CN111473736B - 一种光学检测装置及其光学检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种光学检测装置及其光学检测方法。光学检测装置包括一光源发射器、一光学感测器以及一处理器。光源发射器依序发出两入射光至一薄膜。光学感测器接收入射光照射到薄膜后依序反射的两反射光。处理器依据两反射光计算薄膜与光学感测器之间的一第一距离与一第二距离，并且计算该第一距离与该第二距离的一变动量。当变动量大于或等于一阈值时，处理器判断薄膜的传送状况为正常。
Description
技术领域
本发明是关于一种光学检测装置及其光学检测方法，特别是关于一种用于检测薄膜的光学检测装置及其光学检测方法。
背景技术
在电子与光学领域中，经常需要使用薄膜材料来进行加工。然而，如果在对薄膜进行加工的过程中发生膜面断裂时，则会中断连续制造。如果能提早预防膜面断裂，即增加产能并可减少材料耗损，增加生产的效率以及良率。因此，需要一种光学检测装置及其光学检测方法，进而预测是否要发生膜面断裂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种光学检测装置及其光学检测方法，量测待测薄膜与光学检测装置之间的距离变化，针对拉力不平衡导致发生膜面断裂现象加以预防，进而预测是否要发生膜面断裂，提高生产的效率以及良率。
本发明的一实施例提供了一种光学检测装置，包括一光源发射器、一光学感测器以及一处理器。光源发射器依序发出两入射光至一薄膜。光学感测器接收入射光照射到薄膜后依序反射的两反射光。处理器依据两反射光计算薄膜与光学感测器之间的一第一距离与第二距离，并且计算第一距离与第二距离的一变动量。当变动量大于或等于一阈值时，处理器判断薄膜的传送状况为正常。
当变动量小于一阈值时，处理器判断第一距离与第二距离是否小于一预设距离。当第一距离与第二距离小于预设距离并且持续一预设时间时，处理器判断薄膜的传送状况为异常，并且光学检测装置发出一膜面断裂警示通知。当第一距离与第二距离小于预设距离、并且没有持续预设时间时，处理器判断薄膜的传送状况为正常。
当处理器判断第一距离与第二距离并未小于预设距离时，处理器判断第一距离与第二距离是否大于预设距离。当第一距离与第二距离大于预设距离并且持续预设时间时，处理器判断薄膜的传送状况为异常，并且光学检测装置发出一松脱警示通知。当距离大于预设距离、并且没有持续预设时间时，处理器判断薄膜的传送状况为正常。
在一实施例中，第一滚轮与第二滚轮是以一速度传送薄膜，并且预设时间与速度之间为反比关系。在另一实施例中，阈值为距离的20％至40％。此外，第一滚轮与第二滚轮之间的距离为D1，第一滚轮与第二滚轮的半径为D2，并且D1为D2的4.5倍至7倍。
本发明的另一实施例提供了一种光学检测方法，用于检测一薄膜，包括：依序发出一入射光至薄膜；接收入射光照射到薄膜后依序反射的两反射光；依据两反射光计算薄膜与光学感测器之间的一第一距离与一第二距离；以及计算第一距离与第二距离的一变动量，其中当变动量大于或等于一阈值时，判断薄膜的传送状况为正常。当变动量小于一阈值时，判断第一距离与第二距离是否小于一预设距离；以及当第一距离与第二距离小于预设距离并且持续一预设时间时，判断薄膜的传送状况为异常，并且发出一膜面断裂警示通知。
关于本发明其他附加的特征与优点，此领域的熟悉技术人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可根据本案实施方法中所揭露的光学检测装置及其光学检测方法。
附图说明
根据以下的详细说明并配合所附附图做完整揭露。应注意的是，根据本产业的一般操作，图示并未必按照比例绘制。事实上，可能任意的放大或缩小元件的尺寸，以做清楚的说明。
图1是显示根据本发明一实施例所述的光学检测装置、滚轮与薄膜的示意图；
图2A与图2B是显示根据本发明一实施例所述的光学检测装置的详细内部构造的示意图；
图3是显示根据本发明另一实施例所述的光学检测装置、滚轮与薄膜的示意图；
图4是显示根据本发明一实施例所述的光学检测方法的流程图。
【符号说明】
100～光学检测装置
101～光源发射器
102～薄膜
103～光学感测器
104～处理器
107～储存器
121～第一滚轮
122～第二滚轮
D1、DT～距离
DT1～第一距离
DT2～第二距离
D2～半径
L1～第一入射光
L2～第二入射光
R1～第一反射光
R2～第二反射光
S1、S2～信号
ΔDT～变动量
具体实施方式
以下的揭露内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的揭露内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本揭露书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下揭露书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
图1是显示根据本发明一实施例所述的光学检测装置100、第一滚轮121、第二滚轮122、以及薄膜102的示意图。第一滚轮121与第二滚轮122用以传送薄膜102。光学检测装置100可发出以及接收可见光，以量测薄膜102与光学检测装置100之间的距离DT。在本发明中，通过判断不同时间中薄膜102与光学检测装置100之间的距离DT变动量ΔDT，可监控薄膜102的压力，例如当薄膜102具有较大的压力时，会导致薄膜102的膜面上下跳动的情况不明显，即薄膜102与光学检测装置100之间的距离DT的变动量ΔDT过小，使得薄膜102有较高的发生膜面断裂风险。
在一实施例中，第一滚轮121与第二滚轮122之间的距离为D1，第一滚轮121与第二滚轮122的半径为D2，并且D1为D2的4.5倍至7倍。举例而言，第一滚轮121与第二滚轮122的半径D2为15cm至40cm；在本揭露较佳的实施例中，上述半径D2为25cm至30cm。第一滚轮121与第二滚轮122之间的距离D1为80cm至200cm；在本揭露较佳的实施例中，上述半径D1为140cm至180cm，但不限定于此。因此在一实施例中，距离D1为半径D2的4.5倍至7倍。
在一实施例中，薄膜102可为金属或非金属的薄膜材料、半导体材料、光学材料、有机材料或无机材料。在本揭露较佳的实施例中，薄膜102是包括光学材料，光学材料可包含一聚乙烯醇(PVA)树脂膜，其可通过皂化聚醋酸乙烯树脂制得。聚醋酸乙烯树脂的例子包括醋酸乙烯的单聚合物，即聚醋酸乙烯，以及醋酸乙烯的共聚合物和其他能与醋酸乙烯进行共聚合的单体。其他能与醋酸乙烯进行共聚合的单体的例子包括不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、正丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯)、烯烃(例如乙烯、丙烯、1-丁烯、2-甲丙烯)、乙烯醚(例如乙基乙烯醚、甲基乙烯醚、正丙基乙烯醚、异丙基乙烯醚)、不饱和磺酸(例如乙烯基磺酸、乙烯基磺酸钠)等。
在一实施例中，薄膜102为一单层或多层膜片，例如包含保护膜、相位差膜、增亮膜或其他对光学的增益、配向、补偿、转向、直交、扩散、保护、防粘、耐刮、抗眩、反射抑制、高折射率等有所助益的膜片；其中，保护膜的材料可例如是透明性、机械强度、热稳定性、水分阻隔性等优良的热可塑性树脂。热可塑性树脂可包括纤维素树脂(例如：三醋酸纤维素(Triacetate Cellulose,TAC)、二醋酸纤维素(Diacetate Cellulose,DAC))、丙烯酸树脂(例如：聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate),PMMA)、聚酯树脂(例如，聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二酯)、烯烃树脂、聚碳酸酯树脂、环烯烃树脂、定向拉伸性聚丙烯(Oriented-Polypropylene,OPP)、聚乙烯(Polyethylene,PE)、聚丙烯(Polypropylene,PP)、环烯烃聚合物(Cyclic OlefinPolymer,COP)、环烯烃共聚合物(Cyclic Olefin Copolymer,COC)、或上述的任意组合。除此之外，保护膜的材料还可例如是(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、丙烯酸胺基甲酸酯系、环氧系、聚硅氧系等热硬化性树脂或紫外线硬化型树脂。此外，亦可进一步对上述保护膜实行表面处理，例如，抗眩光处理、抗反射处理、硬涂处理、带电防止处理或抗污处理等详细而言，薄膜102可反射来自光学检测装置100的可见光。
图2A与图2B是显示根据本发明一实施例所述的光学检测装置100的详细内部构造的示意图。光学检测装置100包括一光源发射器101、一光学感测器103、一处理器104、一警报器106以及一储存器107。处理器104是耦接储存器107、光源发射器101、光学感测器103与警报器106，用以接收光学感测器103所感测的数据、存取储存器107的数据、以及触发警报器106。处理器104可包含数字信号处理器(digital signal processing,DSP)、微处理器(microcontroller,MCU)、一单一中央处理单元(central-processing unit,CPU)或者是关连于平行运算环境(parallel processing environment)的多个平行处理单元，用以执行操作系统、模块以及应用程序。
光源发射器101为LED光源、激光光源或其他光源。
光学感测器103为一种光学感测器，能够接收光信号，将光信号转换为像素等电信号，并且将电信号传送至处理器104以进行运算。举例而言，光学感测器103可包括有源像素传感器(APS)、CMOS图像传感器、感光耦合元件(CCD)、红外线感测元件、光感晶体管、或各种光学镜头等。再者，光学感测器103可为二维感光元件，也就是说，光学感测器103配合其他装置、机构或设备，以二维的方式依序取得薄膜102的部分子影像，最后集合全部的部分子影像而得到薄膜102的完整影像。在某一实施例中，光学感测器103具有较大的取像范围，可一次取得薄膜102的完整影像。
储存器107可用以储存光学接收器103所接收到的光学相关的量测数据与数据、以及储存用以判断薄膜102是否正常传送的基准数值(例如距离或时间等)。储存器107可包括随机存取记忆体(Random Access Memory,RAM)、只读记忆体(Read Only Memory,ROM)、快闪记忆体(Flash)、硬盘、软盘、磁性记忆体、光学盘片(Compact Disc,CD)、数字多功能影音光盘(Digital Video Disk,DVD)等。此外，警报器106可包括警报器、蜂鸣器、警示灯、闪光器、或声光喇叭等，用以提示薄膜102的异常状况，例如膜面断裂警示或是松脱警示。
处理器104可使用有线或无线的方式与储存器107、光源发射器101、光学感测器103以及警报器106进行连线并传送与接收各种信号。举例而言，处理器104是支援无线通讯协定以进行与储存器107、光源发射器101、光学感测器103之间的数据传输。举例而言，无线通讯的协定可包括GSM、GPRS、EDGE、UMTS、W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA、Bluetooth、NFC、WiFi、Wi-Fi Direct、WiMAX、LTE、LTE-A或TD-LTE等。
请参照图2A与图2B，光源发射器101依据来自处理器104的信号S1，使得光源发射器101在一时间间距下，依序发出第一入射光L1与第二入射光L2至薄膜102。然后，第一入射光L1与第二入射光L2依序被薄膜102所反射而分别产生第一反射光R1与第二反射光R2。最后，由光学感测器103感测第一反射光R1与第二反射光R2，处理器104可依据第一反射光R1与第二反射光R2而分别量测并计算出薄膜102与光学感测器100之间的距离，得到第一距离DT1以及第二距离DT2的数值，并且计算第一距离DT1以及第二距离DT2的变动量ΔDT，并评估前述距离大小的变化程度，其计算方式详述如下。
上述变动量ΔDT的计算方式为第一距离DT1以及第二距离DT2之间的差值，亦即评估上述两个距离的数值之间的差异程度。如果差值越大，表示变动量越ΔDT大。要注意的是，光源发射器101是依固定时间间距持续性的发出入射光，因此处理器104可持续性的计算第一距离DT1以及第二距离DT2的变动量ΔDT，用以监测薄膜102的传送状况是否正常。举例而言，上述入射光为可见光，其波长范围介于220微米(μm)与560微米(μm)之间，但不限定于此。
为了提高发出入射光以及感测反射光的准确度，本案的光学检测装置100可选择性配置其他光学元件(图未示)，例如透镜、极化片和相位补偿片等。在一实施例中，光源发射器101依序发出第一入射光L1与第二入射光L2，接着第一与第二入射光分别通过极化片与相位补偿片至薄膜102。然后，第一入射光L1与第二入射光L2依序被薄膜102所反射，并且通过透镜与检偏片，然后于光学感测器103分别形成第一影像与第二影像。
在一实施例中，处理器104依据反射光量测薄膜102与光学感测器103之间的距离及其变动量ΔDT。当变动量ΔDT大于或等于阈值时，处理器104判断薄膜102在第一滚轮121和第二滚轮122上的传送状况为正常。在一实施例中，薄膜102与光学感测器103之间的距离为2厘米(cm)至4.5厘米(cm)。在本揭露较佳的实施例中，上述距离为3厘米(cm)至3.5厘米(cm)。上述第一距离DT1以及第二距离DT2的变动量ΔDT的阈值为5毫米(mm)至10毫米(mm)。因此，阈值与上述距离的变动量(ΔDT)之间的比率为20％至40％。
当上述变动量ΔDT小于阈值时，处理器104判断该距离是否小于一预设距离。如果变动量ΔDT小于阈值，薄膜102具有较大的压力而导致膜面上下跳动的情况不明显，薄膜102有发生断裂的风险(亦即膜面断裂)。当上述距离小于预设距离，并且持续一预设时间时(亦即上述距离小于预设距离的期间超过一预设时间)，处理器104判断薄膜102的传送状况为异常、并且传送信号S2至警报器106，使得光学检测装置100发出一膜面断裂警示通知，以及早预防膜面断裂的发生并且提高生产效率。
此外，当上述距离小于该预设距离、并且没有持续该预设时间时，处理器104判断薄膜102的传送状况为正常，不需要发出警示通知。详细而言，第一滚轮121与第二滚轮122是以一速度传送薄膜102，并且预设时间与速度之间为反比关系。例如，光学检测装置100是以100米(m)为最小单位来检测薄膜102的压力与张力。当滚轮传送的速度为33米/秒(m/s)时，预设时间为4秒(s)至5秒(s)。当滚轮传送的速度增加为100米/秒(m/s)时，预设时间为1s至2s。再者，当上述检测的最小单位增加时，其预设时间也会等比例的增加。
在另一实施例中，当处理器104量测薄膜102与光学感测器103之间的距离并未小于预设距离时，处理器104判断上述距离是否大于预设距离。当上述距离大于预设距离并且持续预设时间时，表示薄膜102的压力或张力可能太小而有发生松脱的风险。因此，处理器104判断薄膜102的传送状况为异常，并且传送信号S2至警报器106，使得光学检测装置100发出一松脱警示通知以警示工厂的操作员。
再者，当薄膜102与光学感测器103之间的距离大于预设距离、并且没有持续预设时间时，表示薄膜102的压力或张力只是暂时发生变化，并未实质造成松脱或膜面断裂的风险。因此，处理器104判断薄膜102的传送状况为正常。
图3是显示根据本发明另一实施例所述的光学检测装置100、第一滚轮121、第二滚轮122、以及薄膜102的示意图。如图所示，第一滚轮121与第二滚轮122是沿着X方向(第一方向)配置用以传送薄膜102。光学检测装置100包括光源发射器101、光学感测器103、处理器104以及其他元件，其详细内容与功能如第2图所示，故此处不再赘述。
在本实施例中，光源发射器101所发出的入射光L1与第一方向之间的夹角θ约为40度至55度。在本揭露较佳的实施例中，上述距离为45度至50度。由此可知，反射光R1是沿着与第一方向垂直的Y方向(第二方向)并且被光学感测器103所接收与感测。此外，光学感测器103与第一滚轮121和第二滚轮之间的距离是相等的。换言之，光学感测器103是配置于第一滚轮121和第二滚轮的垂直平分线上。
通过本实施例中上述光学检测装置100与第一滚轮121、第二滚轮122之间的距离和方位配置关系，能够让光学感测器103更为精准检测到来自薄膜102的反射光，然后处理器104通过反射光量测薄膜102的距离与变化量DT以避免发生膜面断裂或松脱的情况。
图4是显示根据本发明一实施例所述的光学检测方法的流程图。在步骤S400，配置至少两个滚轮以传送薄膜102，并且发出入射光至薄膜102。在步骤S402，光学检测装置100接收入射光照射到薄膜102后所反射的反射光。然后在步骤S404，光学检测装置100依据反射光量测薄膜102与光学感测器103之间的距离。
接着，在步骤S406，处理器104计算上述距离的变动量ΔDT并且决定变动量ΔDT是否大于或等于阈值。如果变动量ΔDT大于或等于阈值，则执行步骤S408，处理器104判断薄膜102的传送状况为正常。如果变动量ΔDT小于阈值，则执行步骤S410，处理器104判断上述距离是否小于预设距离。
如果上述距离小于预设距离，则执行步骤S412，处理器104判断是否持续一预设时间。如果没有持续一预设时间，则执行步骤S408，处理器104判断薄膜102的传送状况为正常。如果持续一预设时间，则执行步骤S414，处理器104判断薄膜102的传送状况为异常，并且发出一膜面断裂警示通知。
再次回到步骤S410，如果上述距离并未小于预设距离，则执行步骤S416，处理器104判断上述距离是否大于预设距离。如果上述距离并未大于预设距离，则执行步骤S408，处理器104判断薄膜102的传送状况为正常。如果上述距离大于预设距离，则执行步骤S418，处理器104判断是否持续预设时间。
详细而言，如果没有持续一预设时间，则执行步骤S408，处理器104判断薄膜102的传送状况为正常。如果持续一预设时间，则执行步骤S420，处理器104判断薄膜102的传送状况为异常，并且发出一松脱警示通知。
在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如“第一”、“第二”、“第三”等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。本发明说明书中“耦接”一词是泛指各种直接或间接的电性连接方式。
本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (13)
1.一种光学检测装置，其特征在于，包括：
一光源发射器，依序发出两入射光至一薄膜；
一光学感测器，用以接收该入射光照射到该薄膜后依序反射的两反射光；以及
一处理器，用以依据该两反射光计算该薄膜与该光学感测器之间的一第一距离与一第二距离，并且计算该第一距离与该第二距离的一变动量，其中当该变动量大于或等于一阈值时，该处理器判断该薄膜的传送状况为正常。
2.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：当该变动量小于一阈值时，该处理器判断该第一距离与该第二距离是否小于一预设距离，其中当该第一距离与该第二距离小于该预设距离并且持续一预设时间时，该处理器判断该薄膜的该传送状况为异常，并且该光学检测装置发出一膜面断裂警示通知。
3.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于：当该处理器判断该第一距离与该第二距离并未小于该预设距离时，该处理器判断该第一距离与该第二距离是否大于该预设距离，其中当该第一距离与该第二距离大于该预设距离并且持续该预设时间时，该处理器判断该薄膜的该传送状况为异常，并且该光学检测装置发出一松脱警示通知。
4.根据权利要求3所述的光学检测装置，其特征在于：当该第一距离与该第二距离大于该预设距离、并且没有持续该预设时间时，该处理器判断该薄膜的该传送状况为正常。
5.根据权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于，还包括一第一滚轮与一第二滚轮是以一速度传送该薄膜，并且该预设时间与该速度之间为反比关系。
6.根据权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：该阈值为该第一距离与该第二距离的该变动量的20％至40％。
7.根据权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于：该第一滚轮与该第二滚轮之间的距离为D1，该第一滚轮与该第二滚轮的半径为D2，并且D1为D2的4.5倍至7倍。
8.根据权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，该第一滚轮与该第二滚轮122的一半径为15cm至40cm；或该第一滚轮与该第二滚轮之间的距离为80cm至200cm。
9.根据权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，该第一滚轮与该第二滚轮沿着一第一方向配置用以传送该薄膜，且该光源发射器的该入射光与该第一方向的夹角为40度至55度。
10.根据权利要求5所述的光学检测装置，其特征在于，该光学感测器配置于该第一滚轮与该第二滚轮的垂直平分线上。
11.一种光学检测方法，用于检测一薄膜，其特征在于，该光学检测方法包括：
依序发出两入射光至该薄膜；
接收该入射光照射到该薄膜后依序所反射的两反射光；
依据该两反射光计算该薄膜与光学感测器之间的一第一距离与一第二距离；以及
计算该第一距离与该第二距离的一变动量，其中当该变动量大于或等于一阈值时，判断该薄膜的传送状况为正常。
12.根据权利要求11所述的光学检测方法，其特征在于，还包括：
当该变动量小于一阈值时，判断该第一距离与该第二距离是否小于一预设距离；以及
当该第一距离与该第二距离小于该预设距离并且持续一预设时间时，判断该薄膜的该传送状况为异常，并且发出一膜面断裂警示通知。
13.根据权利要求12所述的光学检测方法，其特征在于，还包括：
当判断该第一距离与该第二距离并未小于该预设距离时，进一步判断该第一距离与该第二距离是否大于该预设距离；以及
当该第一距离与该第二距离大于该预设距离并且持续该预设时间时，判断该薄膜的该传送状况为异常，并且发出一松脱警示通知。
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