TWI582557B - 印魚式線性編碼器及包含印魚式線性編碼器的光學檢測平台 - Google Patents

Description

印魚式線性編碼器及包含印魚式線性編碼器的光學檢測平台

本發明係提出一種光學檢測平台，尤指一種可精準測量該輸送帶位置及行程距離的光學檢測平台。

在自動化工業領域中，需要精確位置定位時，一般需依靠編碼器(Encoder)對機構或裝置進行精確的量測，除了進行位置檢測外，編碼器亦可精確的測量出轉動的角度、旋轉速度、移動速率及加速度。

編碼器(Encoder)主要可分為二種，一種是將旋轉位置或旋轉量轉換成類比或數位訊號的旋轉編碼器(Rotary Encoder)，一般常應用於旋轉軸上進而轉換成線性距離之反饋，另一種是將線性位置或線性位移量轉換成類比或數位訊號的線性編碼器(Linear Encoder)，一般常應用於直線運動距離之反饋。

一般計算輸送帶傳送距離及傳送速度，係透過旋轉編碼器偵測輸送帶的旋轉軸的轉動角度，經由圓周轉換反饋成輸送帶的行程距離。然而旋轉式編碼器應用於旋轉軸上可能產生下列幾個不確定因素，造成編碼器讀取數值與實際行走距離不同。

一、透過圓周率換算旋轉軸心為圓周長時所產生的誤差。

二、旋轉軸心與輸送皮帶間因靜摩擦力不足時旋轉軸及皮帶間所產生的偏移及滑動。

目前業界輸送帶式的光學檢測裝置多是搭配旋轉式編碼器透過換算的方式取得轉軸實際反饋的距離。然而，於光學檢測領域中對待測物進行檢測時，對於待測物的位置、移動距離及移動速度經常要求較高的精度條件，若是輸送帶的位置、移動距離或移動速度產生誤差時，非常容易造成於瑕疵檢測時所取得的影像將有失真或是誤判的情況發生。

本發明之目的，在於解決輸送帶搭配旋轉式編碼器時，於測量位置、行程距離及移動速度常有誤差造成於瑕疵檢測時所取得的影像有失真或是誤判的情形。本發明之另一目的，則在於解決習知線性編碼器編碼條長度有限制無法搭配實際量測的問題。

為解決上述問題，本發明係提供一種印魚式線性編碼器，用於量測一輸送帶之一行程距離，該線性編碼器包含一編碼條，一編碼器讀頭，以及一移載裝置。該編碼條平行於該輸送帶之一側。該編碼器讀頭設置並固定於該輸送帶之一側。該移載裝置用以將該編碼條移載至該輸送帶之一掃描區，以界定一影像拍攝區。其中當量測該行程距離時，該移載裝置將該編碼條移載 至該掃描區之一起始位置上，藉以將該編碼條透過該輸送帶移動至預設的一臨界位置。當該編碼條自該起始位置移動該臨界位置後，由該移載裝置或另一移載裝置自該臨界位置移載該編碼條離開該臨界位置。

進一步地，該編碼器讀頭之種類包括光學式線性編碼器、電磁式線性編碼器以及電阻式線性編碼器。

本發明之另一目的，在於提供一種具有前述印魚式線性編碼器的光學檢測平台。該光學檢測平台包含一輸送裝置，一攝像裝置，一真空吸平裝置，以及一印魚式線性編碼器。該輸送裝置包含有一具有複數個通孔及輪軸的輸送帶，以及一樞轉該輪軸以帶動該輸送帶令待測物朝一檢測方向移動的驅動裝置。該輸送帶上一側係具有一掃描區。該掃描區供一或複數個編碼條設置，每一該編碼條係分別於該輸送帶上界定一影像拍攝區。該攝像裝置係設置於該輸送帶的一側，並朝該影像拍攝區的方向拍攝，藉以取得該影像拍攝區上該待測物的影像。該真空吸平裝置係設置於該輸送帶相對該待測區域的另一側，該真空吸平裝置係具有一對應至該複數個通孔的氣體導流面以對該複數個通孔提供吸附力。該印魚式線性編碼器係設置於該輸送帶的一側，並透過該移載裝置將該編碼條移載至該輸送帶上，以透過該編碼器讀頭量測該輸送帶之行程距離。

進一步地，該編碼條係具有複數個位置編碼，該編碼器讀頭係將該位置編碼反饋至運算單元，以藉由運算單元計算 出該輸送帶的行程距離。

進一步地，所述的光學檢測平台包含有一用以將該待測物移載至該影像拍攝區的移載裝置。

進一步地，該真空吸平裝置包含有一真空氣室，複數個設置於該真空氣室一側的氣孔，以及一設置於該真空氣室一側並對該真空氣室提供負壓以藉由該複數個氣孔形成該氣體導流面的抽真空單元。

進一步地，該驅動裝置係為感應馬達、可逆馬達、步進馬達、伺服馬達或線性馬達。

進一步地，所述的光學檢測平台包含有一或複數個設置於該輸送帶一側、二側或周側並照射於該影像拍攝區的補光燈。

進一步地，該攝像裝置係為線掃描攝影機(Line-Scan Camera)或面掃描攝影機(Area-Scan Camera)。

進一步地，該編碼條的長度係大於該待測物的長度。

進一步地，該編碼器讀頭之種類包括光學式線性編碼器、電磁式線性編碼器以及電阻式線性編碼器。

因此，本發明相較於前述習知技術具有以下之優異效果：

1.本發明可透過線性編碼器精確測量輸送帶的位置、行程距離、或移動速度，增加待測物被拍攝時所取得的影像的精確度。

2.本發明可連續對待測物進行檢測，無須將編碼條復歸至起始位置，可增加檢測的效率。

100‧‧‧光學檢測平台

110‧‧‧輸送裝置

111‧‧‧驅動裝置

112‧‧‧輪軸

113‧‧‧輸送帶

114‧‧‧通孔

120‧‧‧攝像裝置

130‧‧‧真空吸平裝置

131‧‧‧真空氣室

132‧‧‧氣孔

133‧‧‧抽真空單元

134‧‧‧氣體導流面

140‧‧‧印魚式線性編碼器

141‧‧‧編碼器讀頭

142‧‧‧支架

143‧‧‧編碼條

150‧‧‧補光燈

210‧‧‧移載裝置

220‧‧‧移載裝置

R1‧‧‧掃描區

R2‧‧‧影像拍攝區

S0‧‧‧待測物

S1‧‧‧待測物

圖1，係本發明光學檢測平台的外觀示意圖。

圖2，係本發明光學檢測平台的側面示意圖。

圖3，係本發明光學檢測平台的俯視圖。

圖4-1至圖4-3，係本發明光學檢測平台的操作示意圖(一)~(三)。

有關本發明之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本發明中之圖式，為說明方便，其比例未必按實際比例繪製，而有誇大之情況，該等圖式及其比例非用以限制本發明之範圍。

本發明提供一種印魚式線性編碼器，用於量測輸送帶的行程距離，並將所取得的數值反饋至運算單元。所述的印魚式線性編碼器係可應用於光學檢測平台上，用以對面板、料片進行精密檢測。該印魚式線性編碼器配合攝像裝置檢測面板及料片瑕疵時，可確保攝像裝置所取得的每幅圖幀維持相同的精確度而不失真。

請參閱「圖1」，係本發明光學檢測平台的外觀示意圖，如圖所示：本發明係提供一種光學檢測平台100，用以對待測物 S0進行精密檢測以取得待測物S0表面或內部的瑕疵。該光學檢測平台100包含有一輸送裝置110、一設置於該輸送裝置110一側的攝像裝置120、一設置於該輸送裝置110內側對應至輸送帶113的通孔114(如圖4-1所示)一側的真空吸平裝置130、以及一設置於該輸送帶113一側的印魚式線性編碼器140。

所述的輸送裝置110包含有一具有複數個通孔114及輪軸112的輸送帶113，以及一樞轉該輪軸112以帶動該輸送帶113乘載待測物S0朝一檢測方向移動的驅動裝置111。該驅動裝置111運作時係帶動該輪軸112樞轉，藉由輪軸112上的粗糙表面與輸送帶113間產生牽引力以帶動該輸送帶113朝一端的方向移動。在此所述「帶動該輸送帶113令待測物S0朝一檢測方向移動」，具體係指該輸送帶113藉由輪軸112帶動而朝順時針、或逆時針行進，使該輸送帶113上所乘載的待測物S0移動至攝像裝置120的景深範圍內以利於攝像裝置120進行拍攝。該驅動裝置111係可為感應馬達、可逆馬達、步進馬達、伺服馬達、線性馬達或其它類此之電動機設備，於本發明中不予以限制。

該輸送帶113上一側係具有一掃描區R1，該掃描區R1供一或複數個編碼條143設置，每一該編碼條143係分別於該輸送帶113上界定一影像拍攝區R2。具體而言，該掃描區R1係設置於該輸送帶113上的表面，用以載置該編碼條143，編碼條143可以藉由移載裝置120移載至該掃描區R1上並藉由真空吸附裝置130固定，並於移動至輸送帶113的末端時由另一移載裝置 220回收。於另一較佳實施態樣中，所述的編碼條143亦可結合於該輸送帶113上，隨著輸送帶113移動並循環利用。該編碼條143的長度係大於該待測物S0的長度，並分別界定有一影像拍攝區R2用以供待測物S0設置，所述的影像拍攝區R2係指該攝像裝置120於景深範圍內可取得該待測物S0清晰畫面的區域。該待測物S0移載至該影像拍攝區R2時，係設置於該編碼條143二端之間的範圍內。除透過移載裝置210將待測物S0移載至輸送帶113上(或由該輸送帶113上卸載)的實施態樣外，亦可透過人員將待測物S0放置於輸送帶113上，於本發明中不予以限制。

所述的攝像裝置120係設置於該輸送帶113的一側，並朝該影像拍攝區R2的方向拍攝，藉以取得該影像拍攝區R2上該待測物S0的影像。於較佳實施例中，該攝像裝置120係為利用待測物S0移動速度取得整面影像的線掃描攝影機(Line-Scan Camera)。於另一實施例中，所述的攝像裝置120可為面掃描攝影機(Area-Scan Camera)，於本發明中不予以限制。於該輸送帶113的一側係可設置有一或複數個補光燈150，照射於該影像拍攝區R2上以對該影像拍攝區R2上的待測物S0進行補光。除上述的實施態樣外，所述的補光燈150亦可設置於該輸送帶113二側、或是環設於該輸送帶113周側，於本發明中不予以限制。

所述的真空吸平裝置130係設置於該輸送帶113相對該影像拍攝區R2的另一側，以對該輸送帶113上的待測物S0 提供真空吸附力，避免待測物S0的邊緣處產生翹曲的問題。有關於該真空吸平裝置130的詳細構造，請一併參閱「圖2」，係本發明光學檢測平台的側面示意圖，如圖所示： 所述的真空吸平裝置130係具有一對應至該複數個通孔114的氣體導流面134，用以對該複數個通孔114提供吸附力。具體而言，該真空吸平裝置130包含有一真空氣室131，複數個設置於該真空氣室131一側的氣孔132，以及一設置於該真空氣室131一側並對該真空氣室131提供負壓的抽真空單元133。於該抽真空單元133對該真空氣室131提供負壓時，氣體將經由該複數個氣孔132進入該真空氣室131，此時複數個氣孔132所提供的真空吸附力將於該真空氣室131的一側形成該氣體導流面134，透過氣體導流面134將使複數個通孔114產生負壓，藉以吸附待測物S0。

針對印魚式線性編碼器140的說明，請一併參閱「圖3」，係本發明光學檢測平台的俯視圖，如圖所示：所述的印魚式線性編碼器140包含有一平行於該輸送帶113之一側的編碼條143，一設置並固定於該輸送帶113之一側的編碼器讀頭141，一用以將該編碼條143或待測物S0移載於至該輸送帶113之一掃描區的移載裝置210及將該編碼條143或待測物S0由該輸送帶113上移除的移載裝置220，以及一連接至該驅動裝置111、及該編碼器讀頭141的運算單元(圖未示)。該編碼器讀頭141之種類包括光學式線性編碼器、電磁式線性編碼器、 電阻式線性編碼器或其他類此之線性編碼器。

所述的編碼器讀頭141係設置於該輸送帶113的一側，並固定於一支架142上。該編碼器讀頭141係朝向該掃描區R1的方向，於該輸送帶113移動時，編碼器讀頭141係讀取該編碼條143以得到該編碼條143的位置編碼，此時，該運算單元依據該編碼器讀頭141所回傳的位置編碼取得位置、行程距離、及移動速度等資訊，依據該等資訊輸出控制指令至該驅動裝置(例如停止、移動、加速、減速)。

有關於本發明的運作方式，請一併參閱「圖4-1」至「圖4-3」，係本發明光學檢測平台的操作示意圖(一)~(三)，如圖所示：請先參閱「圖4-1」，起始時，人員或移載裝置210係將編碼條143移載至該輸送帶113的掃描區R1之一起始位置上，並藉由該編碼條143界定一影像拍攝區R2。接續，人員或移載裝置210再將該待測物S1設置於該編碼條143一側的影像拍攝區R2上。於該待測物S1放置於該輸送帶113上時，該移載裝置210係傳送確認訊號至該運算單元，該運算單元係啟動一檢測程序。

接續，請參閱「圖4-2」，於啟動檢測程序時，運算單元係傳送一啟動訊號至該驅動裝置111，該驅動裝置111於接收到該啟動訊號時，係帶動該輪軸112旋轉使輸送帶113帶動編碼條143及待測物S1前進。當編碼器讀頭141讀取到該編碼條143 時，係將該編碼條143上的數據(位置編碼)回傳至該運算單元，運算單元係依據該數據取得輸送帶113的位置編碼及行程距離。

最後，請參閱「圖4-3」，於檢測完成時，該輸送帶113將該編碼條143移動至預設的一臨界位置，此時該輸送帶113係將該編碼條143及待測物S1朝輸送帶113末端的方向移動，藉由靠近該輸送帶113末端的人員或移載裝置220將該編碼條143回收，並將該待測物S1依據瑕疵的狀況進行分類。

綜上所述，本發明可透過線性編碼器精確測量輸送帶的位置、行程距離、或移動速度，增加待測物被拍攝時所取得的影像的精確度。此外，本發明可連續對待測物進行檢測，無須將編碼條復歸至起始位置，可增加檢測的效率。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本發明之專利涵蓋範圍內。

100‧‧‧光學檢測平台

110‧‧‧輸送裝置

111‧‧‧驅動裝置

112‧‧‧輪軸

113‧‧‧輸送帶

120‧‧‧攝像裝置

130‧‧‧真空吸平裝置

140‧‧‧印魚式線性編碼器

141‧‧‧編碼器讀頭

142‧‧‧支架

143‧‧‧編碼條

150‧‧‧補光燈

210‧‧‧移載裝置

220‧‧‧移載裝置

S0‧‧‧待測物

Claims (11)

1. 一種印魚式線性編碼器，用於量測一輸送帶之一行程距離，該線性編碼器包含：一編碼條，平行於該輸送帶之一側；一編碼器讀頭，設置並固定於該輸送帶之一側；一移載裝置，用以將該編碼條移載至該輸送帶之一掃描區，以界定一影像拍攝區；其中當量測該行程距離時，該移載裝置將該編碼條移載至該掃描區之一起始位置上，藉以將該編碼條透過該輸送帶移動至預設的一臨界位置，當該編碼條自該起始位置移動該臨界位置後，由該移載裝置或另一移載裝置自該臨界位置移載該編碼條離開該臨界位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述的印魚式線性編碼器，其中該編碼器讀頭之種類包括光學式線性編碼器、電磁式線性編碼器以及電阻式線性編碼器。
3. 一種具有申請專利範圍第1項所述的印魚式線性編碼器的光學檢測平台，包含：一輸送裝置，包含有一具有複數個通孔及輪軸的輸送帶，以及一樞轉該輪軸以帶動該輸送帶令待測物朝一檢測方向移動的驅動裝置，該輸送帶上一側係具有一掃描區，該掃描區供一或複數個編碼條設置，每一該編碼條係分別於該輸送帶上 界定一影像拍攝區；一攝像裝置，係設置於該輸送帶的一側，並朝該影像拍攝區的方向拍攝，藉以取得該影像拍攝區上該待測物的影像；一真空吸平裝置，係設置於該輸送帶相對該待測區域的另一側，該真空吸平裝置係具有一對應至該複數個通孔的氣體導流面以對該複數個通孔提供吸附力；以及一如申請專利範圍第1項所述的印魚式線性編碼器，係設置於該輸送帶的一側，並透過該移載裝置將該編碼條移載至該輸送帶上，以透過該編碼器讀頭量測該輸送帶之行程距離。
4. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，其中，該編碼條係具有複數個位置編碼，該編碼器讀頭係將該位置編碼反饋至運算單元，以藉由運算單元計算出該輸送帶的行程距離。
5. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，更進一步包含有一用以將該待測物移載至該影像拍攝區的移載裝置。
6. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，其中，該真空吸平裝置包含有一真空氣室，複數個設置於該真空氣室一側的氣孔，以及一設置於該真空氣室一側並對該真空氣室提供負壓以藉由該複數個氣孔形成該氣體導流面的抽真空單元。
7. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，其中，該驅動裝置係為感應馬達、可逆馬達、步進馬達、伺服馬達或線性馬達。
8. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，更進一步包含有一或複數個設置於該輸送帶一側、二側或周側並照射於該影像拍攝區的補光燈。
9. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，其中，該攝像裝置係為線掃描攝影機(Line-Scan Camera)或面掃描攝影機(Area-Scan Camera)。
10. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，其中，該編碼條的長度係大於該待測物的長度。
11. 如申請專利範圍第3項所述的光學檢測平台，其中該編碼器讀頭之種類包括光學式線性編碼器、電磁式線性編碼器以及電阻式線性編碼器。