CN102374994A - 自动光学检测系统以及自动光学检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自动光学检测系统以及自动光学检测方法。自动光学检测系统包含一影像撷取模块、一数据处理单元以及一比较单元。影像撷取模块用以于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值。数据处理单元接收影像撷取模块所撷取的多个测量值，运算后输出一比较值。比较单元与数据处理单元电性连接，用以将比较值与一参考值比较以判断待测物是否存在缺陷。上述系统可克服待测物于检测过程中偏离焦点而无法撷取到清晰影像的问题。

Description

自动光学检测系统以及自动光学检测方法

技术领域

本发明是有关一种自动光学检测系统以及方法，特别是一种待测物于检测过程中偏离焦点仍可检测出缺陷的自动光学检测系统以及方法。

背景技术

自动光学检测系统是利用影像撷取装置撷取待测物的影像，再将所撷取到的影像与一参考影像比较，以判断待测物是否存在缺陷。现有的自动光学检测系统大多是将待测物置于影像撷取装置的焦点位置上以撷取较为清晰的影像，如此将限制自动光学检测系统的应用。

举例而言，请参照图1，利用自动光学检测系统检测布料12时，由于布料的纺织端(如图1所示的左侧)正在进行纺织而沿着撷取影像方向往复移动，因此布料将偏离影像撷取装置的焦点而无法取得清晰的影像。为了取得清晰的影像，设置影像撷取装置11的位置只好远离布料12的纺织端，使得布料12能够平稳地置于影像撷取装置11的焦点位置。然而，由于设置影像撷取装置11的位置远离布料12的纺织端，因此当发现布料12存在缺陷时，将产生较多的废料。

综上所述，提出一种待测物于检测过程中偏离焦点仍可检测出缺陷的自动光学检测系统便是目前极需努力的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动光学检测系统以及方法，其是于一单位时间内撷取多个不同景深的待测物测量值，并将多个测量值平均或从其中选择准焦的测量值与一参考值比较以判断是否存在缺陷，藉以克服待测物于检测过程中偏离焦点而无法撷取到清晰影像的问题。

根据本发明一方面的一种自动光学检测系统包含一影像撷取模块、一数据处理单元以及一比较单元。影像撷取模块用以于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值。数据处理单元与影像撷取模块电性连接，用以接收多个测量值，并输出一比较值。比较单元与数据处理单元电性连接，用以将比较值与一参考值比较以判断待测物是否存在缺陷。

根据本发明另一方面的一种自动光学检测方法包含：以一影像撷取模块于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值；将单位时间内的多个测量值平均或选择单位时间内的多个测量值中的一准焦测量值作为一比较值，其中准焦测量值为单位时间内的多个测量值中最接近影像撷取模块的焦点的测量值；以及将比较值与一参考值比较以判断待测物是否存在缺陷。

根据本发明又一方面的一种自动光学检测方法包含：以一影像撷取模块于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值；依序选择多个单位时间内的一准焦测量值组成一扫描影像，其中准焦测量值为单位时间内的多个测量值中最接近影像撷取模块的焦点的测量值；将扫描影像与一参考影像比较，以判断待测物是否存在缺陷。

本发明的有益技术效果是：本发明的自动光学检测系统以及自动光学检测方法是于一单位时间内撷取多个不同景深的待测物测量值，并将多个测量值平均或从其中选择准焦的测量值与一参考值比较以判断是否存在缺陷。因此，本发明的系统以及方法可以克服待测物于检测过程中偏离焦点而无法撷取到清晰影像的问题。换言之，待测物通过影像撷取模块时可以忍容较大的震动而仍能检出缺陷并避免误判。就检测布料而言，可以较早检测出缺陷以避免产生过多的废料。

附图说明

以下通过具体实施例配合附图详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效，其中：

图1为显示现有的自动光学检测系统应用于布料检测的示意图。

图2为显示本发明一实施例的自动光学检测系统应用于布料检测的示意图。

图3a为显示一影像撷取装置与待测物的相对位置的示意图。

图3b为显示多个影像撷取装置与待测物的相对位置的示意图。

图4a为显示影像撷取装置与待测物的相对位置以及单位时间内多个不同景深的测量值的示意图。

图4b为显示影像撷取模块连续撷取的多个测量值的示意图。

图5a以及图5b为显示具有缺陷的待测物的单位时间内多个不同景深的测量值的示意图。

图6为显示本发明一实施例的自动光学检测方法的流程图。

图7为显示本发明另一实施例的自动光学检测方法的流程图。

具体实施方式

请参照图2，本发明的一实施例的自动光学检测系统2包含一影像撷取模块21、一数据处理单元22以及一比较单元23。影像撷取模块21用以于一单位时间内撷取一待测物30的多个不同景深的测量值。于一实施例中，影像撷取模块21可包含电荷耦合元件(Charge Coupled Device，CCD)、互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)传感器或接触式影像传感器(Contact Image Sensor，CIS)。数据处理单元22与影像撷取模块21电性连接。数据处理单元22接收影像撷取模块21所输出的多个测量值，经运算处理后输出一比较值。比较单元23与数据处理单元22电性连接。比较单元23用以将数据处理单元22所输出的比较值与一参考值比较以判断待测物30是否存在缺陷。

于一实施例中，请参照图3a，影像撷取模块21仅包含一影像撷取装置21a。假设影像撷取装置21a的焦点落在位置F2，因此，当待测物30置于位置F2时，影像撷取装置21a可撷取到较为清晰的影像，例如亮度较低。当待测物30移动至位置F1、F3时，如图2所示，由于待测物20偏离影像撷取装置21a的焦点，因此影像撷取装置21a所撷取到的影像较为模糊，例如亮度较高。

或者，请参照图3b，影像撷取模块21包含多个影像撷取装置21a、21b、21c。假设影像撷取装置21a、21b、21c的焦点分别落在位置F1、F2、F3，因此，当待测物30置于位置F1、F2、F3其中之一时，影像撷取装置21a、21b、21c其中之一将可撷取到较为清晰的影像，其余影像撷取装置则撷取到较为模糊的影像。如图3b所示，待测物30置于位置F2，影像撷取装置21b撷取到较为清晰的影像，而影像撷取装置21a、21c撷取到较为模糊的影像。

数据处理单元22可将影像撷取模块21于单位时间内所撷取到的多个测量值平均，或是从其中选择准焦的测量值作为比较值输出。所谓“准焦测量值”是指影像撷取模块21于单位时间内所撷取到的多个测量值中最接近影像撷取模块21的焦点的测量值。需注意的是，采用不同的测量值或经不同的运算处理，数据处理单元可选择单位时间内的多个测量值中的最小值或最大值作为准焦测量值。

请参照图4a，以待测物30为一布料为例作说明，但不限于此。纬线32以上下交错的方式织于经线31之间。由于影像撷取模块21撷取测量值的频率远高于织布的速度，因此影像撷取模块21在布料的每一经线31位置可撷取到多个不同景深的测量值，其中接近影像撷取模块21焦点的亮度较低，远离影像撷取模块21焦点的亮度较高。如此即产生图4a下方的时间与测量值的关系图。每一单位时间即是指影像撷取模块21在每一经线31位置撷取特定数量的测量值所需的时间。单位时间的长短可能因影像撷取模块21所包含的影像撷取装置的个数而有变动。数据处理单元22即可将在每一经线31位置所撷取的多个亮度值平均，或是选择亮度最低者作为比较值。

举例而言，影像撷取模块21连续撷取布料的测量值如图4b所示。图中每一长条代表影像撷取模块21撷取一次的测量值，其中填满斜线的测量值42代表纺织时飞梭遮蔽照明光线所造成的阴影。测量值41a、41b分别代表影像撷取模块21在布料的不同经线31位置正常撷取到的测量值。因此，数据处理单元22以测量值42为边界，选择区间Y的多个测量值41b作为影像撷取模块21在布料的经线31位置所撷取到的测量值(亦即单位时间内所撷取的测量值)，进而进行平均或从中选择准焦测量值。需注意的是，检测不同表面特征的待测物时，划分单位时间的方法可能有所不同。此外，区间Y内正常撷取的测量值41b以及飞梭遮蔽照明光线时的测量值42的数量会因为取样频率不同有所增减，因此，后续准焦测量值的选择或平均处理亦应相对应改变。

于一实施例中，自动光学检测系统包含一传感器(未图标)，其与数据处理单元22电性连接。传感器可检测待测物30与影像撷取模块21的相对位置并输出一检测信号。举例而言，传感器可为红外线传感器或影像撷取装置。在待测物30通过影像撷取模块的焦点时，传感器即输出检测信号，以作为数据处理单元选择准焦测量值的依据。

请继续参考图4a，比较单元23将数据处理单元22所输出的比较值与一参考值Ref比较，当比较值偏离参考值Ref超过一设定值时即可判断为缺陷。举例而言，请参照图5a，经线31b并入经线31a的位置，使得影像撷取模块21在经线31a位置所撷取到的多个亮度值中的准焦测量值小于参考值Ref。比较单元23即可判断经线31a的位置存在缺陷。或者，将影像撷取模块21在经线31a位置所撷取到的多个亮度值平均亦将小于一参考平均值，比较单元23即可判断经线31a的位置存在缺陷。另外，经线31c的位置有油污等异物50时，影像撷取模块21在经线31c位置所撷取到的多个亮度值中的准焦测量值亦将小于参考值Ref。比较单元23即可判断经线31c的位置存在缺陷。

请参照图5b，经线31d的位置发生断线时，亦即不存在经线31d，此时影像撷取模块21在经线31d位置所撷取到的多个亮度值中的准焦测量值将大于参考值Ref。比较单元23即可判断经线31d的位置存在缺陷。

于一实施例中，参考值Ref可事先撷取多个合格待测物的测量值，经统计分析后产生，再设定于本发明的自动光学检测系统中。于一实施例中，待测物为均一或周期性的影像时，本发明的自动光学检测系统亦能够以前一单位时间内的比较值作为参考值Ref，以作为后续比较的基础。

于一实施例中，数据处理单元22可依序选择每一单位时间内的准焦测量值组成一扫描影像作其它应用。例如，比较单元23可将数据处理单元22所产生的扫描影像与一参考影像比较，藉以判断待测物上复杂的图案是否存在缺陷，或者进一步判断缺陷的种类。

请参照图6，说明本发明的一实施例的自动光学检测方法。首先，以一影像撷取模块于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值(S61)。接着，将单位时间内的多个测量值平均或选择单位时间内的多个测量值中的一准焦测量值作为一比较值(S62)。最后，将比较值与一参考值比较以判断待测物是否存在缺陷(S63)。上述步骤的详细说明已如前所述，在此不再赘述。

请参照图7，说明本发明的另一实施例的自动光学检测方法。首先，以一影像撷取模块于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值(S71)。接着，依序选择多个单位时间内的一准焦测量值组成一扫描影像(S72)。最后，将扫描影像与一参考影像比较，以判断待测物是否存在缺陷(S73)。上述步骤的详细说明已如前所述，在此不再赘述。

综合上述，本发明的自动光学检测系统以及自动光学检测方法是于一单位时间内撷取多个不同景深的待测物测量值，并将多个测量值平均或从其中选择准焦的测量值与一参考值比较以判断是否存在缺陷。因此，本发明的系统以及方法可以克服待测物于检测过程中偏离焦点而无法撷取到清晰影像的问题。换言之，待测物通过影像撷取模块时可以忍容较大的震动而仍能检出缺陷并避免误判。就检测布料而言，可以较早检测出缺陷以避免产生过多的废料。

以上所述的实施例仅是为说明本发明的技术思想及特点，其目的在使熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，当不能以其限定本发明的专利范围，即凡是根据本发明所揭示的精神所作的均等变化或修饰，仍应涵盖在本发明的专利范围内。

Claims (22)

1.一种自动光学检测系统，其特征在于，包含：

一影像撷取模块，其用以于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值；

一数据处理单元，其与该影像撷取模块电性连接，用以接收该多个测量值，并输出一比较值；以及

一比较单元，其与该数据处理单元电性连接，用以将该比较值与一参考值比较以判断该待测物是否存在缺陷。

2.根据权利要求1所述的自动光学检测系统，其特征在于，该数据处理单元将该单位时间内的该多个测量值平均以作为该比较值。

3.根据权利要求1所述的自动光学检测系统，其特征在于，该数据处理单元选择该单位时间内的该多个测量值中的一准焦测量值作为该比较值，其中该准焦测量值为该单位时间内的该多个测量值中最接近该影像撷取模块的焦点的测量值。

4.根据权利要求3所述的自动光学检测系统，其特征在于，该准焦测量值为该单位时间内的该多个测量值中的最小值或最大值。

5.根据权利要求3所述的自动光学检测系统，其特征在于，还包含：

一传感器，其与该数据处理单元电性连接，该传感器用以检测该待测物与该影像撷取模块的相对位置并输出一检测信号，该数据处理单元依据该检测信号选择该准焦测量值。

6.根据权利要求1所述的自动光学检测系统，其特征在于，该影像撷取模块包含一影像撷取装置，该影像撷取装置于该单位时间内多次撷取该待测物的该测量值。

7.根据权利要求1所述的自动光学检测系统，其特征在于，该影像撷取模块包含多个不同焦点的影像撷取装置。

8.根据权利要求1所述的自动光学检测系统，其特征在于，该影像撷取模块包含该电荷耦合元件、互补式金属氧化物半导体传感器或接触式影像传感器。

9.根据权利要求1所述的自动光学检测系统，其特征在于，该参考值为人工设定或为前一该单位时间内的该比较值。

10.根据权利要求1所述的自动光学检测系统，其特征在于，该数据处理单元依序选择每一该单位时间内的该准焦测量值组成一扫描影像。

11.根据权利要求10所述的自动光学检测系统，其特征在于，该比较单元将该扫描影像与一参考影像比较，以判断该待测物是否存在缺陷。

12.一种自动光学检测方法，其特征在于，包含：

以一影像撷取模块于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值；

将该单位时间内的该多个测量值平均或选择该单位时间内的该多个测量值中的一准焦测量值作为一比较值，其中该准焦测量值为该单位时间内的该多个测量值中最接近该影像撷取模块的焦点的测量值；以及

将该比较值与一参考值比较以判断该待测物是否存在缺陷。

13.根据权利要求12所述的自动光学检测方法，其特征在于，该准焦测量值为该单位时间内的该多个测量值中的最小值或最大值。

14.根据权利要求12所述的自动光学检测方法，其特征在于，该准焦测量值是利用一传感器检测该待测物最接近该影像撷取模块的焦点时所撷取的该测量值。

15.根据权利要求12所述的自动光学检测方法，其特征在于，该影像撷取模块包含一影像撷取装置，该影像撷取装置于该单位时间内多次撷取该待测物的该测量值。

16.根据权利要求12所述的自动光学检测方法，其特征在于，该影像撷取模块包含多个不同焦点的影像撷取装置。

17.根据权利要求12所述的自动光学检测方法，其特征在于，该参考值为人工设定或为前一该单位时间内的该比较值。

18.一种自动光学检测方法，其特征在于，包含：

以一影像撷取模块于一单位时间内撷取一待测物的多个不同景深的测量值；

依序选择多个该单位时间内的一准焦测量值组成一扫描影像，其中该准焦测量值为该单位时间内的该多个测量值中最接近该影像撷取模块的焦点的测量值；以及

将该扫描影像与一参考影像比较，以判断该待测物是否存在缺陷。

19.根据权利要求18所述的自动光学检测方法，其特征在于，该准焦测量值为该单位时间内的该多个测量值中的最小值或最大值。

20.根据权利要求18所述的自动光学检测方法，其特征在于，该准焦测量值是利用一传感器检测该待测物最接近该影像撷取模块的焦点时所撷取的该测量值。

21.根据权利要求18所述的自动光学检测方法，其特征在于，该影像撷取模块包含一影像撷取装置，该影像撷取装置于该单位时间内多次撷取该待测物的测量值。

22.根据权利要求18所述的自动光学检测方法，其特征在于，该影像撷取模块包含多个不同焦点的影像撷取装置。

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