TWI431244B - Through hole measurement method - Google Patents

Description

貫孔量測方法

本發明是有關於一種量測方法，特別是指一種貫孔量測方法。

現有微小貫孔(一般定義孔徑在10~100μm之間的貫孔為微小貫孔)有以下二種測量方式：

1.三次元量床測量：以三次元量床的探測頭接觸微小貫孔內壁面各量測點後，換算得知微小貫孔的孔徑。此方式的缺點是受限於探測頭的尺寸，故無法量測孔徑尺寸小於探測頭的貫孔，另，此方式是接觸式量測，所以在實際量測時會因為探測頭觸及貫孔內壁面而造成刮傷。再者，三次元量床的儀器架設速度較慢、也無法直接對於加工中工件上的貫孔進行量測。

2.光學輪廓特徵化法：是以光學量測之後再搭配模擬的方式取得量測結果，因此量測到的結果是以模擬的方式呈現，並非貫孔內的實際狀況。

由上述說明可知，目前各種量測微小貫孔的方式都有其不易克服的缺點，而造成使用上的不便。所以，如何改善上述缺點而能夠簡單且正確地量測微小貫孔，一直是本技術領域者持續努力的重要目標。

因此，本發明之目的，即在提供一種建構成本低、操作簡單的貫孔量測方法。

於是，本發明貫孔量測方法，包含一架設步驟、一校準步驟、一實測步驟，以及一分析步驟。

該架設步驟是將一光源單元與一影像接收單元分別設置於一基準貫孔的相反兩側。

該校準步驟是令該光源單元發射一發散光束通過該基準貫孔，而使該發散光束通過該基準貫孔時，部分光被該基準貫孔內壁面一次反射後離開該貫孔，部分光則直接通過該基準貫孔，之後，以該影像接收單元接收被該基準貫孔內壁面一次反射後離開該基準貫孔的光和直接通過該基準貫孔的光於多數預定位置產生的多數基準干涉影像。

該實測步驟是將一貫穿深度與該基準貫孔相同的待測貫孔取代該基準貫孔，令該光源單元發射成發散的光束通過該待測貫孔，並以該影像接收單元接收被該待測貫孔內壁面一次反射後離開該貫孔的光和直接通過該待測貫孔的光於所述預定位置產生的多數實測干涉影像。

該分析步驟是將每一預定位置的所述基準干涉影像與所述實測干涉影像轉換為數位影像後再處理還原出多數基準干涉條紋及多數實測干涉影像，進而進行相減運算，，得到該待測貫孔內壁面相對該基準貫孔內壁面的變化量。

本發明的功效在於：藉由光束相互干涉所形成的干涉條紋，並以該基準貫孔的量測結果作為基準，進而能計算出該待測貫孔內壁面相對於該基準貫孔內壁面的變化量。藉此能實際量測貫孔內的狀態且快速地測量出該待測貫孔內壁面的平整度。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1與圖2，本發明貫孔量測方法的一較佳實施例，依序包含一架設步驟2、一校準步驟3、一實測步驟4，以及一分析步驟5，而可非接觸地量測微小貫孔，特別適用於孔徑在10~100μm之間，但不以此為限，深度與孔徑比不大於10的微小貫孔。

首先進行該架設步驟2，將一光源單元21與一影像接收單元22分別設置於一基準貫孔23的相反兩側。配合參閱圖3，在本較佳實施例中，該光源單元21包括一光源211，及一設於該光源211和該基準貫孔23之間的透鏡組合212，該透鏡組合212是由一凹透鏡2121，及一環圍該凹透鏡2121的楔形透鏡2122所構成。該影像接收單元22具有一電荷耦合元件221、二依序設置於該電荷耦合元件221和該基準貫孔23之間的聚光透鏡222、一電連接於該電荷耦合元件221的影像擷取器223、一電連接於該影像擷取器223的數位影像處理系統224，以及一電連接於該數位影像處理系統224的電腦225。

參閱圖1與圖2，接著進行該校準步驟3，令該光源單元21發射一發散光束31通過該基準貫孔23，而使該發散光束31通過該基準貫孔23時，部分光被該基準貫孔23內壁面一次反射後離開該貫孔，部分光則直接通過該基準貫 孔23，之後，以該影像接收單元22接收被該基準貫孔23內壁面一次反射後離開該基準貫孔23的光，與直接通過該基準貫孔23的光於多數預定位置32產生的多數基準干涉影像33。在本較佳實施例中，該光源單元21發射成發散的光束通過該基準貫孔23時，至少在該基準貫孔23內壁面的相反兩邊緣分別產生一次反射後再離開該基準貫孔23。

特別說明的是，圖2中a點為相對於A點所形成的成像，而b點則是相對於B點所形成的成像。在本較佳實施例中，該影像接收單元22是擷取該基準貫孔23內壁面A、B兩點的成像，當然該影像接收單元22也能在該基準貫孔23內壁面A、B兩點之間預設更多的成像點，以擷取該基準貫孔23不同位置處之成像，就能測量該基準貫孔23的真直度。

再進行該實測步驟4，將一貫穿深度與該基準貫孔23相同的待測貫孔41取代該基準貫孔23，令該光源單元21發射成發散的光束通過該待測貫孔41，並以該影像接收單元22接收被該待測貫孔41內壁面一次反射後離開該貫孔的光，與直接通過該待測貫孔41的光於所述預定位置32產生的多數實測干涉影像42。

最後進行該分析步驟5，將每一預定位置32的基準干涉影像33與實測干涉影像42進行比對與運算，也就是說，以該基準貫孔23內壁面A、B兩點的成像與該待測貫孔41內壁面A、B兩點的成像相對應進行比對，進而能得到該待測貫孔41內壁面相對該基準貫孔23內壁面的變化量 。在本較佳實施例中，是先利用該電荷耦合元件221、影像擷取器223、數位影像處理系統224將所述基準干涉影像33與所述實測干涉影像42轉換為數位影像後再處理還原出多數基準干涉條紋及多數實測干涉影像，接著再利用該電腦225進行所述實測干涉影像與所述基準干涉條紋之相減運算，而得到該待測貫孔41內壁面相對該基準貫孔23內壁面的變化量。

綜上所述，本發明貫孔量測方法藉由光束相互干涉所形成的干涉條紋，並以該基準貫孔23的量測結果作為基準，進而能計算出該待測貫孔41內壁面相對於該基準貫孔23內壁面的變化量。藉此能實際量測該待測貫孔41內的狀態且快速地測量出該待測貫孔41內壁面的真直度與表面粗糙度，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2‧‧‧架設步驟

21‧‧‧光源單元

211‧‧‧光源

212‧‧‧透鏡組合

2121‧‧‧凹透鏡

2122‧‧‧楔形透鏡

22‧‧‧影像接收單元

221‧‧‧電荷耦合元件

222‧‧‧聚光透鏡

223‧‧‧影像擷取器

224‧‧‧數位影像處理系統

225‧‧‧電腦

23‧‧‧基準貫孔

3‧‧‧校準步驟

31‧‧‧發散光束

32‧‧‧預定位置

33‧‧‧基準干涉影像

4‧‧‧實測步驟

41‧‧‧待測貫孔

42‧‧‧實測干涉影像

5‧‧‧分析步驟

圖1是一流程圖，說明本發明貫孔量測方法的較佳實施例；圖2是一示意圖，說明該較佳實施例；以及圖3是一剖視圖，說明該較佳實施例中的透鏡組合。

2．．．架設步驟

3．．．校準步驟

4．．．實測步驟

5．．．分析步驟

Claims (5)

1. 一種貫孔量測方法，包含：一架設步驟，將一光源單元與一影像接收單元分別設置於一基準貫孔的相反兩側；一校準步驟，令該光源單元發射一發散光束通過該基準貫孔，而使該發散光束通過該基準貫孔時，部分光被該基準貫孔內壁面一次反射後離開該貫孔，部分光則直接通過該基準貫孔，之後，以該影像接收單元接收被該基準貫孔內壁面一次反射後離開該基準貫孔的光，與直接通過該基準貫孔的光於多數預定位置產生的多數基準干涉影像；一實測步驟，將一貫穿深度與該基準貫孔相同的待測貫孔取代該基準貫孔，令該光源單元發射成發散的光束通過該待測貫孔，並以該影像接收單元接收被該待測貫孔內壁面一次反射後離開該貫孔的光，與直接通過該待測貫孔的光於所述預定位置產生的多數實測干涉影像；以及一分析步驟，將每一預定位置的所述基準干涉影像與所述實測干涉影像轉換為數位影像後再處理還原出多數基準干涉條紋及多數實測干涉影像，進而進行相減運算，得到該待測貫孔內壁面相對該基準貫孔內壁面的變化量。
2. 根據申請專利範圍第1項所述的貫孔量測方法，其中，在該架設步驟中，該光源單元包括一光源，及一設於該 光源和該基準貫孔之間的透鏡組合，該透鏡組合具有一凹透鏡，及一環圍該凹透鏡的楔形透鏡。
3. 根據申請專利範圍第2項所述的貫孔量測方法，其中，在該架設步驟中，該影像接收單元具有一電荷耦合元件、一設置於該電荷耦合元件和該基準貫孔之間的聚光透鏡、一電連接於該電荷耦合元件的影像擷取器、一電連接於該影像擷取器的數位影像處理系統，以及一電連接於該數位影像處理系統的電腦。
4. 根據申請專利範圍第3項所述的貫孔量測方法，其中，該基準貫孔和待測貫孔的深度與孔徑比不大於10。
5. 根據申請專利範圍第4項所述的貫孔量測方法，其中，該校準步驟中，該光源單元發射成發散的光束通過該基準貫孔時，至少在該基準貫孔內壁面的相反兩邊緣分別產生一次反射後離開該基準貫孔。