TWI470211B - A light-emitting diode-illuminated reflective imaging device - Google Patents

Description

以發光二極體照明之反射式取像裝置

本發明係關於一種取像裝置；特別關於一種反射式取像裝置，係以至少一發光二極體照亮一待測物體，並利用光學反射原理擷取該待測物體之一外環影像。

現代科技蓬勃發展，各式各樣零組件的使用率日趨增加，而大量的零組件不管在出貨前還是在使用前都必須藉由外觀檢測的程序來鑑定各零組件的良率或可用性，廠商為了能夠快速檢測各零組件的外觀，紛紛採用自動光學檢測系統來取得各零件組件的外觀影像，以縮短零件檢測過程所需的時間。

目前自動光學檢測系統依取像方法可區分為兩種類型，其中一種是旋轉平台掃描取像方法，其是將攝影機固定在一個拍攝角度，而待測物則放置在旋轉平台上，接著將旋轉平台旋轉360度以使攝影機能掃描擷取待測物的外觀影像；另一種方法是直接側照，其將待測物設置於一固定位置，並將多台攝影機安裝在待測物的四周圍，直接以多台攝影機取得待測物之多個側面影像。

然而，為了取得待測物完整的外觀影像，上述之旋轉平台掃描取像方法所需花費的時間甚多，而上述之直接側照的方法則需要依照待測物的外環大小來增加攝影機的搭配數量，造成設備成本的增加。

因此，是否有一種取像裝置，能夠以一台攝影機一次並完整的擷取到待測物之外環影像，如此不僅能縮短取像檢測所需的時 間，更能夠降低取像檢測所需之硬體成本。

本發明係關於一種取像裝置，特別關於一種反射式取像裝置，其藉由發光二極體照射於一待測物體，並將影像利用光學原理反射至一攝影機，以快速取得待測物體之外環影像，降低取像檢測所需之成本。

根據本發明之範疇，一種以發光二極體照明之反射式取像裝置，係以至少一發光二極體照亮一待測物體，並利用光學反射原理反射該待測物體之一外環影像，再透過一攝影機來擷取該待測物體之該外環影像。

根據本發明之實施例，一種以發光二極體照明之反射式取像裝置，係透過一攝影機來擷取一待測物體的一外環影像，並包括一固定單元、至少一反射單元及至少一發光二極體。該固定單元之一中心位置即為該待測物體的放置位置。該反射單元係依該固定單元之該中心位置，環狀裝設於該固定單元，用來反射該待測物體之一外環影像或一側面影像至該攝影機周圍。該發光二極體係設置於該反射單元，以提供照亮該待測物體所需之光源。

因此，相較傳統之取像裝置，本發明可藉由該反射單元及該發光單元的設置，利用光學反射原理讓該攝影機能夠一次擷取該待測物體之該外環影像，如此不僅能快速的取得該待測物體之該外環影像，更可以降低取像所需之硬體成本。

1‧‧‧攝影機

20‧‧‧固定單元

200‧‧‧輔助平面

2000‧‧‧環狀刻度

202‧‧‧固定點

22‧‧‧反射單元

220‧‧‧夾角

222‧‧‧穿孔

224‧‧‧光源固定槽

226‧‧‧反射鏡面

228‧‧‧固定座槽

24‧‧‧發光單元

240‧‧‧發光體

242‧‧‧固定部

26‧‧‧電源供應單元

3‧‧‧待測物體

第1圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的示意圖。

第2圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的固定單元之示意圖。

第3A圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的反射單元之示意圖。

第3B圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的反射單元之另一視角示意圖。

第4圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的發光單元之示意圖。

第5圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的反射單元及發光單元之組合示意圖。

請參考第1圖，第1圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的示意圖。如圖所示，本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置係透過一攝影機1來擷取一待測物體3(例如：螺帽或齒輪)之一外環影像，並包括一固定單元20、至少一反射單元22、至少一發光單元24及一電源供應單元26，其中，該攝影機1是裝設於該待測物體3的一上方處，該外環影像是自不同角度擷取得之複數個該待測物體3的側面影像所組合而成。

請配合參考第1及2圖，第2圖為本發明一實施例中固定單元之示意圖。如圖所示，該固定單元20可以是一環狀固定體(例如：環狀固定圓盤)，並包括一輔助平面200及複數個固定點202。

該輔助平面200標示有複數個環狀刻度2000，各該環狀刻度2000是以該環狀固定圓盤之一圓心為一中心，依一固定距離以一同心圓方式排列設置於該輔助平面200，用以輔助判斷該固定單元20在該輔助平面200上之任一點的位置及與該中心之間的距離。

各該固定點202是以該圓心為中心，並以一固定夾角為放射狀方式設置於該環狀固定圓盤之該輔助平面200。

請配合參考第1、3A及3B圖，第3A圖為本發明一實施例 中反射單元一視角之示意圖。第3B圖為本發明一實施例中反射單元另一視角的示意圖。如圖所示，本實施例中之該反射單元22是一L字型鏡面架，其以該待測物體3的位置為中心，環狀設置在該待測物體3的周圍，該L字型鏡面架包括一縱向部及一橫向部，且該縱向部及該橫向部間具有一夾角220，該夾角220可依該待測物體3之實際大小加以調整。

該縱向部包括至少一穿孔222、至少一光源固定槽224及 一反射鏡面226，並具有一外側面及一內側面，該外側面係面向該待測物體3之一面，該內側面係異於該外側面之另一面。

該穿孔222係穿透該縱向部之該內側面與該外側面。

該光源固定槽224係根據該穿孔的位置，設置於該縱向部 之該內側面。

該反射鏡面226係設置於該外側面，其不會遮蔽到該穿孔 222，用以將該待測物體3之該側面影像反射到該攝影機1。

該反射單元22在該橫向部更設有一固定座槽228，該固定 座槽228係用來將該反射單元22安裝固定於該固定單元20之各該固定點202(如第1圖所示)，使各該反射單元22環狀設置在該待測物體3的周圍，此外，亦可以根據該待測物體3的大小來裝設該固定座槽228於不同的環狀刻度2000所標示之位置，進而達到調整該反射鏡面226與該待測物體3的距離。

請配合參考第4及5圖所示，第4圖為本發明一實施例中發 光單元之示意圖。第5圖為本發明以發光二極體照明之反射式取像裝置的反射單元及發光單元之組合示意圖。如圖所示，該發光單元24是對應設置於該穿孔222之位置(如第4圖所示)，該發光單元24包括至少一發光體240及一固定部242，該發光體240係對應設置於該反射單元22的內側面，其所產生之光照係穿過該穿孔222並照射於該待測物體3，以提供該攝影機1擷取該待測物體3之該外環影像時所需之光線，其中，該發光體 240可以是一發光二極體(LED)。在一實施例中，當該發光單元24具有複數個該發光二極體時，該發光單元24更可以是一可調變式發光二極體條光源。

該固定部242是一自該發光體240向外延伸的突出部，用 以將該發光單元24固定於該反射單元22的該內側面之該光源固定槽224，其中，該固定部242是以鎖合、卡合或黏合的方式安裝於該光源固定槽224。

該電源供應單元26可以是一發光二極體(LED)電源供應 器，該電源供應單元26電性連接該發光單元24，用來提供該發光單元24所需之電力及調整該發光體240的明暗度。

值得注意的是，根據本發明之裝置擷取該待測物體3的該 外環影像時，各該發光單元24是裝設於各該反射單元22，而裝設有各該發光單元24之各該反射單元22則環狀固定於該固定單元20之該輔助平面200，位於該固定單元20之該中心處的該待測物體3經各該發光體240照亮後，會使得該待測物體3的各該側面影像透過相對應之各該反射鏡面226反射至該攝影機1，藉由組合各該側面影像後，即可快速產生該待測物體3的該外環影像。

另外，該固定角度是依據該反射單元22之使用數量來做 設定的。舉例來說，若欲使用8個該反射單元22來完整反射該待測物體3之該外環影像，則可以平均45度的距離來平均固定各該反射單元22於各該固定點202，使各該反射單元22能平均的環繞設置在該待測物體3的周圍，以便能自各個不同角度反射該待測物體3之各該側面影像。

此外，該反射單元22的反射角度，也就是該反射單元22 之該夾角220的角度是取決於該待測物體3之高度，一般來說，當將該待測物體3放置在一水平面時，該待測物體3之最頂端與該水平面之間的距離即為該待測物體3的高度。

舉例來說，若該待測物體3之高度為5到15毫米(mm)，則 該夾角220的適用角度可設置為75度，因此，為了能夠擷取更大高度範圍之該待測物體3，當該待測物體3之高度越大時，則所需要使用之該夾角220也就越大。

再者，在各該反射單元22為一固定尺寸的情況下，為了 能夠完整的擷取到該待測物體3之該外環影像，必須具備足夠數目之該反射單元22，而該反射單元22之數目則取決於該待測物體3之寬度及表面構造，一般來說，該待測物體3之寬度是指將該待測物體3平放於一平面時，該待測物體3之一最左端與一最右端之間的距離。

舉例來說，當該待測物體3的寬度大於該反射單元22所能 夠涵蓋的區域時，則需要裝設越多的該反射單元22來涵蓋反射該待測物體3之外環表面，而當該待測物體3具有容易造成死角的不平整表面時，則可在其造成死角處所對應之該固定點202增加裝設該反射單元22。

因此，相較傳統之取像裝置，本發明可藉由該反射單元 及該發光單元的設置，利用光學反射原理讓該攝影機能夠一次擷取該待測物體之該外環影像，如此不僅能快速的取得該待測物體之該外環影像，更可以降低取像所需之硬體成本。

1‧‧‧攝影機

20‧‧‧固定單元

22‧‧‧反射單元

24‧‧‧發光單元

26‧‧‧電源供應單元

3‧‧‧待測物體

Claims (5)

1. 一種以發光二極體照明之反射式取像裝置，包括：一攝影機，用以擷取一待測物體的一外環影像；一固定單元，其具有一中心，該待測物體即放置於該固定單元的該中心，該固定單元是一環狀固定體，包括：一輔助平面，其標示有複數個環狀刻度，各該環狀刻度是以該環狀固定體之該中心處為中心，依一固定距離為一同心圓方式排列於該輔助平面；及一固定點，是以該環狀固定體之該中心處為中心，並以一固定夾角為放射狀方式設置於該環狀固定體之該輔助平面；數個反射單元，係環狀裝設於該固定單元之周圍，用來反射該待測物體之該外環影像至該攝影機，其中，每一該反射單元分別具有一反射鏡面，係反射該待測物體之一側面影像，複數個該側面影像之組合即為該外環影像，並根據該待測物體的大小來裝設該等反射單元於不同的該等環狀刻度所標示之位置，調整該等反射鏡面與該待測物體的距離；以及數個發光二極體，係分別設置於該等反射單元背對該待測物體之一內側面，以提供照亮該待測物體所需之光源。
2. 如申請專利範圍第1 項所述之以發光二極體照明之反射式取像裝置，其中該反射單元具有一縱向部及一橫向部，該反射單元另包括：一穿孔，係設置於該反射單元之該縱向部，其提供該發光單元所產生的光線通過該反射單元，以照射到該待測物體；一反射鏡面，係設置於該縱向部面向該待測物體之一外側面，用以將該待測物體之該側面影像反射到該攝影機；及一固定座槽，係設置於該反射單元之該橫向部，用來將該反射單元安裝固定於該固定單元。
3. 如申請專利範圍第1 項所述之以發光二極體照明之反射式取像裝置，其中該反射單元係為一L字型鏡面架。
4. 如申請專利範圍第1 項所述之以發光二極體照明之反射式取像裝置，其中該反射單元係為一可調整式L字型鏡面架。
5. 如申請專利範圍第1 項所述之以發光二極體照明之反射式取像裝置，其中該數個發光二極體係被分別組合為一發光二極體條光源。