CN103575240A - 平整度检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种平整度检测装置，包括一承载平台、一发光模块、一光接收模块、一图像处理模块以及一比对模块。承载平台具有一平面，用以承载一待测物以及供一光线穿透。发光模块配置于承载平台中，并朝平面发出光线。光线由待测物靠近此平面的侧边与此平面间射出而产生一检测光。光接收模块位于承载平台的一侧，用以接收检测光，并产生一图像信号。图像处理模块用以处理图像信号，以测量待测物靠近此平面的侧边与平面间的一间隙高度。比对模块根据间隙高度与一标准值的比对结果，输出一检测信号，以判断间隙高度是否符合标准。

Description

平整度检测装置及其检测方法

技术领域

本发明是有关于一种平整度检测装置及其检测方法，且特别是有关于一种以光学图像信号判断待测工件的表面平整度的检测装置及其检测方法。

背景技术

在传统平整度的检测方法上，多是利用平台与间隙尺进行人工检测。其平整度检测方式过程为：先将待测物放置于一经过验证的基准平台上，然后操作人员利用标准规格的间隙尺，塞入待测物与平台之间的间隙以检验平整度是否合格。但是采用此方式检测待测物的平整度，受限于间隙尺的最小单位为0.1毫米(100微米)，故其精度一般只能达到0.1毫米，且检测过程需经由操作人员涉入判断，因此会有标准不一致的问题。此外，此方式为接触式的检测方式，即检测时待测物的表面需与间隙尺进行接触，而在检测过程中，难免发生碰撞与摩擦。如此，平台与间隙尺在长时间使用后其检测精度必然会下降，并且也可能使待测物的表面产生刮痕，进而影响表面质量。

发明内容

本发明是有关于一种平整度检测装置及其检测方法，通过间隙透光图像处理的方式来作为平整度检测的基准，并通过数值分析来计算待测物的下缘与承载平面之间的间隙高度，以判断平整度是否合格。

根据本发明的一方面，提出一种平整度检测装置，包括一承载平台、一发光模块、一光接收模块、一图像处理模块以及一比对模块。承载平台具有一平面，用以承载一待测物以及供一光线穿透。发光模块配置于承载平台中，用以发出此光线。此光线由待测物靠近此平面的侧边与此平面间射出而产生一检测光。光接收模块位于承载平台的一侧，用以接收检测光，并产生一图像信号。图像处理模块用以接收并处理图像信号，以测量待测物靠近此平面的侧边与平面间的一间隙高度。比对模块根据间隙高度与一标准值的比对结果，输出一检测信号，以判断间隙高度是否符合标准。

根据本发明的另一方面，提出一种平整度检测方法，包括下列步骤。将一待测物放置于一承载平台的平面上。使一光线由待测物靠近此平面的侧边与平面间射出而产生一检测光。对检测光进行一图像处理，以测量待测物靠近此平面的侧边与平面间的一间隙高度。根据间隙高度与一标准值的比对结果，产生一检测信号，以判断间隙高度是否符合标准。

为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示依照本发明一实施例的平整度检测装置的方块示意图。

图2绘示一实施例中承载平台的内部示意图。

图3绘示依照一实施例的调光方法的流程图。

图4绘示依照本发明一实施例的间隙光图像处理方法的流程图。

图5绘示间隙光图像的放大示意图。

[主要元件标号说明]

10：待测物              12：下缘(靠近平面的侧边)

100：平整度检测装置     110：承载平台

112：平面               114：侧壁

120：发光模块           122：发光元件

130：光接收模块         132：检测单元

140：图像处理模块       150：比对模块

160：调光模块           A～F：检测方向

L：光线                 M：亮纹信号

S1：基准线              T：检测光

P1、P2、P3：像素位置    G、G1、G2、G 3：间隙高度

(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)：坐标点

具体实施方式

本实施例的平整度检测装置及其检测方法，是将待测物放置于承载平台上，承载平台内具有发光模块朝待测物投射光线，光线会经由待测物与承载平台间的狭缝中透出，再由光接收模块接收而产生图像信号，图像信号经由图像处理模块处理后，可用以计算待测物的下缘(侧边)与承载平面之间的间隙高度，并以间隙高度与一标准值进行比对。若比对结果显示间隙高度大于标准值，则判定为不合格，若间隙高度小于标准值，则判定为合格，以作为平整度检测的依据。本实施例的检测装置采用非接触式测量，不会刮伤待测物，且为标准化自动检测流程并根据比对结果自动判断是否符合标准，故能提高精度(可达0.01毫米以下)、效率(检测时间小于1.5秒/片)及准确率，以节省人力及成本，还能避免人为因素而造成标准不一致的问题。

以下是提出各种实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。

第一实施例

请参照图1及图2，其中图1绘示依照本发明一实施例的平整度检测装置的方块示意图，图2绘示一实施例中承载平台的内部示意图。在图1中，平整度检测装置100包括一承载平台110、一发光模块120、一光接收模块130、一图像处理模块140以及一比对模块150。承载平台110具有一平面112，用以承载一待测物10以及供一光线L穿透。此平面112包括一透光部，例如是一中空部、透明玻璃或压克力，其是作为平整度检测的基准面。承载平台110于平面112下方为一中空本体，用以放置发光模块120，例如为发光二极管阵列或其它发光元件122。如图2所示，例如以多个串联连接的发光二极管作为发光元件122，环绕于承载平台110的内部，并朝承载平台110的平面112直射发光，或者是朝侧壁114发光并通过反射将光线导向平面112，以使光线在各个方向上均匀发散。此外，通过四周均匀发散的发光模块120可避免强光/杂光干扰而影响检测的质量，并可同时在各个检测方向A～F上进行平整度检测，以提高效率。

在图1及图2中，光线L例如是经由直射或反射后朝平面112前进，并穿过平面112而到达待测物10的下缘12。需说明的是，下缘12是指待测物10靠近平面112的侧边，其位于下方，故以方向性定义为「下缘」，并非指特定的侧边。此时，一部分光线会经由待测物10的下缘12与平面112间有狭缝之处射出而产生一检测光T。检测光T射出的方向大略平行于平面112。此检测光T会被配置于检测方向A～F其中之一上的光接收模块130接收，并产生一图像信号。光接收模块130例如为一组图像感测器，其数量不限定为1个或多个，可依照实际情况增加或减少，例如6个图像感测器分别设置于不同检测方向A～F上。

在图1及图2中，图像处理模块140电性连接或无线连接光接收模块130，用以接收并处理图像信号，并以间隙光图像处理的方式来测量待测物10的下缘12与平面112间的一间隙高度G。在一实施例中，图像处理模块140接收并处理不同检测方向的图像信号。由于各个检测方向A～F上所得到的检测数值是不同的，本实施例可通过数值分析及运算比对来精确地得知各个检测方向A～F上的间隙高度是否符合标准。数值越大表示间隙高度G越大，数值越小表示间隙高度G越小。

举例来说，在一实施例中，图像处理模块140可连接至外部的比对模块150或以内建的方式将图像处理模块140与比对模块150集成为一检测单元132。当间隙高度G大于一预设的标准值时，比对模块150可根据比对结果发出一不合格检测信号，倘若间隙高度G小于预设的标准值时，比对模块150可根据比对结果发出一合格检测信号。此外，假设各个检测方向A～F中若有一个或多个间隙高度大于预设的标准值时，比对模块150亦可根据比对结果发出一不合格检测信号。

请参照图1，除了利用图像处理模块140进行间隙光图像处理之外，本实施例的平整度检测装置100还可包括一调光模块160，连接于比对模块150与发光模块120之间，用以调整发光模块120的亮度，以使图像处理模块140能在最适化图像条件下进行处理，以避免在过度曝光或亮度不足的情况下进行检测。调光机制是将一标准工件作为待测物10，放置在承载平台110上，且在标准工件的下缘12与平面112间的间隙高度为已知的条件下进行，并以已知的间隙高度做为调光时的标准值。

请参照图1及图3，其中图3绘示依照一实施例的调光方法的流程图。步骤S30为撷取图像，以进行间隙光的图像处理。步骤S32为进行数值分析，以计算待测物10的下缘12与平面112间的间隙高度。步骤S34为输入一间隙标准值于步骤S32，以进行步骤S36的运算比对。在步骤S36中，当间隙高度G与标准值之间的误差值相对于标准值小于一比值(例如小于1％)时，则判定发光模块120的亮度在理想状态下，如步骤S38。反之，倘若间隙高度G与标准值之间的误差值相对于标准值大于或等于一比值(例如大于1％)时，则进行步骤S40的调整亮度，并于调整亮度后，进行步骤S42的重新撷取图像。上述步骤S32、S36、S40、S42的循环可进行一次或多次，直到发光模块120的亮度在理想状态下为止。

接着，请参照图4及图5，其中图4绘示依照本发明一实施例的间隙光图像处理方法的流程图，图5绘示间隙光图像的放大示意图。步骤S50为撷取间隙光图像，步骤S52是根据图像信号中代表间隙高度的一亮纹信号M，搜寻亮纹信号M的下缘以作为一下方基准线S1。此下方基准线S1也就是对应图1中承载平台110的平面112的第一边缘所形成的参考线。步骤S53是决定第一个像素位置，例如P1，以开始进行数值运算。步骤S54是沿着垂直基准线S1的方向找出与亮纹信号M的上缘(也就是对应于靠近平面112的下缘12的第二边缘)相交的一坐标点，例如(X1,Y1)。步骤S55为计算坐标点与基准线S1之间的距离作为第一间隙高度G1。步骤S56是决定下一个像素位置，例如P2、P3，并回到步骤S54，重复步骤S54与步骤S55至少一次，以找出对应的坐标点，例如(X2,Y2)、(X3,Y3)，并计算各个坐标点与基准线S1之间的距离，以作为第二间隙高度G2与第三间隙高度G3，直到完成一区间内多个坐标点的测量为止，以计算区间的平均间隙高度。假设以10～30个像素为一个区间单位，先计算一坐标点到基准线S1之间的距离，再于基准线S1移动1～3个像素，以计算另一个坐标点到基准线S1之间的距离。待完成多个坐标点的测量之后，计算此些坐标点与基准线S1的平均距离。依此类推，待完成整个亮纹的测量之后，进行步骤S58，判断距离是否符合设定值。举例来说，判断最小间隙高度是否小于标准值、判断各个间隙高度是否分别小于标准值或判断各区间的间隙高度平均值是否小于标准值。在一实施例中，若判断的距离大于标准值，则判定为不合格，反之，倘若判断的距离小于标准值，则判定为合格。

综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (16)

1.一种平整度检测装置，包括：

一承载平台，具有一平面，用以承载一待测物以及供一光线穿透；

一发光模块，配置于该承载平台中，用以发出该光线，该光线由该待测物靠近该平面的侧边与该平面间射出而产生一检测光；

一光接收模块，位于该承载平台的一侧，用以接收该检测光，并产生一图像信号；以及

一图像处理模块，用以接收并处理该图像信号，以测量该待测物靠近该平面的侧边与该平面间的一间隙高度，该图像处理模块连接一比对模块，该比对模块根据该间隙高度与一标准值的比对结果，输出一检测信号，以判断该间隙高度是否符合标准。

2.根据权利要求1所述的平整度检测装置，其中该待测物靠近该平面的侧边为该待测物的下缘。

3.根据权利要求1所述的平整度检测装置，其中该光接收模块接收该检测光的方向大略平行于该平面。

4.根据权利要求1所述的平整度检测装置，还包括一调光模块，连接于该比对模块与该发光模块之间，用以调整该发光模块的亮度。

5.根据权利要求4所述的平整度检测装置，其中当该待测物靠近该平面的侧边与该平面间的该间隙高度为一已知的间隙高度时，以该已知的间隙高度作为该标准值，且该调光模块根据该间隙高度与该标准值之间的误差值，调整该发光模块的亮度。

6.根据权利要求1所述的平整度检测装置，其中该图像处理模块根据该图像信号中代表该间隙高度的一亮纹信号，搜寻该亮纹信号对应该平面的第一边缘以作为一基准线，再沿着垂直该基准线的方向找出与该亮纹信号对应该侧边的第二边缘相交的一坐标点，并计算该坐标点与该基准线之间的距离作为该间隙高度。

7.根据权利要求6所述的平整度检测装置，其中该亮纹信号对应该平面的第一边缘为该亮纹信号的下缘，该亮纹信号对应该侧边的第二边缘为该亮纹信号的上缘。

8.根据权利要求6所述的平整度检测装置，其中该图像处理模块根据一区间中多个坐标点与该基准线之间的距离，计算该区间的平均间隙高度。

9.根据权利要求1所述的平整度检测装置，其中该发光模块包括多个发光元件，该多个发光元件环绕于该承载平台的内部，并朝该承载平台的该平面直射发光，或者是朝侧壁发光并通过反射将光线导向该平面。

10.一种平整度检测方法，包括：

将一待测物放置于一承载平台的平面上；

使光线由该待测物靠近该平面的侧边与该平面间射出而产生一检测光；

对该检测光进行一图像处理，以测量该待测物靠近该平面的侧边与该平面间的一间隙高度；以及

根据该间隙高度与一标准值的比对结果，产生一检测信号，以判断该间隙高度是否符合标准。

11.根据权利要求10所述的平整度检测方法，其中该待测物靠近该平面的侧边为该待测物的下缘。

12.根据权利要求10所述的平整度检测方法，其中该检测光射出的方向大略平行于该平面。

13.根据权利要求10所述的平整度检测方法，其中当该待测物靠近该平面的侧边与该平面间的该间隙高度为一已知的间隙高度时，还包括以该已知的间隙高度作为该标准值，并根据该间隙高度与该标准值之间的一误差值，调整该检测光的亮度。

14.根据权利要求10所述的平整度检测方法，其中进行该图像处理包括根据一图像信号中代表该间隙高度的一亮纹信号，搜寻该亮纹信号对应该平面的第一边缘以作为一基准线，再沿着垂直该基准线的方向找出与该亮纹信号对应该侧边的第二边缘相交的一坐标点，以计算该坐标点与该基准线之间的距离作为该间隙高度。

15.根据权利要求14所述的平整度检测方法，其中该亮纹信号对应该平面的第一边缘为该亮纹信号的下缘，该亮纹信号对应该侧边的第二边缘为该亮纹信号的上缘。

16.根据权利要求14所述的平整度检测方法，其中进行该图像处理包括根据一区间中多个坐标点与该基准线之间的距离，计算该区间的平均间隙高度。

Images