TW202119019A

TW202119019A - 外觀取像裝置及包含其的外觀檢測裝置

Info

Publication number: TW202119019A
Application number: TW108140159A
Authority: TW
Inventors: 劉冠麟
Original assignee: 華碩電腦股份有限公司
Priority date: 2019-11-05
Filing date: 2019-11-05
Publication date: 2021-05-16
Also published as: JP2021076569A; US20210136266A1; US11575814B2

Abstract

本案揭露一種外觀取像裝置，包含一影像擷取元件及N個發光模組。影像擷取元件用以擷取一待測工件之外觀影像。N個發光模組係環設於影擷取元件之外圍，用以被輪替點亮，且N≥4。其中，當N個發光模組的至少其中之一被點亮時，影像擷取元件擷取待測工件之外觀影像。

Description

外觀取像裝置及包含其的外觀檢測裝置

本案係有關一種外觀取像裝置。

在待檢測產品進行外觀瑕疵檢查時，由於待檢測產品本身為易反光之材質，所以在拍攝影像時會存在反光之問題，導致拍攝出來的影像無法看清楚細節。再者，有些外觀瑕疵需要以各種不同的反光角度去嘗試才能看到，所以目前檢測方式就是以大量的人工時間從各種不同的角度，反覆觀看來做檢視再做出判斷，相當耗費時間及人力，且檢測效率無法提升。

本案提供一種外觀取像裝置，包含一影像擷取元件及N個發光模組。影像擷取元件用以擷取一待測工件之外觀影像。N個發光模組係環設於影擷取元件之外圍，用以被輪替點亮，且N≥4。其中，當N個發光模組的至少其中之一被點亮時，影像擷取元件擷取待測工件之外觀影像。

本案另外提供一種外觀檢測裝置，包含至少二外觀取像裝置係沿一方向並排設置。每一外觀取像裝置包含一影像擷取元件及N個發光模組，其中影像擷取元件用以擷取一待測工件之外觀影像，N個發光模組係環設於影擷取元件之外圍，用以被輪替點亮，且N≥4，當N個發光模組的至少其中之一被點亮時，影像擷取元件擷取待測工件之外觀影像。

綜上所述，本案提供一種外觀取像裝置及包含其的外觀檢測裝置，其係藉由複數個發光模組之輪替點亮搭配影像擷取元件之協同作用，提供完整的外觀影像，以提供後續運算取得清晰的最終影像，並有效利用最終影像進行自動瑕疵檢測，進而解決先前技術採用人工檢視之該等缺失。

請參閱圖1所示，一外觀取像裝置10包含一影像擷取元件12及N個發光模組，其中N≥4且為偶數，在此實施例中係以N等於4為例，即4個發光模組14、16、18、20，但不以此為限。影像擷取元件12用來擷取一待測工件之外觀影像。發光模組14、16、18、20係環設於影擷取元件12之外圍，且發光模組14、16、18、20係排列成矩形，每一發光模組14、16、18、20皆可以產生一均勻的光源，當發光模組14、16、18、20的至少其中之一被點亮時，影像擷取元件12擷取待測工件46(如圖4所示)之外觀影像。在一實施例中，當發光模組14、16、18、20被輪替點亮時，影像擷取元件12配合被輪替點亮的發光模組14、16、18、20分別擷取待測工件的待測區域之外觀影像。在一實施例中，外觀取像裝置10更包含一承載平板26，使影像擷取元件12及其周圍之發光模組14、16、18、20均設置於此承載平板26表面上。

在一實施例中，影像擷取元件12係為一照相機或攝影機。發光模組14、16、18、20係可由複數個發光二極體（LED）或是燈管所組成。

請同時參閱圖1及圖2所示，影像擷取元件12及發光模組14、16、18、20係電性連接至一處理器28，處理器28控制發光模組14、16、18、20輪替點亮並控制影像擷取元件12配合被輪替點亮的發光模組14、16、18、20分別擷取待測工件之外觀影像。

在一實施例中，處理器28可利用系統單晶片（SoC）、微控制器（MCU）、中央處理器（CPU）或是特殊應用積體電路（ASIC）等來實現。在一實施例中，處理器28為桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或智慧型手機的處理器。

請同時參閱圖1～4所示，外觀檢測裝置40包含外觀取像裝置10、一雙軸移動機構42及一移動平台44。處理器28電性連接雙軸移動機構42及移動平台44，以分別控制雙軸移動機構42及移動平台44的作動。外觀取像裝置10設置於雙軸移動機構42上，以利用雙軸移動機構42帶動外觀取像裝置10沿第一方向(例如:X軸方向)左右移動以及沿第二方向(例如:Z軸方向)上下移動，其中，雙軸移動機構42帶動外觀取像裝置10沿Z軸方向上下移動時，可以藉由外觀取像裝置10的上下移動來調整發光模組14、16、18、20所發出的光覆蓋待測工件46的範圍。在外觀取像裝置10下方則設置移動平台44，在移動平台44上可放置一待測工件46，以利用移動平台44帶動待測工件46沿第三方向(即，Y軸方向)前後移動。如此，藉由雙軸移動機構42以及移動平台44的協同作用，可以進行三軸的相對移動，使外觀取像裝置10位於待測工件46上方，以進行影像拍攝。

請參閱圖1～4所示，當雙軸移動機構42帶動外觀取像裝置10以及移動平台44帶動待測工件46移動至檢測位置時，外觀取像裝置10恰好位於待測工件46之待測區域上方。接著，處理器28開始控制發光模組14、16、18、20輪替點亮發光並控制影像擷取元件12配合被輪替點亮的發光模組14、16、18、20分別擷取待測工件46的待測區域的外觀影像。詳言之，當處理器28控制發光模組14發光照射待測工件46時，影像擷取元件12拍攝到第一外觀影像；當處理器28控制發光模組16發光照射待測工件46時，影像擷取元件12拍攝到第二外觀影像；當處理器28控制發光模組18發光照射待測工件46時，影像擷取元件12拍攝到第三外觀影像；當處理器28控制發光模組20發光照射待測工件46時，影像擷取元件12拍攝到第四外觀影像。其中，若有N個發光模組14、16、18、20，影像擷取元件12就可以取得待測工件46之同一位置的至少N張外觀影像，在此實施例中N等於4。

在取得此至少N張外觀影像（即，第一外觀影像～第四外觀影像）之後，處理器28從此至少N張外觀影像中取得每一畫素位置的至少N個畫素。換言之，處理器28在第一外觀影像～第四外觀影像中的相同畫素位置分別取得一個畫素，因為有四張外觀影像，所以相同畫素位置會有四個畫素。接著，處理器28再依據此至少N個畫素及一運算程序取得每一畫素位置的最佳畫素色彩，以產生一最終影像。其中，在此運算程序中，處理器28先依據這四個畫素之亮度進行排序(例如：由最亮的像素排到最暗的像素)，捨去最暗和最亮的畫素，並取中間亮度之該些畫素的色彩（RGB）的平均值作為所對應的畫素位置的最佳畫素色彩，依此類推，即可以前述方式得到所有畫素位置的最佳畫素色彩，進而得到一張清晰的最終影像。由於此最終影像係由四張外觀影像中計算出來的最佳畫素色彩所組成的，所以最終影像實為一清晰的影像，若待測工件46上有瑕疵存在，此瑕疵會非常清楚呈現在最終影像上，故在後續電腦（處理器）判斷分析上，可以非常輕易的根據最終影像自動完成外觀瑕疵檢測。

在一實施例中，處理器28可以選擇性控制發光模組14、16、18、20輪替發光，每一次拍攝時可以選擇只開啟其中一個或多個發光模組14、16、18、20等之任意組合，可依實際檢測時之需求而定。

在另一實施例中，外觀取像裝置中10之發光模組14、16、18、20亦可排列成圓形，請參閱圖5所示，發光模組14、16、18、20係位於承載平板26上，且環設於影像擷取元件12之周圍，每一發光模組14、16、18、20係為一圓弧狀，使發光模組14、16、18、20排列成一圓形，影像擷取元件12係配合發光模組14、16、18、20輪替點亮而分別擷取待測工件的待測區域之外觀影像，詳細之作動則與前述實施例相同，故可參照前面說明，於此不再贅述。

在一實施例中，外觀檢測裝置更包含有至少二外觀取像裝置，至少二外觀取像裝置係沿一方向並排設置在承載平板上。請同時參閱圖4及圖6所示，在此係以三組外觀取像裝置22、22’、22”為例，但不限於此數量，外觀取像裝置22、22’、22”係用以分別取得同一待測工件46上不同的待測區域的外觀影像，且處理器28更可以選擇性控制外觀取像裝置22、22’、22”同時點亮同側的發光模組(例如：同時點亮發光模組14、14’、14”或同時點亮發光模組18、18’、18”)，以提高檢測效率。在承載平板26上沿同一方向並排設置有三組外觀取像裝置22、22’、22”，外觀取像裝置22包含影像擷取元件12及其外圍之發光模組14、16、18、20，發光模組14、16、18、20係排列成矩形。外觀取像裝置22’包含影像擷取元件12’及其外圍之發光模組14’、16’、18’、20’，發光模組14’、16’、18’、20’係排列成矩形。外觀取像裝置22”則包含影像擷取元件12”及其外圍之發光模組14”、16”、18”、20”，發光模組14”、16”、18”、20”係排列成矩形。在一實施例中，處理器28控制發光模組14、14’、14”同時發光照射待測工件46，此時影像擷取元件12、12’、12”各自拍攝到一外觀影像。接著，處理器28控制發光模組18、18’、18”同時發光照射待測工件46，此時影像擷取元件12、12’、12”各自拍攝到一外觀影像。再來，處理器28控制發光模組16、20”同時發光照射待測工件46，此時影像擷取元件12、12”各自拍攝到一外觀影像。接著，處理器28控制發光模組20發光照射待測工件46，此時影像擷取元件12拍攝到一外觀影像，然後換發光模組16’發光照射待測工件46，此時影像擷取元件12’拍攝到一外觀影像。最後，處理器28控制發光模組20’發光照射待測工件46，此時影像擷取元件12’拍攝到一外觀影像，然後換發光模組16” 發光照射待測工件46，此時影像擷取元件12”拍攝到一外觀影像。如此一來，每一個影像擷取元件12、12’、12”各自都有拍攝到四張外觀影像，經過處理器28將每一個影像擷取元件12、12’、12”所拍攝到的四張外觀影像各自進行運算分析後，即可獲得分別對應待測工件46的不同待測區域的三張最終影像。

在一實施例中，為節省空間及發光模組數量，此些外觀取像裝置22、22’、22”中的任相鄰二外觀取像裝置之間的相鄰邊共用同一發光模組。請參閱圖7所示，在承載平板26上沿同一方向並排設置有三個外觀取像裝置22、22’、22”，外觀取像裝置22包含影像擷取元件12及其外圍之發光模組14、16、18、20，發光模組14、16、18、20係排列成矩形。外觀取像裝置22’與相鄰之外觀取像裝置22之間的相鄰邊係共用同一個發光模組20，此時外觀取像裝置22’包含影像擷取元件12’及其外圍之發光模組14’、20、18’、20’，發光模組14’、20、18’、20’係排列成矩形。外觀取像裝置22’與相鄰之外觀取像裝置22”之間的相鄰邊係共用同一個發光模組20’，此時外觀取像裝置22”則包含影像擷取元件12”及其外圍之發光模組14”、20’、18”、20”，發光模組14”、20’、18”、20”係排列成矩形。每一外觀取像裝置22、22’、22”亦各自利用各自的影像擷取元件12、12’、12”擷取影像並進行後續運算。詳細之作動係與前述圖6之實施例相同，故可參照前面說明，於此不再贅述。

在一實施例中，前面所述之圖6之實施例以及圖7之實施例皆是以三個外觀取像裝置為例，除此之外，外觀取像裝置的數量可以為二個或二個以上的任何數量，可視待測工件之尺寸大小而選擇適當數量的外觀取像裝置，且外觀檢測裝置之至少二外觀取像裝置可以縱向或橫向地裝設於雙軸移動機構上。

因此，本案提供一種外觀取像裝置及包含其的外觀檢測裝置，其係藉由複數個發光模組之輪替點亮搭配影像擷取元件之協同作用，提供完整的外觀影像，以提供後續運算取得清晰的最終影像，並有效利用最終影像進行自動瑕疵檢測。本案產生之最終影像可提供後續進行自動瑕疵檢測，並以電腦視覺檢測的方式取代人工檢視，故可解決先前技術採用人工檢視之該等缺失。

以上所述之實施例僅係為說明本案之技術思想及特點，其目的在使熟悉此項技術者能夠瞭解本案之內容並據以實施，當不能以之限定本案之專利範圍，即大凡依本案所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本案之申請專利範圍內。

10、22、22’、22”:外觀取像裝置 12、12’、12”:影像擷取元件 14、14’、14”:發光模組 16、16’、16”:發光模組 18、18’、18”:發光模組 20、20’、20”:發光模組 26:承載平板 28:處理器 40:外觀檢測裝置 42:雙軸移動機構 44:移動平台 46:待測工件

圖1為根據本案一實施例之外觀取像裝置的立體結構示意圖。圖2為根據本案一實施例之外觀檢測裝置的電路示意圖。圖3為根據本案一實施例之具有外觀取像裝置之外觀檢測裝置的結構示意圖。圖4為根據本案一實施例之外觀檢測裝置於檢測時的結構示意圖。圖5為根據本案另一實施例之外觀取像裝置的立體結構示意圖。圖6為根據本案再一實施例之外觀檢測裝置的局部結構示意圖。圖7為根據本案又一實施例之外觀檢測裝置的局部結構示意圖。

10:外觀取像裝置

12:影像擷取元件

14:發光模組

16:發光模組

18:發光模組

20:發光模組

26:承載平板

Claims

一種外觀取像裝置，包含：一影像擷取元件，用以擷取一待測工件之外觀影像；以及 N個發光模組，環設於該影像擷取元件之外圍，用以被輪替點亮，且該N≥4，其中，當該N個發光模組的至少其中之一被點亮時，該影像擷取元件擷取該待測工件之該外觀影像。
如請求項1所述之外觀取像裝置，其中該N係為偶數。
如請求項1所述之外觀取像裝置，其中該N個發光模組係排列成矩形或圓形。
如請求項1所述之外觀取像裝置，更包含一承載平板，該影像擷取元件及該N個發光模組位於該承載平板上。
如請求項1所述之外觀取像裝置，其中該影像擷取元件及該N個發光模組電性連接至一處理器，該處理器控制該N個發光模組輪替點亮並控制該影像擷取元件配合被輪替點亮的該N個發光模組分別擷取該外觀影像。
如請求項5所述之外觀取像裝置，其中當該外觀取像裝置被配置以朝向該待測工件之一待測區域時，該影像擷取元件擷取該待測工件之該待測區域的至少N張該外觀影像，該處理器從該至少N張外觀影像中取得每一畫素位置的至少N個畫素，並依據每一該畫素位置的該至少N個畫素及一運算程序計算出每一該畫素位置的最佳畫素色彩，以產生一最終影像。
如請求項6所述之外觀取像裝置，其中該運算程序更包含將每一該畫素位置的該至少N個畫素進行一亮度排序，並取具有中間亮度之該些畫素之色彩的平均值作為每一該畫素位置的該最佳畫素色彩。
一種外觀檢測裝置，包含：至少二外觀取像裝置，沿一方向並排設置，每一該些外觀取像裝置包含：一影像擷取元件，用以擷取一待測工件之外觀影像；以及 N個發光模組，其係環設於該影擷取元件之外圍，用以被輪替點亮，且該N≥4，其中當該N個發光模組的至少其中之一被點亮時，該影像擷取元件擷取對應該待測工件之該外觀影像。
如請求項8所述之外觀檢測裝置，其中該N係為偶數。
如請求項8所述之外觀檢測裝置，其中該N個發光模組係排列成矩形。
如請求項8所述之外觀檢測裝置，更包含一承載平板，該至少二外觀取像裝置位於該承載平板上。
如請求項8所述之外觀檢測裝置，其中該些外觀取像裝置中的任相鄰兩個外觀取像裝置間的相鄰邊係共用同一該發光模組。
如請求項8所述之外觀檢測裝置，其中每一該些外觀取像裝置之該影像擷取元件及該N個發光模組電性連接至一處理器，該處理器控制該N個發光二極體輪替點亮並控制該影像擷取元件分別擷取該外觀影像。
如請求項13所述之外觀檢測裝置，其中該處理器控制該些外觀取像裝置同時點亮同側的該發光模組，並同時控制該些外觀取像裝置的該影像擷取元件分別擷取該外觀影像。
如請求項13所述之外觀檢測裝置，其中該些外觀取像裝置被配置以個別朝向該待測工件之多個待測區域，每一該些外觀取像裝置的該影像擷取元件分別擷取所朝向之該待測區域的至少N張該外觀影像，該處理器從該至少N張外觀影像中選擇每一畫素位置的至少N個畫素，並依據每一該畫素位置的該至少N個畫素及一運算程序計算出每一該畫素位置的最佳畫素色彩，以產生一最終影像。
如請求項15所述之外觀檢測裝置，其中該運算程序更包含依據每一該畫素位置的該至少N個畫素的亮度進行排序，並取具有中間亮度之該些畫素之色彩的平均值作為每一該畫素位置的該最佳畫素色彩。