CN107024184A - 光学检测系统与应用其的光学检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光学检测系统包含平台、第一三维扫描装置、第二三维扫描装置、第一二维取像装置、第二二维取像装置、转向装置与运输装置。平台具有第一检测区、第二检测区、入料区、转向区与出料区。第一三维扫描装置与第一二维取像装置位于第一检测区。第二三维扫描装置与第二二维取像装置位于第二检测区。第一三维扫描装置与第二三维扫描装置量测待测物的三维形貌。第一二维取像装置与第二二维取像装置量测待测物的二维形貌。转向装置依序将位于转向区的待测物转向。运输装置将待测物于入料区、第一检测区、转向区、第二检测区与出料区之间移动。

Description

光学检测系统与应用其的光学检测方法

技术领域

本发明涉及一种光学检测系统。

背景技术

现今各式电子产品的设计愈趋复杂且小型化的趋势下，且在市场的大量需求下，许多业者都投入大量的人力、资金进行技术方面的研究。然而在工厂大量制造的同时，许多人为及制程上不可预期的因素所造成的缺陷机率也跟着增加，譬如特征尺寸的缺陷问题，都使产品品质无法同步大幅提高。

为确保电子产品元件的一致性，在电子产品元件的制造过程中都需要透过检测仪器进行品质的监控。然而在大量生产的情况下，如何保持快速且准备的检测，为目前业界欲改善的问题之一。

发明内容

本发明提供一种光学检测系统，包含平台、第一三维扫描装置、第二三维扫描装置、第一二维取像装置、第二二维取像装置、转向装置与运输装置。平台具有第一检测区、第二检测区、入料区、转向区与出料区。转向区位于第一检测区与第二检测区之间，第一检测区位于入料区与转向区之间，且第二检测区位于转向区与出料区之间。第一三维扫描装置与第二三维扫描装置分别位于第一检测区与第二检测区。第一三维扫描装置与第二三维扫描装置用以量测多个待测物的三维形貌。第一二维取像装置与第二二维取像装置分别位于第一检测区与第二检测区。第一二维取像装置与第二二维取像装置用以量测待测物的二维形貌。转向装置用以依序将位于转向区的待测物转向。运输装置用以将待测物于入料区、第一检测区、转向区、第二检测区与出料区之间移动。

更包含：一第一取放机构，连接该转向装置，该第一取向机构用以依序提取或置放位于该转向区的该些待测物；一第二取放机构，用以依序置放该些待测物于该入料区，其中该第一取放机构的置放动作与该第二取放机构的置放动作实质同步；以及一第三取放机构，用以依序提取于该出料区的该些待测物，其中该第一取放机构的提取动作与该第三取放机构的提取动作实质同步。

其中该第一二维取像装置置于该第一三维扫描装置与该转向区之间，且该第二三维扫描装置置于该第二二维取像装置与该转向区之间。

其中该第一三维扫描装置置于该第一二维取像装置与该转向区之间，且该第二二维取像装置置于该第二三维扫描装置与该转向区之间。

其中当该第一三维扫描装置扫描至少一该些待测物时，该运输装置同时移动该至少一待测物。

其中当该第一二维取像装置拍摄至少一该些待测物的影像时，该运输装置停止移动该至少一待测物。

其中该第一三维扫描装置与该第二三维扫描装置实质同步进行扫描动作。

其中该第一二维取像装置与该第二二维取像装置实质同步进行取像动作。

又，本发明提供一种光学检测方法，包含于第一检测区与第二检测区依时序检测多个待测物，其中检测每一待测物包含置放一待测物于入料区。当待测物离开入料区并进入第一检测区时，进行第一三维扫描动作与第一二维取像动作。当待测物离开第一检测区并进入转向区时，提取待测物后进行转向。将转向后的待测物置放回转向区。当转向后的待测物进入第二检测区时，进行第二三维扫描动作与第二二维取像动作。提取离开第二检测区的待测物。其中置放一待测物于入料区与将转向后的另一待测物置放回转向区的步骤实质同步，且提取位于转向区的一待测物与提取离开第二检测区的另一待测物的步骤实质同步。

其中于该第一检测区的步骤中，进行该第一三维扫描动作时，该待测物处于移动状态。

其中于该第一检测区的步骤中，进行该第一二维取像动作时，该待测物处于静止状态。

其中一该些待测物的该第一三维扫描动作与另一该些待测物的该第二三维扫描动作实质同步进行。

其中一该些待测物的该第一二维取像动作与另一该些待测物的该第二二维取像动作实质同步进行。

上述实施方式的光学检测系统可快速地达成大量待测物于不同方位时的三维形貌与二维影像的检测，因此可加快检测程序，降低检测的时间成本。

附图说明

图1为本发明一实施方式的光学检测系统与待测物的示意图。

图2A至图2J为本发明一实施方式的光学检测方法于各步骤的示意图。

图3为本发明另一实施方式的光学检测系统待测物的示意图。

符号说明：

110：平台 130：第二三维扫描装置

111：第一检测区 140：第一二维取像装置

113：第二检测区 150：第二二维取像装置

115：入料区 160：转向装置

117：转向区 170：运输装置

119：出料区 185、187、189：取放机构

120：第一三维扫描装置 900、900a、900b：待测物

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些常见惯用的结构与元件在图式中将以简单示意的方式绘示。

图1为本发明一实施方式的光学检测系统待测物900的示意图。光学检测系统包含平台110、第一三维扫描装置120、第二三维扫描装置130、第一二维取像装置140、第二二维取像装置150、转向装置160与运输装置170。平台110具有第一检测区111、第二检测区113、入料区115、转向区117与出料区119。转向区117位于第一检测区111与第二检测区113之间，第一检测区111位于入料区115与转向区117之间，且第二检测区113位于转向区117与出料区119之间。第一三维扫描装置120与第二三维扫描装置130分别位于第一检测区111与第二检测区113。第一三维扫描装置120与第二三维扫描装置130用以量测多个待测物900的三维形貌。第一二维取像装置140与第二二维取像装置150分别位于第一检测区111与第二检测区113。第一二维取像装置140与第二二维取像装置150用以量测待测物900的二维形貌。转向装置160用以依序将位于转向区117的待测物900转向。运输装置170用以将待测物900于入料区115、第一检测区111、转向区117、第二检测区113与出料区119之间移动。

本实施方式的光学检测系统可快速地达成大量待测物900于不同方位时的三维形貌与二维影像的检测。具体而言，当一待测物900自平台110的入料区115进入平台110的第一检测区111时，光学检测系统会检测此待测物900于一第一方位的三维形貌与二维影像。之后此待测物900接着进入平台110的转向区117，被转向装置160旋转一角度(例如90度)(即此待测物900由第一方位转为一第二方位)，接着进入平台110的第二检测区113。光学检测系统接着检测此待测物900于第二方位下的三维形貌与二维影像，完成后此待测物900便被移至平台110的出料区119，因此便完成此待测物900的检测。如此一来，只要此待测物900依序通过平台110的入料区115、第一检测区111、转向区117、第二检测区113与出料区119，光学检测系统即可快速地得到待测物900完整的外貌信息，后续便可再依实际需求取出所欲分析的信息，即可再对待测物900做进一步的特征分析。总而言之，因本实施方式的光学检测系统可于短时间内得到待测物900完整的外貌信息，因此可加快检测程序，降低检测的时间成本。

接下来仔细介绍上述的光学检测系统的光学检测方法，然而下述的光学检测方法不必然应用于上述的光学检测系统。在此为了方便起见，以上述的光学检测系统作为操作光学检测方法的例子。图2A至图2J为本发明一实施方式的光学检测方法于各步骤的示意图。在第2A至2J图中，是以图1的俯视方向绘示各步骤的流程。光学检测方法包含于第一检测区111与第二检测区113依时序检测多个待测物。请先一并参照图1与图2A。首先，置放待测物900a于入料区115。

待测物900a(以及上述的待测物900与后续提及的待测物900b、900c)可为电子装置壳体(例如手机壳体或电脑壳体)或电子装置元件，本发明不以此为限。待测物900a可以利用机械装置或者人工置放于入料区115，例如光学检测装置可更包含取放机构185，用以依序置放待测物900a(与后续提到的待测物900b)于入料区115。取放机构185可为机械手臂，以吸取或夹取的方式置放待测物900a，本发明不以此为限。另外，在第2A图中，待测物900a可处于第一方位，例如待测物900a可横向放置。

接着请一并参照图1与第2B图。待测物900a离开入料区115并进入第一检测区111。待测物900a例如可由运输装置170运输。运输装置170例如为输送带。在其他的实施方式中，运输装置170亦可为机械手臂，以抓取或推的方式移动待测物900a；或者也可为磁吸装置，以磁力吸附待测物900a，因此当磁吸装置移动时，待测物900a可一并移动。

接着，对待测物900a进行第一三维扫描动作。第一三维扫描动作是量测待测物900a于第一方位下的三维形貌。第一三维扫描动作可由第一三维扫描装置120实行。在一些实施方式中，第一三维扫描装置120可为雷射扫描装置。雷射扫描装置可包含多个雷射光源，分别位于不同位置，以不同角度(例如正向与侧向)扫描待测物900a的特征，例如高度、侧壁凹槽与/或位于侧壁的特征等。藉由接收自待测物900a反射的雷射光，可重组待测物900a的三维形貌。

当第一三维扫描装置120扫描待测物900a时，运输装置170同时移动待测物900a。换句话说，在进行第一三维扫描动作时，第一三维扫描装置120为固定不同，而运输装置170移动待测物900a，亦即待测物900a处于移动状态，因此第一三维扫描装置120可从头到尾对待测物900a进行扫描。然而第一三维扫描装置120并不以雷射扫描装置为限，基本上，只要能取得待测物900a的三维信息的装置与/或方法，皆在本发明的范畴中。

接着请一并参照图1与图2C。对待测物900a进行第一二维取像动作。第一二维取像动作是量测待测物900a于第一方位下的二维形貌。第一二维取像动作可由第一二维取像装置140实行。在一些实施方式中，第一二维取像装置140可为相机，以拍摄待测物900a影像的方式而得到二维形貌。

当第一二维取像装置140拍摄待测物900a的影像时，运输装置170停止移动待测物900a。换句话说，在进行第一二维取像动作时，第一二维取像装置140与待测物900a皆处于静止状态。在一些实施方式中，若第一二维取像装置140欲拍摄待测物900a不同位置的影像，则在第一二维取像装置140取完一次影像后，运输装置170微移待测物900a，直到第一二维取像装置140的视野对准待测物900a的另一位置后，运输装置170便停止移动待测物900a，以进行下一次的取像动作。在其他的实施方式中，第一二维取像装置140并不以相机为限，基本上，只要能取得待测物900a的二维信息的装置与/或方法，皆在本发明的范畴中。

接着请一并参照图1与图2D。待测物900a离开第一检测区111并进入转向区117。

接着请一并参照图1与图2E。待测物900a被提取并转向，使得待测物900a自第一方位转为第二方位(如第2E图所示的纵向)。光学检测系统更包含取放机构187，连接转向装置160。取放机构187用以依序提取或置放位于转向区117的待测物900a(以及后续提及的待测物900b、900c)。取放机构187与取放机构185可为相同的机构，例如机械手臂。当取放机构187提取待测物900a后，转向装置160转向待测物900a，使得待测物900a处于第二方位。

接着请一并参照图1与图2F。取放机构187将(转向后的)待测物900a置放回平台110的转向区117上。另一方面，取放机构185将另一待测物900b置放于平台110的入料区115上。在一些实施方式中，取放机构185的置放动作与取放机构187的置放动作实质同步。换言之，将转向后的待测物900a置放回转向区117与置放待测物900b于入料区115的该步骤实质同步。如此一来，可将二个置放动作于同一时段内完成，可缩短光学检测的时间。

应了解到，“实质”是用以修饰任何可些微变化的关系，但这种些微变化并不会改变其本质。举例来说，“取放机构185的置放动作与取放机构187的置放动作实质同步”，此一描述除了代表取放机构185与187的置放动作确实同步外，只要取放机构185与187的置放动作之间的时间重叠，取放机构185的置放动作可略早于或晚于取放机构185的置放动作。

接着请一并参照图1与图2G。待测物900a离开转向区117并进入第二检测区113，同时待测物900b离开入料区115并进入第一检测区111。接着，对待测物900a进行第二三维扫描动作，另一方面，对待测物900b进行第一三维扫描动作。第二三维扫描动作是量测待测物900a于第二方位下的三维形貌。第二三维扫描动作可由第二三维扫描装置130实行。在一些实施方式中，第二三维扫描装置130可为雷射扫描装置。

当第二三维扫描装置130扫描待测物900a时，运输装置170同时移动待测物900a。换句话说，在进行第二三维扫描动作时，第二三维扫描装置130是为固定不同，而运输装置170移动待测物900a，亦即待测物900a处于移动状态，因此第二三维扫描装置130可从头到尾对待测物900a进行扫描。然而第二三维扫描装置130并不以雷射扫描装置为限，基本上，只要能取得待测物900a的三维信息的装置与/或方法，皆在本发明的范畴中。

在一些实施方式中，第一三维扫描装置120该第二三维扫描装置130实质同步进行扫描动作。换言之，待测物900a的第二三维扫描动作与待测物900b的第一三维扫描动作实质同步进行。因在进行三维扫描时，待测物900a与900b皆处于移动状态，因此运输装置170可一并移动待测物900a与900b，如此一来不但可不需个别移动待测物900a与900b(其费时双倍时间)，且可于同一时间量测待测物900a与900b，以达节省检测时间的效果。

接着请一并参照图1与图2H。对待测物900a进行第二二维取像动作，另一方面，对待测物900b进行第一二维取像动作。第二二维取像动作是量测待测物900a于第二方位下的二维形貌。第一二维取像动作可由第二二维取像装置150实行。在一些实施方式中，第二二维取像装置150可为相机，以拍摄待测物900a影像的方式而得到二维形貌。

当第二二维取像装置150拍摄待测物900a的影像时，运输装置170停止移动待测物900a。换句话说，在进行第二二维取像动作时，第二二维取像装置150与待测物900a皆处于静止状态。在一些实施方式中，若第二二维取像装置150欲拍摄待测物900a不同位置的影像，则在第二二维取像装置150取完一次影像后，运输装置170微移待测物900a，直到第二二维取像装置150的视野对准待测物900a的另一位置后，运输装置170便停止移动待测物900a，以进行下一次的取像动作。在其他的实施方式中，第二二维取像装置150并不以相机为限，基本上，只要能取得待测物900a的二维信息的装置与/或方法，皆在本发明的范畴中。

在一些实施方式中，第一二维取像装置140与第二二维取像装置150实质同步进行取像动作。换言之，待测物900a的第二二维取像动作与待测物900b的第二二维取像动作实质同步进行。因在进行二维取像时，待测物900a与900b皆处于静止状态，因此运输装置170可停止运行，如此一来可于同一时间量测待测物900a与900b，以达节省检测时间的效果。

接着请一并参照图1与图2I。待测物900a离开第二检测区113后进入出料区119，另一方面，待测物900b离开第一检测区111后进入转向区117。此二动作可由运输装置170一并进行移动动作以完成。光学检测系统可更包含取放机构189，用以依序提取于出料区119的待测物900a与900b。进入出料区119的待测物900a已完成检测，因此取放机构189将待测物900a提取并带离光学检测系统。另一方面，待测物900b进入转向区117后由取放机构187提取以进行转向动作，因待测物900b后续的动作细节与图2E至图2J相同，因此便不再赘述。

在一些实施方式中，取放机构189的提取动作与取放机构187的提取动作实质同步。换言之，提取位于转向区117的待测物900b与提取离开第二检测区113(即位于出料区119)的待测物900a的步骤实质同步。如此一来，可将二个提取动作于同一时段内完成，可缩短光学检测的时间。

综合上述，每一待测物(900a、900b)在依序经过平台110的入料区115、第一检测区111、转向区117、第二检测区113与出料区119后即可完成全面的三维形貌与二维影像的检测。再加上，光学检测系统中有多项装置(动作)可实质同步进行(例如取放机构185与187的置放动作、取放机构187与189的提取动作、第一三维扫描装置120与第二三维扫描装置130的扫描动作，以及第一二维取像装置140与第二二维取像装置150的取像动作)，因此可大幅降低光学检测的时间。

请回到图1。在本实施方式中，第一二维取像装置140置于第一三维扫描装置120与转向区117之间，且第二三维扫描装置130置于第二二维取像装置150与转向区117之间。亦即光学检测系统先进行第一(第二)三维扫描动作再进行第一(第二)二维取像动作。然而光学检测系统并不以此种构造为限。

请参照图3，其为本发明另一实施方式的光学检测系统待测物900的示意图。在本实施方式中，第一三维扫描装置120置于第一二维取像装置140与转向区117之间，且第二二维取像装置150置于第二三维扫描装置130与转向区117之间。亦即光学检测系统先进行第一(第二)二维取像动作再进行第一(第二)三维扫描动作。至于本实施方式的其他细节因与图1相似，因此便不再赘述。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺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后附的权利要求书所界定的为准。

Claims (13)

1.一种光学检测系统，其特征在于，包含：

一平台，具有一第一检测区、一第二检测区、一入料区、一转向区与一出料区，其中该转向区位于该第一检测区与该第二检测区之间，该第一检测区位于该入料区与该转向区之间，且该第二检测区位于该转向区与该出料区之间；

一第一三维扫描装置与一第二三维扫描装置，分别位于该第一检测区与该第二检测区，其中该第一三维扫描装置与该第二三维扫描装置用以量测多个待测物的三维形貌；

一第一二维取像装置与一第二二维取像装置，分别位于该第一检测区与该第二检测区，其中该第一二维取像装置与该第二二维取像装置用以量测该些待测物的二维形貌；

一转向装置，用以依序将位于该转向区的该些待测物转向；以及

一运输装置，用以将该些待测物于该入料区、该第一检测区、该转向区、该第二检测区与该出料区之间移动。

2.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，更包含：

一第一取放机构，连接该转向装置，该第一取向机构用以依序提取或置放位于该转向区的该些待测物；

一第二取放机构，用以依序置放该些待测物于该入料区，其中该第一取放机构的置放动作与该第二取放机构的置放动作实质同步；以及

一第三取放机构，用以依序提取于该出料区的该些待测物，其中该第一取放机构的提取动作与该第三取放机构的提取动作实质同步。

3.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，其中该第一二维取像装置置于该第一三维扫描装置与该转向区之间，且该第二三维扫描装置置于该第二二维取像装置与该转向区之间。

4.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，其中该第一三维扫描装置置于该第一二维取像装置与该转向区之间，且该第二二维取像装置置于该第二三维扫描装置与该转向区之间。

5.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，其中当该第一三维扫描装置扫描至少一该些待测物时，该运输装置同时移动该至少一待测物。

6.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，其中当该第一二维取像装置拍摄至少一该些待测物的影像时，该运输装置停止移动该至少一待测物。

7.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，其中该第一三维扫描装置与该第二三维扫描装置实质同步进行扫描动作。

8.如权利要求1所述的光学检测系统，其特征在于，其中该第一二维取像装置与该第二二维取像装置实质同步进行取像动作。

9.一种光学检测方法，其特征在于，包含：

于一第一检测区与一第二检测区依时序检测多个待测物，其中检测每一该些待测物包含：

置放一的该些待测物于一入料区；

当该待测物离开该入料区并进入该第一检测区时，进行一第一三维扫描动作与一第一二维取像动作；

当该待测物离开该第一检测区并进入一转向区时，提取该待测物后进行转向；

将转向后的该待测物置放回该转向区；

当转向后的该待测物进入该第二检测区时，进行一第二三维扫描动作与一第二二维取像动作；以及

提取离开该第二检测区的该待测物，

其中置放一该些待测物于该入料区与将转向后的另一该些待测物置放回该转向区的该步骤实质同步，且提取位于该转向区的一该些待测物与提取离开该第二检测区的另一该些待测物的步骤实质同步。

10.如权利要求9所述的光学检测方法，其特征在于，其中于该第一检测区的步骤中，进行该第一三维扫描动作时，该待测物处于移动状态。

11.如权利要求9所述的光学检测方法，其特征在于，其中于该第一检测区的步骤中，进行该第一二维取像动作时，该待测物处于静止状态。

12.如权利要求9所述的光学检测方法，其特征在于，其中一该些待测物的该第一三维扫描动作与另一该些待测物的该第二三维扫描动作实质同步进行。

13.如权利要求9所述的光学检测方法，其特征在于，其中一该些待测物的该第一二维取像动作与另一该些待测物的该第二二维取像动作实质同步进行。