TWI413755B - 圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統 - Google Patents

Description

圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統

本發明係關於一種檢測系統，特別是一種適用於圓鋸片之偏轉公差檢測的非接觸式自動化光學檢測系統。

隨著工業產品的精密化，切削刀具的精密度已經是愈來愈重要的課題。圓鋸片(Circular saw blades)是進行材料切割時不可或缺的重要刀具，其可廣泛地運用於各種加工產業。圓鋸片的徑向偏轉量(Amount of radial runout)與軸向偏轉量(Amount of axial runout)過大時，會導致圓鋸片每一刀刃的切削量與磨耗程度不均勻，使得圓鋸片的切削品質和耐用度不佳。圓鋸片製造廠在進行產品的品管工作時，必須針對圓鋸片成品的徑向偏轉公差(Radial runout tolerance)與軸向偏轉公差(Axial runout tolerance)進行檢測，以確保圓鋸片產品可以達到理想的切削品質和耐用度。

徑向偏轉量之定義為：圓鋸片旋轉時，每一刀刃之頂端(刀尖)的徑向位置之間的最大相對偏差值；徑向位置係為刀刃之頂端(刀尖)沿圓鋸片之徑向相對於某一基準所測得的位置。徑向偏轉公差依照圓鋸片尺寸大小的不同，通常訂在±0.03 mm(毫米)至±0.06 mm的範圍內。

軸向偏轉公差之定義為：圓鋸片旋轉時，每一刀刃在同一側之邊界的軸向位置之間的最大相對偏差值。軸向位置係為刀刃邊界沿圓鋸片之軸向相對於某一基準所測得的位置。軸向偏轉公差依照圓鋸片尺寸大小的不同，通常訂在±0.03 mm至±0.08 mm的範圍內。

傳統的圓鋸片偏轉公差檢測方式為使用量錶(Dial indicator)等量具。在進行檢測時，係將量錶的探頭沿徑向或軸向接觸刀刃後旋轉圓鋸片，量錶指示的相對變化量即可換算出圓鋸片的徑向偏轉量或軸向偏轉量，進而評估徑向偏轉量或軸向偏轉量是否在所訂的公差範圍內。然而，此一方法不僅缺乏效率，也常因接觸式的檢測，而造成量錶探頭的表面磨損，以產生檢測時的誤差。

鑒於以上的問題，本發明係提出一種圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，用以檢測圓鋸片的徑向偏轉公差與軸向偏轉公差。圓鋸片包括多個刀刃，每一刀刃具有刀側與刀背。

圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統包括轉動機構、第一光學檢測模組、第二光學檢測模組、平移構件與計算機裝置。轉動機構係用以旋轉圓鋸片。第一光學檢測模組係用以擷取每一刀刃之刀側的刀側影像。第二光學檢測模組係用以擷取每一刀刃之刀背的刀背影像。計算機裝置係致動轉動機構以使圓鋸片旋轉，並致動第一光學檢測模組在圓鋸片旋轉時擷取每一刀刃的刀側影像。計算機裝置係依據刀側影像執行一徑向位置計算程序，以得到一徑向偏轉量。

此外，計算機裝置係致動轉動機構以使圓鋸片旋轉，並致動第二光學檢測模組在圓鋸片旋轉時擷取每一刀刃的刀背影像。計算機裝置係依據刀背影像執行一軸向位置計算程序，以得到一軸向偏轉量。

藉由本發明所提出之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，係可利用非接觸式的光學檢測方式以解決以往利用接觸式量錶檢測時所產生的缺點。

以下在實施方式中係進一步詳細說明本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。

請參照『第1A圖』、『第1B圖』與『第1C圖』，『第1A圖』與『第1B圖』係為本發明所提出的圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統的側視圖，『第1C圖』係為本發明所提出的圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統的俯視圖。圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統係用以檢測偏轉量(Amount of runout)，偏轉量包括徑向偏轉量與軸向偏轉量。

圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統包括基座10、轉動機構20、平移構件30、支撐架40、第一光學檢測模組50與第二光學檢測模組60。

轉動機構20設置於基座10。轉動機構20係用以承載且固定圓鋸片70，並且提供一旋轉動力予圓鋸片70。

平移構件30設置於基座10，且支撐架40、第一光學檢測模組50與第二光學檢測模組60的部分元件設置於平移構件30。平移構件30係用以相對於基座10於X軸的方向上進行平移，以使此圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統可檢測不同尺寸大小的 圓鋸片70。

支撐架40固定於平移構件30上，支撐架40可為但不限於一龍門式的支架。

第一光學檢測模組50固定於支撐架40上。第一光學檢測模組50用以檢測徑向偏轉量。

第二光學檢測模組60的部分元件固定於支撐架40上。第二光學檢測模組60用以檢測軸向偏轉量。

圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統各個部分的細部結構係茲說明如下。

請參照『第2A圖』，『第2A圖』係為轉動機構20之立體結構圖。轉動機構20包括主軸座21、運動機構22以及主軸夾具23。主軸座21設置於運動機構22與主軸夾具23之間。

請參照『第2B圖』，『第2B圖』係為轉動機構20之剖面結構圖。主軸座21包括二個側向支撐塊211、212、減速機轉接塊213以及主軸基座214。二個側向支撐塊211、212的一側連接於該基座10，該二個側向支撐塊211、212的另一側連接於主軸基座214，主軸基座214係具有一圓柱階梯通孔，減速機轉接塊213係一具有圓柱通孔並固接於主軸基座214之下方且置於二個側向支撐塊211、212之間。

運動機構22包括步進馬達221、減速機222以及聯軸器223，步進馬達221之轉軸與減速機222之輸入端相連接，減速機222之輸出端與聯軸器223相連接。減速機222之一端面係固接於減速機轉接塊213之下方。聯軸器223係置於減速機轉接塊213的 圓柱通孔中。

主軸夾具23包括主軸231、軸承232、軸承233、軸承鎖緊螺帽234、主軸頭螺絲235與襯套236。主軸231係透過軸承232與軸承233裝設於主軸基座214之圓柱階梯通孔中，軸承鎖緊螺帽234套鎖於主軸231上鄰近軸承232處並用以產生預壓(Preloading)於軸承232與軸承233之間以消除間隙，軸承232與軸承233可為但不限於以單列斜角滾珠軸承以背對背(Back-to-back)方式排列。主軸231之一端與聯軸器223相連接，使步進馬達221可帶動主軸231轉動。主軸231之另一端具有一圓鋸片承載部231a，檢測圓鋸片70時，圓鋸片70係可放置於圓鋸片承載部231a之上，並且由主軸頭螺絲235與襯套236來固定圓鋸片70。主軸231的軸向與Z軸的方向平行。

請參照『第3圖』，『第3圖』係為平移構件30之立體結構圖。平移構件30包括主結構體31、導螺桿32、滑動平台33以及手輪34。主結構體31連接固定於基座10。滑動平台33位於主結構體31之上方。導螺桿32與該滑動平台33之間係以螺旋運動對相結合，藉由手輪34旋轉帶動導螺桿32，可使滑動平台33相對於主結構體31在X軸的方向上產生平移運動。

請參照『第4圖』，『第4圖』係為支撐架40之立體結構圖。支撐架40包括底座41、左側板42、右側板43以及上支撐板44。底座41固定於滑動平台33。底座41的一表面具有二個凹槽，左側板42與右側板43則分別設置於底座41的凹槽。上支撐板44則固設於左側板42與右側板43之一側面。

請參照『第5圖』，『第5圖』係為第一光學檢測模組50之立體結構圖。第一光學檢測模組50包括第一影像感測元件51、第一鏡頭52、第一轉接塊53、雙軸微調滑台組件54、第一背光照明裝置55以及第一背光照明裝置支撐組件56。第一影像感測元件51係與第一鏡頭52之成像端相連接。第一影像感測元件51可為電荷耦合元件攝影機(Charge-coupled device camera，CCD camera)或是互補式金屬氧化層半導體攝影機(Complementary metal-oxide-semiconductor camera，CMOS camera)，並且可具有一個通用序列匯流排(Universal serial bus，USB)的連接介面。第一影像感測元件51的一側連接至第一轉接塊53，且第一轉接塊53固定於雙軸微調滑台組件54。雙軸微調滑台組件54設置於上支撐板44，藉由雙軸微調滑台組件54的調整，第一影像感測元件51與第一鏡頭52可相對於上支撐板44在Y軸與Z軸的方向移動。第一背光照明裝置55設置於第一背光照明裝置支撐組件56，第一背光照明裝置支撐組件56則分別設置於左側板42與右側板43。

第一鏡頭52的光軸與圓鋸片70的旋轉軸(主軸231的軸向)平行，且第一背光照明裝置55係對應設置於第一鏡頭52的可拍攝範圍，以提供光線照明。在進行圓鋸片70的檢測時，可藉由調整雙軸微調滑台組件54，以使圓鋸片70位於第一鏡頭52的可拍攝範圍內。

請參照『第6圖』，『第6圖』係為第二光學檢測模組60之立體結構圖。第二光學檢測模組60包括第二影像感測元件61、第 二鏡頭62、第二轉接板63、三軸微調滑台組件64、第二背光照明裝置65以及第二背光照明裝置支撐組件66。第二影像感測元件61係與第二鏡頭62之成像端相連接。第二影像感測元件61可為電荷耦合元件攝影機或是互補式金屬氧化層半導體攝影機，並且可具有一個通用序列匯流排的連接介面。第二影像感測元件61與第二鏡頭62經由第二轉接塊63連接至三軸微調滑台組件64。三軸微調滑台組件64固定於底座41。三軸微調滑台組件64係相對於底座41，可在X軸、Y軸與Z軸的方向上相對運動。第二背光照明裝置65係設置於第二背光照明裝置支撐組件66，第二背光照明裝置支撐組件66則連接於主軸座21之一側。

第二鏡頭62的光軸與圓鋸片70的旋轉軸(主軸231的軸向)垂直，且第二背光照明裝置65係對應設置於第二鏡頭62的可拍攝範圍，以提供光線照明。在進行圓鋸片70的檢測時，可藉由調整三軸微調滑台組件64，以使圓鋸片70位於第二鏡頭62的可拍攝範圍內。

請參照『第7圖』，『第7圖』係為校正用尺規80的立體結構圖。校正用尺規80包括精密圓盤81與校正直尺82。校正直尺82具有一直尺邊82a。直尺邊82a的延伸線，實質上會通過精密圓盤81的圓心。在進行檢測前，可先進行校正程序。進行校正程序時，係先將校正用尺規80放置於主軸231的圓鋸片承載部231a之上，然後旋緊主軸頭螺絲235以固鎖之。經由轉動機構20帶動校正用尺規80旋轉至適當位置，並以第一光學檢測模組50擷取校正直尺82之直尺邊82a的影像，並根據直尺邊82a於此影像中的邊緣 輪廓計算得出一基準軸82b。此準軸82b係做為檢測徑向偏轉量時之徑向參考軸，且較佳的是此基準軸82b與影像(畫素的排列方向)之縱向(垂直方向)相平行。

請參照『第8圖』，『第8圖』係為本發明之系統整合圖。本發明之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統係另包括一計算機裝置90及一附屬於運動機構22的運動控制模組95。計算機裝置90可為一外接的個人電腦，或是整合至基座10中的控制器。計算機裝置90係與運動控制模組95、第一光學檢測模組50以及第二光學檢測模組60電性連接。運動控制模組95係與運動機構22電性連接。計算機裝置90包括人機介面91、中央處理器模組92、記憶單元93、第一通用序列匯流排介面941與第二通用序列匯流排介面942。計算機裝置90可透過運動控制模組95中的運動控制單元951以及馬達驅動單元952來驅動運動機構22中的步進馬達221旋轉，步進馬達221經由減速機222以及聯軸器223帶動主軸231轉動，以使固定於主軸231上方之圓鋸片70轉動。第一光學檢測模組50的第一影像感測元件51與第二光學檢測模組60的第二影像感測元件61分別連接至計算機裝置90的第一通用序列匯流排介面941與第二通用序列匯流排介面942，以將影像資料傳送至計算機裝置90。計算機裝置90中可儲存人機介面91，此人機介面91可用來提供使用者輸入操作指令與顯示結果。中央處理器模組92用以執行徑向位置計算程序與軸向位置計算程序。記憶單元93用以儲存徑向位置計算程序與軸向位置計算程序。徑向位置計算程序與軸向位置計算程序詳細之流程與原理茲 說明如下。

請先參照『第9圖』，『第9圖』係為刀刃的外觀示意圖。每一個刀刃71包括一刀側72與一刀背74。

請參照『第10A圖』，『第10A圖』係為第一光學檢測模組擷取刀側影像的示意圖。第一光學檢測模組50係為背光源成像，因此刀側影像中會呈現圓鋸片70的實體為像素之灰階值較低的陰影部分，背景則為像素之灰階值較高的空白部分。

在進行檢測時，計算機裝置90會致動轉動機構20以使圓鋸片70旋轉，並致動第一光學檢測模組50在圓鋸片70旋轉時擷取每一個刀刃的刀側影像。計算機裝置90係對於每一個刀側影像執行徑向位置計算程序，以得到徑向偏轉量。

徑向位置計算程序可細分為初步定位子程序、邊緣偵測(Edge detection)子程序與精確定位子程序。

請參照『第10B圖』，『第10B圖』係為初步定位子程序中的示意圖。在初步定位子程序中，計算機裝置90可先判斷第一光學檢測模組50所擷取的影像是否為空白影像。當不是空白影像時，計算機裝置90可控制轉動機構20以使圓鋸片70進行順時針轉動，並且利用第一光學檢測模組50逐次擷取刀側影像，直到擷取的影像為空白影像為止。之後，計算機裝置90再控制轉動機構20以使圓鋸片70進行逆時針轉動，並且利用第一光學檢測模組50逐次擷取刀側影像，直到刀側影像的灰階值產生變化，並且灰階值的變化出現在所擷取影像的中央區域時，也就是刀刃位於刀側影像的中央區域時，即完成初步定位子程序。

此外，計算機裝置90可根據所擷取的影像中之灰階值的統計值進行判斷。舉例而言，計算機裝置90係計算影像中之灰階值的平均值，當平均值大於一臨界值時，即判斷刀刃位於刀側影像的中央區域。

請參照『第10C圖』與『第10D圖』，『第10C圖』與『第10D圖』係為邊緣偵測子程序的示意圖。在邊緣偵測子程序中，計算機裝置90對於第一光學檢測模組50擷取的影像，判斷兩個相鄰的像素之間的灰階值是否產生明顯的變化，以偵測刀刃的輪廓。計算機裝置90可對於刀側影像中每一行的像素執行邊緣偵測子程序，以得出多個邊緣點座標。計算機裝置90再從這些邊緣點中，取得一最高點P₁ 、一次高點P₂ 以及周圍的數個相鄰點P₃ 、P₄ ，並且再根據這些點的座標，利用一曲線擬合方法(Curve fitting method)，求出一擬合曲線L，並再根據擬合曲線L，計算出刀刃的擬合端點P_max 。其中，擬合端點P_max 之座標為擬合曲線L中的最高點，係代表刀刃在刀側影像中的一頂端位置，也就是刀刃之頂端(刀尖)的所在位置。上述邊緣偵測子程序所得到之擬合端點P_max 的影像定位解析度可達次像素(Subpixel)。

請參照『第10E圖』，『第10E圖』係為精確定位子程序的示意圖。在精確定位子程序中，計算機裝置90根據擬合端點P_max 、基準軸82b與圓鋸片70的一預設半徑(可為圓鋸片70的公稱半徑)，計算圓鋸片70的微調角度。基準軸82b係為校正程序中，利用校正用尺規80所校正而得到的。微調角度可用三角函數的原理進行計算，微調角度θsin^-1 (Δx/r)，其中Δx為擬合端點P_max 至基準軸82b的垂直距離，r為圓鋸片70的預設半徑。計算機裝置90可再根據微調角度0，控制轉動機構20，以調整圓鋸片70的一角位置。

計算機裝置90可重複進行邊緣偵測子程序與精確定位子程序，一直到垂直距離Δx小於一門檻值為止。當垂直距離Δx小於一門檻值時，即代表刀刃之頂端(刀尖)的位置與基準軸82b相當的接近。因此，計算機裝置90可根據擬合端點P_max ，計算刀刃之頂端於刀側影像中對應的徑向位置。

接著，計算機裝置90可控制轉動機構20旋轉圓鋸片70至下一個刀刃，並執行徑向位置計算程序。在對於每一個刀刃皆執行完徑向位置計算程序後，即可以得到多個徑向位置。計算機裝置90再在這些徑向位置中尋找一最高位置與一最低位置，並且計算最高位置與最低位置之間的差異，即可得到徑向偏轉量。

請參照『第11A圖』與『第11B圖』，『第11A圖』係為第二光學檢測模組擷取刀背影像的示意圖，『第11B圖』係為一刀背影像的示意圖。第二光學檢測模組60係為背光源成像，因此刀背影像中會呈現圓鋸片70的實體為像素之灰階值較低的陰影部分，背景則為像素之灰階值較高的空白部分。此外，刀背影像(畫素的排列方向)之縱向(垂直方向)與主軸231的軸向相平行。

計算機裝置90致動第二光學檢測模組60在圓鋸片70旋轉時擷取每一個刀刃的刀背影像，並且計算機裝置90係對於每一個刀背影像執行軸向位置計算程序，以得到軸向偏轉量。

軸向位置計算程序係可與徑向位置計算程序同時執行。當徑向位置計算程序完成精確定位子程序後，軸向位置計算程序係可對於刀背影像執行邊緣偵測子程序(類似『第10C圖』與『第10D圖』中所示之程序)，以求得刀刃在刀背影像中的上邊界輪廓邊緣點與下邊界輪廓邊緣點，並計算一上邊界擬合端點的座標與一下邊界擬合端點的座標。惟，在計算下邊界擬合端點時，計算機裝置90乃從刀背影像的下邊界輪廓邊緣點中取得一最低點、一次低點以及周圍的數個相鄰點，並且再根據這些點的座標，利用一曲線擬合方法，計算出下邊界擬合端點，其座標係為擬合曲線中的一最低點。上邊界擬合端點的座標與下邊界擬合端點的座標係分別為刀刃在刀背影像中的上邊界軸向位置與下邊界軸向位置。

同樣地，在對於每一個刀刃皆執行完軸向位置計算程序後，計算機裝置90即可以得到多個上邊界軸向位置與下邊界軸向位置。計算機裝置90在這些上邊界軸向位置中尋找一最高位置與一最低位置，並且計算最高位置與最低位置之間的差異，即可得到上邊界軸向偏轉量。同理，計算機裝置90在這些下邊界軸向位置中尋找一最高位置與一最低位置，並且計算最高位置與最低位置之間的差異，即可得到下邊界軸向偏轉量。

為驗證本發明所提出的圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，以下分別利用上述實施例所開發的雛型機台對二個不同樣本進行實驗。第一個樣本為外徑100 mm、厚度2.5 mm、刀刃數為10的圓鋸片70。第二個樣本為外徑200 mm、厚度2.5 mm、刀刃數為20的圓鋸片70。此實驗係對於同一個樣本重複進行十次檢測。

『表一』所列為第一個樣本之徑向偏轉量的檢測結果，其中徑向偏轉量的平均值為26.22 μm(微米)，重現性為±1.22 μm；重現性的定義為正/負三倍的標準差。『表二』所列為第一個樣本之軸向偏轉量的檢測結果，其中上邊界軸向偏轉量的平均值為52.83 μm，重現性為±1.85 μm，下邊界軸向偏轉量的平均值為40.73 μm，重現性為±1.11 μm。

『表三』所列為第二個樣本之徑向偏轉量的檢測結果，其中徑向偏轉量的平均值為41.74 μm，重現性為±0.89 μm。『表四』所列為第二個樣本之軸向偏轉量的檢測結果，其中上邊界軸向偏轉量的平均值為108.84 μm，重現性為±1.95 μm，下邊界軸向偏轉量的平均值為133.27 μm，重現性為±1.77 μm。由此可知，本系統的檢測重現性可達±2 μm以內。

綜合以上所述，本發明所提出之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，係可利用非接觸式的光學檢測方式以解決以往利用接觸式量錶檢測時所產生的缺點。並且，利用自動控制步進馬達，係可進行自動化的檢測，因而大幅增加檢測的效率。此外，此圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統係可用來檢測不同尺寸大小的圓鋸片，故可具有高度的使用上的彈性。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

10．．．基座

20．．．轉動機構

21．．．主軸座

211、212．．．側向支撐塊

213．．．減速機轉接塊

214．．．主軸基座

22．．．運動機構

221．．．步進馬達

222．．．減速機

223．．．聯軸器

23．．．主軸夾具

231．．．主軸

231a．．．圓鋸片承載部

232．．．軸承

233．．．軸承

234．．．軸承鎖緊螺帽

235．．．主軸頭螺絲

236．．．襯套

30．．．平移構件

31．．．主結構體

32．．．導螺桿

33．．．滑動平台

34．．．手輪

40．．．支撐架

41．．．底座

42．．．左側板

43．．．右側板

44．．．上支撐板

50．．．第一光學檢測模組

51．．．第一影像感測元件

52．．．第一鏡頭

53．．．第一轉接塊

54．．．雙軸微調滑台組件

55．．．第一背光照明裝置

56．．．第一背光照明裝置支撐組件

60．．．第二光學檢測模組

61．．．第二影像感測元件

62．．．第二鏡頭

63．．．第二轉接塊

64．．．三軸微調滑台組件

65．．．第二背光照明裝置

66．．．第二背光照明裝置支撐組件

70．．．圓鋸片

71．．．刀刃

72．．．刀側

74．．．刀背

80．．．校正用尺規

81．．．精密圓盤

82．．．校正直尺

82a．．．直尺邊

82b．．．基準軸

90．．．計算機裝置

91．．．人機介面

92．．．中央處理器模組

93．．．記憶單元

941．．．第一通用序列匯流排介面

942．．．第二通用序列匯流排介面

95．．．運動控制模組

951．．．運動控制單元

952．．．馬達驅動單元

L．．．擬合曲線

P₁ ．．．最高點

P₂ ．．．次高點

P₃ 、P₄ ．．．相鄰點

P_max ．．．擬合端點

r．．．預設半徑

Δx．．．垂直距離

θ．．．微調角度

『第1A圖』與『第1B圖』係為本發明所提出的圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統的立體結構示意圖；

『第1C圖』係為本發明所提出『第1B圖』的圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統的俯視圖；

『第2A圖』係為本發明之轉動機構之立體結構圖；

『第2B圖』係為本發明之轉動機構之剖面結構圖；

『第3圖』係為本發明之平移構件之立體結構圖；

『第4圖』係為本發明之支撐架之立體結構圖；

『第5圖』係為本發明之第一光學檢測模組之立體結構圖；

『第6圖』係為本發明之第二光學檢測模組之立體結構圖；

『第7圖』係為本發明之校正用尺規之立體結構圖；

『第8圖』係為本發明之系統整合圖；

『第9圖』係為本發明之刀刃的外觀示意圖；

『第10A圖』係為本發明之第一光學檢測模組擷取刀側影像的示意圖；

『第10B圖』係為本發明之初步定位子程序中的示意圖；

『第10C圖』與『第10D圖』係為本發明之邊緣偵測子程序的示意圖；

『第10E圖』係為本發明之精確定位子程序的示意圖；

『第11A圖』係為本發明之第二光學檢測模組擷取刀背影像的示意圖；以及

『第11B圖』係為本發明之刀背影像的示意圖。

10．．．基座

20．．．轉動機構

30．．．平移構件

40．．．支撐架

50．．．第一光學檢測模組

60．．．第二光學檢測模組

70．．．圓鋸片

Claims (7)

1. 一種圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，用以檢測一圓鋸片的一偏轉量，該偏轉量包括一徑向偏轉量與一軸向偏轉量，該圓鋸片包括多個刀刃，每一該刀刃具有一刀側與一刀背，該偏轉公差自動化光學檢測系統包括：一基座；一轉動機構，設置於該基座，係用以旋轉該圓鋸片；一平移構件，設置於該基座，係用以相對於該基座於一軸向進行平移；一第一光學檢測模組，設置於該平移構件，係用以擷取每一該刀刃的該刀側，以得到一刀側影像；一第二光學檢測模組，係用以擷取每一該刀刃的該刀背，以得到一刀背影像；以及一計算機裝置，致動該轉動機構以使該圓鋸片旋轉，並致動該第一光學檢測模組與該第二光學檢測模組在該圓鋸片旋轉時擷取每一該刀刃的該刀側影像與該刀背影像，該計算機裝置依據該些刀側影像執行一徑向位置計算程序與依據該些刀背影像執行一軸向位置計算程序，該徑向位置計算程序包括：一初步定位子程序，係以該計算機裝置控制該轉動機構，使該圓鋸片進行轉動，並且利用該第一光學檢測模組逐次擷取該刀側影像，直到判斷該刀刃位於該刀側影像的一中央區域為止；一邊緣偵測子程序，係以該計算機裝置偵測該刀側影 像中每一行的多個像素，以得出多個邊緣點，並根據該些邊緣點的座標得出一擬合曲線，再根據該擬合曲線中的一最高點得出一擬合端點，該擬合端點為該刀刃在該刀側影像中的一頂端位置；以及一精確定位子程序，係以該計算機裝置根據該擬合端點至一基準軸的一垂直距離△x與該圓鋸片的一預設半徑r，計算一微調角度θsin^-1 (△x/r)，且該計算機裝置根據該微調角度θ，控制該轉動機構，以調整該圓鋸片的一角位置；其中，該計算機裝置重複執行該邊緣偵測子程序與該精確定位子程序，直到該刀側影像中的該擬合端點至該基準軸的該垂直距離△x小於一門檻值為止，以得到該刀刃之該擬合端點在該刀側影像中對應的一徑向位置，且該計算機裝置對每一該刀刃皆執行該徑向位置計算程序，以得到每一該刀刃之該擬合端點對應的該徑向位置，該計算機裝置再根據該些徑向位置以得到該徑向偏轉量，並且該計算機裝置執行該軸向位置計算程序，該計算機裝置係對於該刀背影像中每一行的多個像素執行該邊緣偵測子程序，以得出多個邊緣點，並根據該些邊緣點的座標得出一上邊界擬合曲線與一下邊界擬合曲線，該計算機裝置再根據該上邊界擬合曲線中的一最高點得出一上邊界擬合端點，以及根據該下邊界擬合曲線中的一最低點得出一下邊界擬合端點，該上邊界擬合端點與該下邊界擬合端點分別為該刀刃在該刀背影像中的一上邊界軸向位置與一下邊界軸向位 置，且該計算機裝置對每一該刀刃皆執行該軸向位置計算程序，以得到每一該刀刃的該上邊界軸向位置與該下邊界軸向位置，該計算機裝置再根據該些上邊界軸向位置與該些下邊界軸向位置得到該軸向偏轉量。
2. 如請求項1所述之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，其中該平移構件包括一主結構體、一導螺桿、一滑動平台以及一手輪，該主結構體連接於該基座，該滑動平台位於該主結構體之上方，該導螺桿與該滑動平台之間係以一螺旋運動相對結合，藉由該手輪旋轉帶動該導螺桿，以使該滑動平台相對於該主結構體產生平移運動，該第一光學檢測模組係設置於該滑動平台。
3. 如請求項1所述之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，其中該轉動機構包括一運動機構與一主軸，該運動機構包括一步進馬達、一減速機以及一聯軸器，該步進馬達之一轉軸與該減速機之一輸入端相連接，該減速機之輸出端與該聯軸器相連接，該主軸之一端與該聯軸器相連接，該計算機裝置係透過一運動控制模組來控制該步進馬達，該步進馬達係帶動該主軸轉動，該主軸之另一端具有一圓鋸片承載部，該圓鋸片承載部用以承載該圓鋸片。
4. 如請求項3所述之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，另包括一校正用尺規，該校正用尺規包括一精密圓盤以及一校正直尺，該精密圓盤係設置於該轉動機構之該主軸上的該圓鋸片承載部，該第一光學檢測模組係根據該校正用尺規之一直尺邊 的影像取得該基準軸。
5. 如請求項1所述之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，其中該第一光學檢測模組包括一第一影像感測元件、一第一鏡頭與一第一背光照明裝置，該第一影像感測元件係電性連接至該計算機裝置，該第一鏡頭的一光軸與該圓鋸片的一旋轉軸平行，該第一背光照明裝置係對應設置於該第一鏡頭的可拍攝範圍。
6. 如請求項1所述之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，其中該第二光學檢測模組包括一第二影像感測元件、一第二鏡頭與一第二背光照明裝置，該第二影像感測元件與該第二鏡頭設置於該平移構件，該第二背光照明裝置設置於該轉動機構，該第二影像感測元件係電性連接至該計算機裝置，該第二鏡頭的一光軸與該圓鋸片的一旋轉軸垂直，該第二背光照明裝置係對應設置於該第二鏡頭的可拍攝範圍。
7. 如請求項1所述之圓鋸片之偏轉公差自動化光學檢測系統，其中該計算機裝置係在該徑向位置計算程序完成該精確定位子程序後，執行該軸向位置計算程序。