TWI620929B - 檢測待測目標物的檢測裝置與方法 - Google Patents

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Abstract

一種檢測裝置，用以檢測待測目標物，並包含：灰階影像擷取模組、照明模組及控制模組。灰階影像擷取模組設置於待測目標物上方，以將光軸對準於待測目標物。照明模組各包含具不同顏色的發光元件。控制模組控制照明模組依不同的顏色以及不同的照明角度的順序產生複數照明光線，以進一步控制灰階影像擷取模組依序擷取複數灰階影像，灰階影像各對應於照明光線其中之一的照明。其中控制模組根據灰階影像對待測目標物進行檢測。

Description

檢測待測目標物的檢測裝置與方法
本發明是有關於一種檢測技術，且特別是有關於一種檢測待測目標物的檢測裝置與方法。
在電子裝置的製造過程中或是製造過程後，對電子裝置進行檢測是非常重要的步驟。藉由檢測，可判斷電子裝置上所形成的電子元件的嵌合狀況及/或焊接部位的狀況。在傳統的技術中廣泛地採用影像處理進行檢測，其中欲處理的影像是藉由照明待測物的光源進行照射後，再由相機擷取。
在這樣的系統中，是使用彩色影像擷取模組來擷取影像。然而，彩色影像擷取模組中的彩色濾光器降低了解析度。並且，不同入射角度的不同顏色光線，也會由於電子裝置上的不同物質和覆蓋物而造成不同的反射率。更進一步的，部分相近的顏色並不容易被區分出來。檢測的準確度、解析度及顏色飽和度，將由於上述的原因而受影響。
因此，如何設計一個新的檢測裝置與方法，以解決上述缺陷，乃為此一業界亟待解決的問題。
因此，本發明之一態樣是在提供一種檢測裝置，用以檢測待測目標物，檢測裝置包含：灰階影像擷取模組、複數照明模組以及控制模組。灰階影像擷取模組設置於待測目標物上方，以將光軸對準於待測目標物。照明模組各包含圍繞光軸且具不同的複數顏色的複數發光元件，照明模組具有複數照明角度，各形成於光軸以及其中一個照明模組間，以使各照明角度具有特定角度範圍以對應待測目標物上的一個目標區域。控制模組電性連接於照明模組以及灰階影像擷取模組，以控制照明模組依不同的顏色以及不同的照明角度的順序產生複數照明光線，以進一步控制灰階影像擷取模組依序擷取複數灰階影像，灰階影像各對應於照明光線其中之一的照明。其中控制模組根據灰階影像對待測目標物進行檢測。
本發明之另一態樣是在提供一種檢測方法，應用於檢測裝置中，以檢測待測目標物，檢測方法包含：將灰階影像擷取模組設置於待測目標物上方，以將光軸對準於待測目標物；控制複數照明模組依不同的顏色以及不同的照明角度的順序產生複數照明光線，其中照明模組各包含圍繞光軸且具不同的複數顏色的複數發光元件，照明模組具有複數照明角度，各形成於光軸以及其中一個照明模組間，以使各照明角度具有特定角度範圍以對應待測目標物上的一個目標區域；控制灰階影像擷取模組依序擷取複數灰階影像，灰 階影像各對應於照明光線其中之一的照明；以及根據灰階影像對待測目標物進行檢測。
應用本發明之優點在於藉由檢測裝置與方法的設計，避免彩色影像擷取模組在顏色辨識度上的困難度以及不同顏色對不同物質的反射率變化造成的誤差，提升影像解析度及顏色飽和度，大幅改善檢測精確度，而輕易地達到上述之目的。
1‧‧‧檢測裝置
10‧‧‧灰階影像擷取模組
11‧‧‧照明光線
12‧‧‧照明模組
120‧‧‧發光元件
13‧‧‧灰階影像
14‧‧‧控制模組
17‧‧‧輪廓
18‧‧‧照明器
19‧‧‧彩色影像
2‧‧‧待測目標物
400‧‧‧檢測方法
401-404‧‧‧步驟
500‧‧‧檢測方法
501-504‧‧‧步驟
600‧‧‧檢測方法
601-604‧‧‧步驟
第1圖為本發明一實施例中，一種檢測裝置之方塊圖；第2圖為本發明一實施例中，灰階影像擷取模組、多個照明模組以及待測目標物之示意圖；第3圖為本發明一實施例中，灰階影像擷取模組、目標區域以及待測目標物的示意圖；第4圖為本發明一實施例中，檢測方法的流程圖；第5圖為本發明一實施例中，檢測方法詳細的流程圖；以及第6圖為本發明一實施例中，檢測方法詳細的流程圖。
請同時參照第1圖及第2圖。第1圖為本發明一實施例中，一種檢測裝置1之方塊圖。檢測裝置1包含：灰 階影像擷取模組10、範例性繪示的一個照明模組12以及控制模組14。
第2圖為本發明一實施例中，灰階影像擷取模組10、多個照明模組12以及待測目標物2之示意圖。檢測裝置1是用以對待測目標物2進行檢測。在不同實施例中，待測目標物2可為任何種類的電子裝置，例如一個基板，且此基板包含形成於其上的電路。
灰階影像擷取模組10設置於待測目標物2上方，以將光軸O對準於待測目標物2。灰階影像擷取模組10可擷取灰階影像。於一實施例中，灰階影像為灰階影像，僅包含灰階資訊。
檢測裝置1是如第2圖所示，包含多個照明模組12，在第1圖則僅範例性地繪示一個照明模組12。照明模組12可整合在第2圖所示的照明器18中。在不同的實施例中，照明模組12可藉由各種可能的結構設置在待測目標物2上方。
各個照明模組12包含複數個發光元件120，已產生不同顏色的照明光線11，例如紅色光線(在第1圖中標示為R)、綠色光線(在第1圖中標示為G)以及藍色光線(在第1圖中標示為B)。
各個照明模組12圍繞光軸O，且照明模組12具有照明角度，各形成於光軸O以及其中一個照明模組12間，以使各照明角度具有特定角度範圍，例如第1圖中標示的角度1、角度2...等，以對應待測目標物2上的一個目標區域。 需注意的是，在不同的實施例中，發光元件120的數目以及角度範圍的數目可為不同，不為上述的數目所限。
控制模組14電性連接於照明模組12。於一實施例中，控制模組14控制照明模組12依不同的顏色的順序產生照明光線11。舉例來說，控制模組14控制照明模組12依序在第一時間產生紅色光線，在接下來的第二時間產生綠色光線，並在更後面的第三時間產生藍色光線，以照明待測目標物2。需注意的是，在不同的實施例中，顏色的順序可為不同，不為上述的順序所限。此外，為了增加色彩飽和度，亦可增加黃色。並且，針對某些缺陷的檢測，可同時以不同顏色光(例如，但不限於由紅色光線、綠色光線和藍色光線同時照射組成的白光)照射，取其灰階影像，達到更佳的檢測效果。
在另一實施例中，控制模組14控制照明模組12依不同的照明角度的順序產生照明光線11。舉例來說，控制模組14控制照明模組12依序在第一時間產生紅色光線至第一及第二照明角度，在接下來的第二時間產生綠色及藍色光線至第三照明角度，並在更後面的第三時間產生藍色光線至第四及第五照明角度。需注意的是，在不同的實施例中，照明角度的順序以及對應各個照明角度的光線的顏色可為不同，不為上述的順序所限。
控制模組14亦電性連接於灰階影像擷取模組10。控制模組14進一步控制灰階影像擷取模組10依序擷取複數灰階影像13，且灰階影像13各對應於照明光線11其中 之一的照明。針對某些缺陷的檢測，可同時以不同顏色光(例如，但不限於由紅色光線、綠色光線和藍色光線同時照射組成的白光)照射，取其灰階影像，達到更佳的檢測效果。需注意的是，控制模組14是在對應的照明光線11進行照明時，同步地控制灰階影像擷取模組10擷取灰階影像13。
控制模組14根據灰階影像13對待測目標物2進行檢測。
於一實施例中，控制模組14是根據灰階影像13取得待測目標物2之輪廓17來對待測目標物2進行檢測。其中灰階影像13是依不同的照明角度的順序產生的照明光線11所擷取。於一實施例中，輪廓17是根據灰階影像13的資訊進行三角量測的計算而取得。於一實施例中，輪廓17相當於待測目標物2上的元件的輪廓線條。
於一實施例中，控制模組14藉由疊加對應的顏色至灰階影像13並整合上色後的灰階影像13為彩色影像19來對待測目標物2進行檢測。其中灰階影像13是依不同的顏色的順序產生，並各照明所有目標區域的照明光線11所擷取。舉例來說，當依序根據紅色、藍色及綠色光線擷取第一、第二及第三個灰階影像13時，紅色、藍色及綠色將對應疊加到第一、第二及第三個灰階影像13上，以產生紅色、藍色及綠色影像(未繪示)。接著，紅色、藍色及綠色影像將被整合以產生彩色影像19。
請同時參照第1圖及第3圖。第3圖為本發明一實施例中，灰階影像擷取模組10、目標區域A-E以及待測目標物2的示意圖。
根據照明模組12的照明角度，將有五個目標區域A-E，分別對應至不同的角度範圍。
於一實施例中，控制模組14控制照明模組12以依序產生不同顏色的照明光線11，各照明至少一部份的目標區域A-E。舉例來說，控制模組14控制照明模組12以依序產生照明目標區域A以及B的紅色光線、照明目標區域C的綠色光線以及照明目標區域D以及E的藍色光線。控制模組14進一步控制灰階影像擷取模組10對應各個照明光線11依序擷取灰階影像13。
在這樣的狀況下，控制模組14可根據不同角度的照明對待測目標物2進行檢測。
於一實施例中，控制模組14控制照明模組12以依序產生不同顏色的照明光線11，各照明所有的目標區域A-E。舉例來說，控制模組14控制照明模組12以依序產生照明目標區域A-E的紅色光線、照明目標區域A-E的綠色光線以及照明目標區域A-E的藍色光線。控制模組14進一步控制灰階影像擷取模組10依序擷取灰階影像13。
如前所述，控制模組14藉由疊加對應的顏色至灰階影像13並整合上色後的灰階影像13為彩色影像19來對待測目標物2進行檢測。其中灰階影像13是依不同的顏色的順序產生，並各照明所有目標區域的照明光線11所擷取。
在傳統的檢測技術中，是採用彩色影像擷取模 組，在同時以不同顏色和不同角度的光線照射下進行影像的擷取。首先，彩色影像擷取模組包括彩色濾光器，例如但不限於拜爾濾光圖樣(Bayer filter pattern)，以使不同的顏色傳送至不同的像素。然而，在這些顏色的光線波長接近時，將難以分辨顏色。
更進一步地，不同顏色光線的不同入射角度， 可能會因為待測目標物2上不同的物質和覆蓋物而造成不同的反射率。舉例來說，由於銅對於藍色光線的反射率不高，待測目標物2上由銅形成的區段的資訊將可能因上述原因而遺失。並且，當使用不同顏色的光線時，待測目標物2在所取得的影像中的元件寬度可能不盡相同，此結果並不理想。
藉由使用本發明的檢測裝置1，因為不再有彩色 濾光器的使用和全角度的照明，而避免了彩色影像中，不同顏色間不易辨別的特性，將可得到較高的解析度、較佳的顏色飽和度以及較合理的待測目標物2的影像中的元件寬度。待測目標物2的輪廓可更準確地得到，並且待測目標物2的彩色影像的解析度可更佳。
需注意的是，在不同的實施例中，需照明的光 線的顏色、照明光線的顏色順序、目標區域的數目以及不同顏色間的照明強度均可依據待測目標物2的型態而有所不同，不為上述的實施方式所限。
請參照第4圖。第4圖為本發明一實施例中，檢測方法400的流程圖。檢測方法400可應用於第1圖中所繪示的檢測裝置1中。檢測方法400包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟401，將灰階影像擷取模組10設置於待測目標物2上方，以將光軸O對準於待測目標物2。
於步驟402，控制照明模組12依不同的顏色順序產生照明光線11。
於步驟403，控制灰階影像擷取模組10依序擷取灰階影像13，灰階影像13各對應於一種顏色的照明光線11。
於步驟404，根據灰階影像13對待測目標物2進行檢測。
請參照第5圖。第5圖為本發明一實施例中，檢測方法500詳細的流程圖。檢測方法500是繪示同時對照第3圖所執行的方法的步驟。檢測方法500包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟501，將灰階影像擷取模組10設置於待測目標物2上方，以將光軸O對準於待測目標物2。
於步驟502，控制照明模組12依不同的入射角度順序產生照明光線11，例如對應目標區域A-E的入射角 度。舉例來說，控制模組14控制照明模組12依據產生照明目標區域A及B的紅色光線、照明目標區域C的綠色光線及照明目標區域D及E的藍色光線。
於步驟503，控制灰階影像擷取模組10依序擷取灰階影像13，灰階影像13各對應於至少一個入射角度的照明光線11。需注意的是，灰階影像擷取模組10在對應的照明光線11進行照明時，同步地擷取灰階影像13。
於步驟504，控制模組14根據灰階影像13取得待測目標物2之輪廓17來對待測目標物2進行檢測。其中灰階影像13是依不同的照明角度的順序產生的照明光線11所擷取。
請參照第6圖。第6圖為本發明一實施例中，檢測方法600詳細的流程圖。檢測方法600是繪示同時對照第3圖所執行的方法的步驟。檢測方法600包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟601，將灰階影像擷取模組10設置於待測目標物2上方，以將光軸O對準於待測目標物2。
於步驟602，控制照明模組12依序產生不同顏色的照明光線11，各照明所有的目標區域A-E。舉例來說，控制模組14控制照明模組12以依序產生照明目標區域A-E的紅色光線、照明目標區域A-E的綠色光線以及照明目標區域A-E的藍色光線。
於步驟603，控制灰階影像擷取模組10依序擷取灰階影像13，灰階影像13各對應於一個顏色的照明光線11。需注意的是，灰階影像擷取模組10在對應的照明光線11進行照明時，同步地擷取灰階影像13。
於步驟604，控制模組14藉由疊加對應的顏色至灰階影像13並整合上色後的灰階影像13為彩色影像19來對待測目標物2進行檢測。其中灰階影像13是依不同的顏色的順序產生，並各照明所有目標區域的照明光線11所擷取。
需注意的是，如第5圖所述藉由取得輪廓17來進行檢測的方法，以及如第6圖所述藉由取得彩色影像來進行檢測的方法，可同時或是依序執行。當第5圖及第6圖的方法是依序執行時，第5圖及第6圖的任一種方法可先被執行，而使另一種方法接著在後被執行。
雖然本案內容已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本案內容，任何熟習此技藝者，在不脫離本案內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (12)

  1. 一種檢測裝置，用以檢測一待測目標物，該檢測裝置包含：一灰階影像擷取模組，設置於該待測目標物上方，以將一光軸對準於該待測目標物；複數照明模組，各包含圍繞該光軸且具不同的複數顏色的複數發光元件，該等照明模組具有複數照明角度，各形成於該光軸以及其中一個該等照明模組間，以使各該等照明角度具有一特定角度範圍以對應該待測目標物上的一個目標區域；以及一控制模組，電性連接於該等照明模組以及該灰階影像擷取模組，以控制該等照明模組依不同的該等顏色以及不同的該等照明角度的順序產生複數照明光線，以進一步控制該灰階影像擷取模組依序擷取複數第一灰階影像，該等第一灰階影像各對應於該等照明光線其中之一的照明；其中該控制模組根據該等第一灰階影像對該待測目標物進行一檢測；該控制模組更控制該等照明模組依不同的該等顏色的順序產生該等照明光線，且該等照明光線各照明所有該等目標區域，以進一步控制該灰階影像擷取模組依序擷取複數第二灰階影像，並藉由疊加對應的該等顏色至擷取的該等第二灰階影像，並整合上色後的該等第二灰階影像為一彩色影像。
  2. 如請求項1所述之檢測裝置，其中該控制模組控制該等照明模組依不同的該等照明角度的順序產生該等照明光線，且該等照明角度各照明至少其中之一該等目標區域，以進一步控制該第一灰階影像擷取模組依序擷取該等第一灰階影像。
  3. 如請求項2所述之檢測裝置，其中對該待測目標物進行之該檢測包含根據該等第一灰階影像取得該待測目標物之一輪廓，其中該等第一灰階影像是依不同的該等照明角度的順序產生的該等照明光線所擷取。
  4. 如請求項3所述之檢測裝置，其中該待測目標物之該輪廓是由該控制模組根據該等第一灰階影像的資訊進行複數三角計算而取得。
  5. 如請求項1所述之檢測裝置，其中該等發光元件包含一紅色發光元件、一綠色發光元件以及一藍色發光元件。
  6. 如請求項5所述之檢測裝置，其中該等第一灰階影像及該等第二灰階影像至少包含對應複數紅色光線之一第一影像、對應複數綠色光線之一第二影像以及對應複數藍色光線之一第三影像。
  7. 一種檢測方法，應用於一檢測裝置中，以檢測一待測目標物，該檢測方法包含：將一灰階影像擷取模組設置於該待測目標物上方，以將一光軸對準於該待測目標物；控制複數照明模組依不同的該等顏色以及不同的該等照明角度的順序產生複數照明光線，其中該等照明模組各包含圍繞該光軸且具不同的複數顏色的複數發光元件，該等照明模組具有複數照明角度，各形成於該光軸以及其中一個該等照明模組間，以使各該等照明角度具有一特定角度範圍以對應該待測目標物上的一個目標區域；控制該灰階影像擷取模組依序擷取複數第一灰階影像，該等第一灰階影像各對應於該等照明光線其中之一的照明；根據該等第一灰階影像對該待測目標物進行一檢測；控制該等照明模組依不同的該等顏色的順序產生該等照明光線，且該等照明光線各照明所有該等目標區域；控制該灰階影像擷取模組依序擷取複數第二灰階影像；以及疊加對應的該等顏色至擷取的該等第二灰階影像，並整合上色後的該等第二灰階影像為一彩色影像。
  8. 如請求項7所述之檢測方法，更包含： 控制該等照明模組依不同的該等照明角度的順序產生該等照明光線，且該等照明角度各照明至少其中之一該等目標區域；以及控制該灰階影像擷取模組依序擷取該等第一灰階影像。
  9. 如請求項8所述之檢測方法，其中對該待測目標物進行該檢測之步驟更包含根據該等第一灰階影像取得該待測目標物之一輪廓，其中該等第一灰階影像是依不同的該等照明角度的順序產生的該等照明光線所擷取。
  10. 如請求項9所述之檢測方法，更包含根據該等第一灰階影像的資訊進行複數三角計算以取得該待測目標物之該輪廓。
  11. 如請求項7所述之檢測方法，其中該等發光元件包含一紅色發光元件、一綠色發光元件以及一藍色發光元件。
  12. 如請求項11所述之檢測方法，其中該等第一灰階影像以及該等第二灰階影像至少包含對應複數紅色光線之一第一影像、對應複數綠色光線之一第二影像以及對應複數藍色光線之一第三影像。
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