TWI608226B - 提供檢查與量測之自動對焦裝置及其方法 - Google Patents

Description

提供檢查與量測之自動對焦裝置及其方法

一種提供檢查與量測之自動對焦裝置及其方法，尤指一種自動對焦的檢測裝置及其方法。

高精度光學檢測技術，其係廣泛地應用於檢測技術中，如面板、晶圓、晶粒或電子零件。

但現有的高精度光學裝置於檢測時，若未對焦則高精度光學裝置無法取得有效的圖像。雖可採用自動對焦系統克服前述之無法有效取得有效的圖像之缺點，但自動對焦系統係微量移動鏡頭方式，以進行圖像元素的對比分析，藉以尋找最適當的取像焦距，但自動對焦的距離會受到限制，所以自動對焦系統無法適用於對焦距離大與精度要求高的情況，故現有的解決方式係以人工調整檢測平台與對焦，並進行隨機抽檢。

如上所述，現有的自動對焦系統具有對焦距離大與精度要求高的限制，而人工調整則具有耗時與耗工的缺點，故現有的高精度光學檢測技術仍有可改善的空間。

有鑑於上述之缺點，本發明之目的在於提供一種提供檢查與量測之自動對焦裝置及其方法，其係藉由改變待測物於一第三軸 向之位置，而使視覺模組能夠達到對焦之效果。

為了達到上述之目的，本發明之技術手段在於提供一種提供檢查與量測之自動對焦裝置，其包含有：一量距單元；一檢測單元，其係相鄰於該量距單元，該檢測單元具有一視覺模組與一承台，該視覺模組係位於該承台的上方；以及一控制單元，其係訊號連接量距單元與該檢測單元；其中，該量距單元係提供至少一待測物之資訊或位於該至少一待測物之至少一標的之資訊給該控制單元，該控制單元係依據該至少一待測物之資訊或依據該至少一標的之資訊或計算該至少一待測物之資訊或計算該至少一標的之資訊，以使該承台調整位於該承台之該待測物與該視覺模組之間的距離。

本發明復提供一種提供檢查與量測之自動對焦方法，其步驟包含有：量測至少一待測物之表面高度或厚度，取得至少一待測物之高度資訊或厚度資訊，並將該高度資訊或該厚度資訊傳送給一控制單元；或者取得至少一待測物之至少一標的資訊，並將該至少一標的資訊傳送給該控制單元；以及進行一焦距調整，一檢測單元之承台依據該高度資訊或該厚度資訊或該標的資訊，而調整該承台於一第三軸向之位置，以改變位於該承台之該至少一待測物與該檢測單元之視覺模組之間的距離。

如上所述，待測物之形狀可能為矩形、圓形或多邊形，待測物之表面可能為曲面、凹弧面、凸弧面或一凹凸面。藉由上述之資訊，控制單元係控制承台，以調整待測物於一第三軸向之位置，故能夠使視覺模組能夠確實完成待測物的對焦程序，所以視覺模組能夠於不平坦表面且不共面之待測物取得清晰且可利用的影像。

另外，量距單元係能夠針對多個待測物或特定之待測物進行擷取資訊。於此所述之資訊為量距；以及檢測單元係能夠針對多 個待測物或特定之待測物進行檢測。

1‧‧‧量距單元

11‧‧‧讀取模組

2‧‧‧檢測單元

20‧‧‧承台

21‧‧‧位移模組

22‧‧‧視覺模組

3‧‧‧控制單元

40‧‧‧待測物

41‧‧‧托盤

S1~S2‧‧‧步驟

第1圖為本發明之一種提供檢查與量測之自動對焦裝置之示意圖。

第2圖為本發明之一種提供檢查與量測之自動對焦方法之流程圖。

第3圖為至少一待測物與一量距單元之示意圖。

第4圖為至少一待測物與一托盤之局部示意圖。

第5圖為至少一待測物與一檢測單元之示意圖。

第6圖為至少一待測物與檢測單元之示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示之內容，輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

請配合參考第1圖所示，本發明係一種提供檢查與量測之自動對焦裝置之第一實施例，其包含有一量距單元1、一檢測單元2與一控制單元3。

量距單元1具有至少一讀取模組11。於一實施例中，讀取模組11能夠為一雷射測厚儀或一雷射測距儀。於又一實施例中，讀取模組11能夠為一讀碼器或一遠紅外線感應器。

檢測單元2係相鄰於量距單元1，檢測單元2具有一承台20、一位移模組21與一視覺模組22。位移模組21係設於承台20的下方，位移模組21係使承台20進行一第一軸向、一第二軸向、一第三軸向或第一軸向至第三軸向移動，前述之第一軸向至第三軸向可視為X軸向、Y軸向與Z軸向，但不限制。視覺模組22係設於承台20的上方。上述之讀取模組11係可設與承台20的上方或承台20的上方與下方。

控制單元3係訊號連接檢測單元2與量距單元1。

請配合參考第2圖所示，本發明之一種提供檢查與量測之自動對焦方法，其步驟包含有：

步驟S1，量測至少一待測物之表面高度或厚度。如第3圖與第4圖所示，至少一待測物40係放置於一托盤41，托盤41具有至少一對位記號42。對位記號42係相鄰於待測物40。舉例而言，待測物40為面板、晶圓、晶粒或電子零件。

托盤41係位於承台20的頂端。托盤41可利用夾具、箝制工具或機械裝置固定於承台20的頂端。若讀取模組11僅設於承台20的上方，讀取模組11係先讀取對位記號42，以確認待測物40是否位於讀取模組11可讀取待測物40之位置。若待測物40已位於讀取模組11可讀取之位置，則承台20停止作動。若待測物40未位於讀取模組11可讀取之位置，則承台20則將待測物40移動至讀取模組11可讀取之位置。

讀取模組11為雷射測距儀，則讀取模組11係擷取位托盤41頂端之至少一待測物40之高度，前述之高度為拖盤41之頂端至待測物40之頂端的距離。讀取模組11係將前述之高度轉轉換為一高度資訊。

若待測物40為多個，並且待測物40之頂端可能有高低起伏的現象。承台20係於第一軸向移動、第二軸向移動或第一軸向與第二軸向組合移動，進而改變待測物40相對於讀取模組11之位置，以使讀取模組11能擷取多個待測物40之高度。讀取模組11係將至少一高度資訊傳送給控制單元3，控制單元3係接收至少一高度資訊。控制單元3係將所接收之高度資訊予以平均，而得出一高度平均資訊。高度平均資訊包含有待測物40之平均高度與待測物40相對於托盤41之位置。

或者，如上所述之多個高度資訊係被控制單元3所接收，但於此步驟中，控制單元3不將多個高度資訊予以平均。

或者，各待測物40具有至少一標的，讀取模組11係擷取至少一標的之資訊，並將所擷取之該至少一標的之資訊轉換為至少一標的資訊，再將該至少一標的資訊傳送給控制單元3。

若讀取模組11係設於載台10的上方與下方，並且讀取模組11為雷射測厚儀，則讀取模組11係量測待測物40托盤41之總厚度，該總厚度為待測物40之頂端至托盤41之底端的距離。讀取模組11係將前述之總厚度轉換為一厚度資訊，並將厚度資訊傳送給控制單元3。控制單元3係接收厚度資訊。若讀取模組11傳送多個厚度資訊給控制單元3，控制單元3係將所接收之厚度資訊予以平均，而得出一厚度平均資訊。厚度平均資訊包含待測物40與托盤41之平均總厚度，以及待測物40相對於托盤41之位置。

或者，如上所述之多個厚度資訊係被控制單元3所接收，但於此步驟中，控制單元3未將多個厚度資訊予以平均。

若讀取模組11為一讀碼器或一遠紅外線感應器，則待測物40之高度或厚度可於另一製程先行量測，當讀取模組11讀取位於待測物40之條碼或晶片後，或者該讀取模組11讀取位於托盤41之條碼或晶片後，讀取模組11係取得待測物40之高度或厚度，如上所述，讀取模組11現將高度資訊或厚度資訊傳送給控制單元3，以使控制單元3得出高度平均資訊或厚度平均資訊。

另外，若待測物40之表面具有高低起伏，或為一不規則凹凸面，或為一曲面，則讀取模組11係擷取待測物40之表面資訊，再將該表面資訊傳送給控制單元3，控制單元3係計算該表面資訊，以得出待測物40之表面狀態，以及前述之高度資訊或厚度資訊。如前所述，當讀取模組11擷取表面資訊時，承台20亦會配合待測物40之位置，而進行第一軸向移動、第二軸向移動或第一軸向與第二軸向之組合移動。

綜合上述，量距單元1係提供至少一待測物40之資訊或位於該至少一待測物40之至少一標的之資訊給控制單元3。或者量距單元1係能夠針對多個待測物40或特定之待測物40進行擷取資訊。於此所述之資訊為量距，但不限定。

步驟S2，進行一焦距調整。請配合參考第5圖所示，承台20係將待測物40連同托盤41移動至檢測單元2之視覺模組22的下方。

視覺模組22係擷取待測物40與對位記號42之影像資訊，並將影像資訊傳送給控制單元3，該影像資訊係包含待測物40與對位記號42之間的相對距離。控制單元3依據影像資訊，以判斷待測物40是否位處於設置位置。

若否，則檢查單元2之位移模組21係使承台20進行一第一軸向移動、一第二軸向移動或第一軸向與第二軸向之組合移動，而使位於承台20頂端之待測物40回復至設置位置。

或者，控制單元3通知工作人員，而使工作人員將未位於設置位置之待測物40回復至設置位置。

若待測物40已位於設置位置，則控制單元3依據上述之厚度資訊或高度資訊，以控制位移模組21，而使承台20進行一第三軸向移動，如第6圖所示。待承台20於第三軸向移動至一預定距離後，位移模組21停止動作。

視覺模組22係擷取待測物40之待測影像資訊，並將待測影像資訊傳送控制模組3，控制模組3依據待測影像資訊，以檢測待測物40。

控制單元3亦可依據待測影像資訊或上述之影像資訊，以判斷待測物40於外觀是否有瑕疵，該瑕疵係為破損或尺寸不合。若有瑕疵產生，則控制單元3係通知工作人員，以取出或置換具有瑕疵之待測物40；或者控制單元3係記憶或記號有瑕疵之待測物40，以於後續製程再進一步處理。

若更進一步論述第5圖與第6圖，如第5圖所示，依據高度資訊或厚度資訊，待測物40之厚度或高度較其餘的待測物40為厚或高，故位移模組21可選擇不動，或者沿著第三軸向朝遠離視覺模組22之方向移動一距離，以符合視覺模組22之焦距。

如第6圖所示，依據高度資訊或厚度資訊，待測物40之厚度或高度較其餘的待測物40為薄或低，位移模組21係沿著第三軸向朝向視覺模組22之方向移動一距離，以符合視覺模組22之焦距。

如上所述，控制單元3係依據至少一待測物40之資訊或依據 至少一標的之資訊或計算至少一待測物40之資訊或計算該至少一標的之資訊，以使承台20調整位於承台20之待測物40與視覺模組22之間的距離。於此所述之資訊係為上述之厚度資訊或高度資訊，前述之計算可視為平均。經平均之至少一待測物40之資訊係轉換為厚度平均資訊或高度平均資訊。經平均之至少一標的之資訊係轉換為標的平均資訊。

另外，控制模組3亦可依據多個資訊，而使視覺模組22依序擷取位於不同位置之待測物40之影像。或者依據高度平均資訊或厚度平均資訊，而使承台20維持第三軸向之一固定位置，以使視覺模組22擷取待測物40之影像。故視覺模組22能夠單點量測待測物40，再由承台20將所欲檢測之單點或待測物40，移動至視覺模組22的下方，並依據前述之資訊調整承台20於第三軸向之位置，以利進行取像。

再者，控制單元3亦可由視覺模組22所擷取的影像，判斷待測物40之形狀，舉例而言，若待測物40為圓形、矩形、多角形或不規則形，控制單元3可由所擷取之影像判斷出。舉例而言，若待測物40為曲面物體，可藉由承台20第一軸向及第二軸向的移動取得曲面上之多點測距值，並使控制單元3描繪出曲面之輪廓及分析計算曲面狀況。

再一，檢測單元2係能夠針對多個待測物40或特定之待測物40進行檢測。

綜合上述，待測物40之形狀可能為矩形、圓形或多邊形，待測物40之表面可能為曲面、凹弧面、凸弧面或一凹凸面。本發明係藉由量測待測物40之高度或厚度。位移模組21依據前述之厚度或高度，以調整待測物40於第三軸向之位置，故能夠使視覺模組22能夠確實完成待測物40的對焦程序，所以視覺模組22能夠於不平坦表面且不共面之待測物40取得清晰且可利用的影像。

以上所述之具體實施例，僅係用於例釋本發明之特點及功效，而非用於限定本發明之可實施範疇，於未脫離本發明上揭之精神與技術範疇下，任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改 變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧量距單元

11‧‧‧讀取模組

2‧‧‧檢測單元

20‧‧‧承台

21‧‧‧位移模組

22‧‧‧視覺模組

3‧‧‧控制單元

Claims (10)

1. 一種提供檢查與量測之自動對焦裝置，其包含有：一量距單元；一檢測單元，其係相鄰於該量距單元，該檢測單元具有一視覺模組與一承台，該視覺模組係位於該承台的上方；以及一控制單元，其係訊號連接該量距單元與該檢測單元；其中，該量距單元係提供至少一不平坦表面且不共面的待測物之資訊或位於該至少一待測物之至少一標的之資訊給該控制單元，該至少一待測物之資訊為一高度資訊或一厚度資訊，該控制單元係將該高度資訊或厚度資訊予以平均，以得出一高度平均資訊或一厚度平均資訊，或者該控制單元將該標的資訊予以平均，以得出一標的平均資訊；該控制單元依據該高度資訊、該高度平均資訊、該厚度資訊、該厚度平均資訊、該標的平均資訊或該標的資訊，以使該承台調整位於該承台之該待測物與該視覺模組之間的距離。
2. 如申請專利範圍第1項所述之提供檢查與量測之自動對焦裝置，其中該檢測單元更具有一位移模組，該位移模組係設於該承台的下方。
3. 如申請專利範圍第1項所述之提供檢查與量測之自動對焦裝置，其中該量距單元具有一讀取模組，該讀取模組係位於該承台的上方。
4. 如申請專利範圍第3項所述之提供檢查與量測之自動對焦裝置，其中該讀取模組為一雷射測距儀、一雷射測厚儀、一讀碼器或一遠紅外線感應器。
5. 一種提供檢查與量測之自動對焦方法，其步驟包含有：量測至少一待測物之表面高度或厚度，取得至少一待測物之高度資訊或厚度資訊，並將該高度資訊或該厚度資訊傳送給一控制單元；或者取得至少一待測物之至少一標的資訊，並將該至少一標的資訊傳送給該控制單元；以及 進行一焦距調整，該控制單元係將該高度資訊或厚度資訊予以平均，以得出一高度平均資訊或一厚度平均資訊，或者該控制單元將該標的資訊予以平均，以得出一標的平均資訊；該控制單元依據該高度資訊、該高度平均資訊、該厚度資訊、該厚度平均資訊、該標的平均資訊或該標的資訊，調整一檢測單元之承台於一第三軸向之位置，以改變位於該承台之該至少一待測物與該檢測單元之視覺模組之間的距離。
6. 如申請專利範圍第5項所述之提供檢查與量測之自動對焦方法，其中於該量測至少一待測物之表面高度或厚度之步驟，該至少一待測物係放置於一托盤，該托盤具有至少一對位記號，該至少一對位記號係相鄰於該至少一待測物，該托盤係位於該承台，若該量距單元之一讀取模組為雷射測距儀，該讀取模組係擷取位該托盤頂端之至少一待測物之高度，該讀取模組係將該高度轉轉換為一高度資訊；該讀取單元係讀取該對物記號，以確認該待測物是否位於該讀取模組可讀取該待測物之位置，若是，則該承台不作動，若否，則該承台將該待測物移動至該可讀取之位置。
7. 如申請專利範圍第5項所述之提供檢查與量測之自動對焦方法，其中於該量測至少一待測物之表面高度或厚度之步驟，該至少一待測物係放置於一托盤，該托盤具有至少一對位記號，該至少一對位記號係相鄰於該至少一待測物，該托盤係位於該承台，若該量距單元之一讀取模組為雷射測厚儀，該讀取模組係擷取位該托盤頂端之至少一待測物與該托盤之總厚度，該讀取模組係將該總高度轉轉換為一高度資訊；該讀取單元係讀取該對物記號，以確認該待測物是否位於該讀取模組可讀取該待測物之位置，若是，則該承台不作動，若否，則該承台將該待測物移動至該可讀取之位置。
8. 如申請專利範圍第5項所述之提供檢查與量測之自動對焦方法，其中於該量測至少一待測物之表面高度或厚度之步驟， 該至少一待測物係放置於一托盤，該托盤具有至少一對位記號，該至少一對位記號係相鄰於該至少一待測物，該托盤係位於該承台，若該量距單元之一讀取模組為一讀碼器或一遠紅外線感應器，該讀取模組係讀取位於該待測物之條碼或晶片，或該讀取模組係讀取位於該托盤之條碼或晶片，該讀取模組係取得該待測物之高度或厚度；該讀取單元係讀取該對物記號，以確認該待測物是否位於該讀取模組可讀取該待測物之位置，若是，則該承台不作動，若否，則該承台將該待測物移動至該可讀取之位置。
9. 如申請專利範圍第6、7或8項所述之提供檢查與量測之自動對焦方法，其中於該進行一焦距調整之步驟，該視覺模組係擷取該待測物與該對位記號之影像資訊，並將該影像資訊傳送給該控制單元，該影像資訊係包含該待測物與對位記號之間的相對距離，該控制單元依據該影像資訊，以判斷該待測物是否位處於設置位置或外觀是否有瑕疵。
10. 如申請專利範圍第9項所述之提供檢查與量測之自動對焦方法，其中若否，該檢查單元之一位移模組係使該承台進行一第一軸向、一第二軸向或第一軸向與第二軸向之組合移動，而使位於該承台頂端之該待測物回復至設置位置；或者，該控制單元通知工作人員，而使該工作人員將未位於設置位置之該待測物回復至設置位置。