像中獲得的檢查參數所對應的一數值組。例如，一彩色圖像或者多個單色灰度級圖像可以被用於變色分析。這些圖像中的每一個都被視為多個設置區域的集合，比如像素或像素組，每一個設置區域都具有該檢查參數的定義的數值。在變色分析中，每一個設置區域可以與色調數值、飽和度數值以及強度數值相關聯，這些數值是針對該區域被標識/被計算的。總的來說，一設置圖像具有一個或多個(t匕如在變色分析示例中是三個)數值組。每一數值組可以被單獨地分析，這允許針對每一個檢查參數的更加集中的方法。接下來，基於相應的設置區域，可以從多個測試區域中構建出一測試圖像。每一個測試區域被定位於與相應的設置區域相同的一般位置。換句話說，每一個測試圖像可以對應於起始的設置圖像。然而，每一個測試區域可以被分配一個用戶定義的顏色，有時候，這些用戶定義的顏色被稱為「偽」顏色。這種分配是基於相應的數值和用戶定義的範圍。這種安排提供了該組中的數值的視覺表示以及它們在樣品表面上的各自的位置。用戶界面一般包括上述範圍圖和測試圖像。用戶可以調節上述範圍圖中的多個範圍，這將改變上述測試圖像，因為相同的數值現在將落入不同的範圍中並且相應的偽顏色將被顯示在上述測試圖像上。該過程可以被重複，直到該測試圖像達到某一預定的標準，例如，該標準可能是用於產生上述設置圖像的樣品的品質所專有的標準。用戶可以在多個檢查參數和多個設置圖像/相應的數值組中進行切換以便完成該設置。
示例過程圖I是一過程流程圖，對應於一種用於設置在光學檢查系統中的一個或多個檢查參數的一個或多個範圍的技術的一個示例。下文進一步描述了與有用的用戶界面相關的該過程的具體實現。過程100可以始於操作102，接收與一個檢查參數相對應的一數值組。這些數值中的每一個對應於一個設置圖像中的設置區域。每一個圖像被表示為多個區域的集合，這些區域可能是單獨的像素、像素組合、或這些圖像的任何其它部分或元素。每一個區域被分配一個或多個數值。數值的個數取決於在該分析中所使用的檢查參數的個數。例如，在變色分析中，每一個設置區域可以具有分配給它的三個數值，比如色調數值、飽和度數值和強度數值。因此，每一個檢查參數具有表示一圖像的相應的數值組。在某些實施例中，過程100可以包括一個或多個上遊操作,這些上遊操作涉及獲得一個或多個設置圖像並且確定這些圖像中的每一個所對應的一個或多個數值組。獲得用於變色分析的圖像可能涉及使用高解析度照相機來拍攝至少一個彩色圖像或至少三個單色灰度級圖像。單色方法必然要拍攝更多的圖像，但是可以允許以更高的線速度使用更高解析度的照相機，這可能是彩色圖像拍攝無法實現的。在一個單色方法中，用紅、綠和藍(RGB)照明(比如RGB LED閃光燈)對被檢查的樣品表面進行閃光，並且在每一個照明顏色處獲得至少一個圖像。這些圖像被稱為RGB單色灰度級圖像(或簡稱為RGB圖像)並且通常包含與單個彩色圖像相同的用於變色檢查目的的信息。應該注意到，如果使用了彩色圖像，則它們可以被分成三種顏色成分(即RGB成分)以便進一步分析。下文結合圖5進一步描述 了一種示例光學檢查系統的某些細節。不管一設置圖像是灰度級圖像還是彩色圖像，該設置圖像都是由多個設置區域的集合表示的。在變色分析中，使用上述技術所獲得的圖像被分析，以獲得每一個設置區域的紅(r)、綠(g)、藍(b)數值。每一個數值類型的範圍都是零到一(0-1)。然後，根據下列公式，這三種數值(r，g，b)被用於計算每一個設置區域的色調(h)、飽和度(S)、強度(V)數值。在某些實施例中，為了以很高的檢查速度處理高解析度圖像，RGB和/或HSV數值可以是以8比特格式來呈現的。
權利要求
1.一種用於設置光學檢查系統中的一個或多個檢查參數的一個或多個範圍的方法，所述方法包括 (a)接收一檢查參數的數值組，其中，所述數值組對應於從一樣品獲得的設置圖像的設置區域； (b)構建包括多個測試區域的測試圖像，使得所述測試區域的位置對應於所述設置區域的位置，並且所述測試區域的顏色是由所述數值組中相應的數值確定的； (C)在所述光學檢查系統的用戶界面上顯示所述測試圖像和一範圍圖， 其中，所述範圍圖對應於所述檢查參數並且包括標稱限值和變化限值， 其中，所述標稱限值和所述變化限值定義了與一顏色相對應的一範圍，所述範圍並不 與一外部顏色所對應的外部範圍相重疊，並且 其中，如果所述數值組中相應的數值落在所述範圍之內則所述測試區域具有所述顏色，或者，如果所述相應的數值落在所述外部範圍之內則所述測試區域具有所述外部顏色； (d)基於所述測試圖像，接收對限值和/或所述標稱限值的調節；以及 (e)重複(b)-(d)，直到所述測試圖像達到預定的標準。
2.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述範圍圖包括第二限值，用於定義在所述限值與所述第二限值之間的額外的範圍， 所述額外的範圍並不與所述範圍或所述外部範圍相重疊並且對應於一額外的顏色，並且 如果所述數值組中相應的數值落在所述額外的範圍之內，則所述測試區域具有所述額外的顏色。
3.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，還包括 接收第二檢查參數的第二數值組，其中，所述第二數值組對應於所述設置區域； 在所述用戶界面上顯示第二範圍圖， 其中，所述第二範圍圖對應於所述第二檢查參數並且包括第二標稱限值和第二限值，其中，所述第二標稱限值和所述第二限值定義了與第二顏色相對應的第二範圍，所述第二範圍並不與第二外部顏色所對應的第二外部範圍相重疊；以及接收對所述第二限值和/或所述第二標稱限值的調節。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，還包括 構建包括多個第二測試區域的第二測試圖像，使得所述第二測試區域的位置對應於所述設置區域的位置， 其中，如果所述第二數值組中相應的數值落在所述第二範圍之內則所述第二測試區域具有所述第二顏色，或者，如果所述相應的數值落在所述第二外部範圍之內則所述第二測試區域具有所述第二外部顏色； 顯示所述第二測試圖像，其中，對所述第二限值和/或所述第二標稱限值的調節是基於所述第二測試圖像；以及 針對所述第二測試圖像重複所述顯示與接收操作，直到所述第二測試圖像達到第二預定標準。
5.如權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述測試圖像的測試區域的顏色是由所述第二數值組中相應的數值來進一步確定的。
6.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述預定的標準是所述顏色與所述外部顏色之間的平衡，這種平衡與所述設置圖像所對應的樣品上所存在的缺陷等級有關。
7.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述設置圖像是從光伏電池中獲得的。
8.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述檢查參數是變色的測量。
9.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述檢查參數是從色調、飽和度以及強度所構成的組中選擇的。
10.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，還包括 從所述設置圖像中所獲得的相應的RGB數值，計算所述數值組。
11.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，還包括 從一設置樣品獲得所述設置圖像。
12.如權利要求I所述的方法，其特徵在於，還包括 接收所述檢查參數的多個數值組， 其中，所述多個數值組對應於具有變化的缺陷等級的多個設置圖像。
13.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述設置區域是所述設置圖像的單獨的像素。
14.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述範圍圖包括從色調圓形、飽和度譜以及強度譜所構成的組中選擇的圖。
15.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述標稱限值最初被設置為所述數值組中所有的數值中最普通的。
16.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 當調節所述標稱限值或所述限值時，所述範圍的擴展保持相同。
17.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 接收所述調節包括接收數字輸入和/或執行在所述範圍圖上的所述限值和/或所述標稱限值的圖形調節。
18.如權利要求I所述的方法，其特徵在於， 所述用戶界面被配置成允許用戶將其它顏色分配至所述範圍和所述外部範圍。
19.一種包含程序指令的計算機可讀介質，所述程序指令用於設置光學檢查系統中的一個或多個檢查參數的一個或多個範圍，所述計算機可讀介質包括 (a)用於接收一檢查參數的數值組的計算機可讀代碼，其中，所述數值組對應於從一樣品獲得的設置圖像的設置區域； (b)用於構建包括多個測試區域的測試圖像的計算機可讀代碼，使得所述測試區域的位置對應於所述設置區域的位置，並且所述測試區域的顏色是由所述數值組中相應的數值確定的； (C)用於在所述光學檢查系統的用戶界面上顯示所述測試圖像和一範圍圖的計算機可讀代碼，其中，所述範圍圖對應於所述檢查參數並且包括標稱限值和變化限值， 其中，所述標稱限值和所述變化限值定義了與一顏色相對應的一範圍，所述範圍並不與一外部顏色所對應的外部範圍相重疊，並且 其中，如果所述數值組中相應的數值落在所述範圍之內則所述測試區域具有所述顏色，或者，如果所述數值組中相應的數值落在所述外部範圍之內則所述測試區域具有所述外部顏色； (d)用於基於所述測試圖像接收對限值和/或所述標稱限值的調節的計算機可讀代碼；以及 (e)用於重複(b)-(d)直到所述測試圖像達到預定的標準的計算機可讀代碼。
20.一種用於設置一個或多個檢查參數的一個或多個範圍的光學檢查系統，所述光學 檢查系統包括至少一個存儲器和至少一個處理器，被配置成執行下列操作 (a)接收一檢查參數的一數值組，其中，所述數值組對應於從一樣品獲得的設置圖像的設置區域； (b)構建包括多個測試區域的測試圖像，使得所述測試區域的位置對應於所述設置區域的位置，並且所述測試區域的顏色是由所述數值組中相應的數值確定的； (C)在所述光學檢查系統的用戶界面上顯示所述測試圖像和一範圍圖， 其中，所述範圍圖對應於所述檢查參數並且包括標稱限值和變化限值， 其中，所述標稱限值和所述變化限值定義了與一顏色相對應的一範圍，所述範圍並不與一外部顏色所對應的外部範圍相重疊，並且 其中，如果所述數值組中相應的數值落在所述範圍之內則所述測試區域具有所述顏色，或者，如果所述相應的數值落在所述外部範圍之內則所述測試區域具有所述外部顏色； (d)基於所述測試圖像，接收對限值和/或所述標稱限值的調節；以及 (e)重複(b)-(d)，直到所述測試圖像達到預定的標準。
全文摘要
本發明提供了用於設置光學檢查參數的範圍的新方法與系統。例如，這些範圍可能隨後被用於檢查光伏電池有沒有變色。與檢查參數(比如色調、飽和度和強度)相對應的一數值組是從一設置圖像中獲得的。該圖像包括多個設置區域(比如定義的像素組)，其中每一個設置區域被分配一個在該組中的相應數值。接下來，從也與該組中的數值相關聯的多個測試區域，構建出一測試圖像。基於相應的數值和用戶定義的範圍，每一個測試區域被分配一個來自用戶定義的顏色組中的顏色。用戶界面包括範圍圖和測試圖像兩者，它們被用於調節該範圍圖中的範圍，這些範圍導致了該測試圖像的修改。
文檔編號G06T7/00GK102859346SQ201180018986
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月11日 優先權日2010年4月15日
發明者J·德格裡夫, B·斯韋茨 申請人:克拉-坦科股份有限公司