TWI621833B - 免對正軸心之影像量測裝置及其量測方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種免對正軸心之影像量測裝置及其方法，其用以量測待測工件。待測工件設於旋轉盤。光投影單元產生光線照射至待測工件，並於影像擷取單元上形成第一工件遮蔽陰暗區域。旋轉盤及待測工件受中央控制處理單元控制而旋轉一旋轉角度，令影像擷取單元上形成第二工件遮蔽陰暗區域。中央控制處理單元依據第一工件遮蔽陰暗區域與第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生工件軸心位置。工件軸心與旋轉軸心相隔軸差間距。藉此，透過非接觸式的影像量測方式，能在任意擺放待測工件條件下正確地估算工件軸心位置及特徵尺寸，既快速便利且準確度高。

Description

免對正軸心之影像量測裝置及其量測 方法

本發明是關於一種影像量測裝置及其量測方法，特別是關於一種免對正軸心即可快速且準確地量測工件輪廓尺寸之影像量測裝置及其量測方法。

近年來，利用背投影像量測工件尺寸已經被廣泛地應用於工業量測，然都只能做平面的輪廓影像量測。當要量測一個軸形待測工件的時候，許多量測項目都超出平面範疇，必須旋轉待測工件才能量測。傳統的投影量測必須倚賴精準的軸端頂心，將軸件同心而且水平夾持才能準確量測。由於傳統技術之量測操作不易精確對準，所以無法快速有效地掌握所欲量測的剖面輪廓尺寸。

以螺絲為例，一般螺絲都是柱狀的，只要擷取任意剖面的輪廓影像，就可以計算出代表這一顆螺絲的特徵尺寸。但是如果螺絲剖面不是圓形的，而是三角形的剖面(此結構以下稱為三角牙螺絲，Triangular Thread Screw)，就必須準確定位找到三條中線才能算出三角牙螺絲的外徑和中線長度。然而，對於傳統的投影量測而言，其必須倚賴精密的旋轉夾具才能找到準確的中線位置。即便有精密的旋轉夾具，由於螺絲製造變形的關係，三角牙螺絲的橫截面不會是對稱的三角形，而且螺桿與螺頭的同心度也不佳，所以利用旋轉夾具夾持三角牙螺絲的任何位置，通常旋轉中心不會準確地通過三角形的形心(centroid)，因此三角牙螺絲的外徑與中線長度的量測往往會出現較大的誤差。

目前有一種習知之量測技術，其量測三角牙螺絲的外徑係使用V型千分尺，此V型千分尺是利用三點可以構成一個圓的原理來計算外徑，但是量測時必須注意取點，量測觸頭必須對準三角的頂點，否則量測值會不準。由於一般製造出來的三角牙不會是一個完美的正三角形，所以使用V型千分尺量測出來的外徑距離也是僅供參考。至於量測中線長度，又得回歸使用一般的分釐卡來量測，同樣都有量測觸頭必須對準三角的頂點之問題。綜上所述，使用V型千分尺與分釐卡均屬於接觸式的量測方式，人員的操作經驗相對很重要，而人因造成誤差率提升往往是這類量測器具的潛在問題。

由此可知，目前市場上缺乏一種可隨意擺置工件、可快速量測、便利性佳且準確度高的免對正軸心之影像量測裝置及其量測方法，故相關業者均在尋求其解決之道。

因此，本發明之目的在於提供一種免對正軸心之影像量測裝置及其量測方法，其利用不同旋轉角度之遮蔽陰暗區域的參數擷取與計算實現非接觸式的影像量測方式，可以任意擺放或夾持工件而不用準確對準軸心，就可以正確地估算工件的軸心位置，進而計算出它的特徵尺寸，故本發明具有相當之便利性。此外，透過免對正軸心之特殊概念結合影像量測方式，不但可以減少量測人力與降低量測成本，還可大幅節省量測時間並提高量測準確度，以解決習知技術存有誤差過大以及人為接觸式量測的缺點及問題。

依據本發明一態樣之一實施方式提供一種免對正軸心之影像量測裝置，其用以量測一待測工件，此免對正軸心之影像量測裝置包含一旋轉盤、一光投影單元、一影像擷取單元、一中央控制處理單元以及一旋轉驅動件。其中旋轉盤包含一旋轉軸心位置，待測工件設於旋轉盤上。光投影單元產生光線，並使光線沿著照射路徑行進，照射路徑會通過待測工件。再者，影像擷取單元設於照射路徑上接收光線，且待測工件遮蔽部分光線，令影像擷取單元上形成一第一工件遮蔽陰暗區域。至於中央控制處理單元則訊號連接旋轉盤、光投影單元及影像擷取單元。旋轉盤及待測工件受中央控制處理單元控制而旋轉一旋轉角度，令影像擷取單元上形成一第二工件遮蔽陰暗區域。中央控 制處理單元依據第一工件遮蔽陰暗區域與第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生一旋轉前距離參數與一旋轉後距離參數，且中央控制處理單元運算旋轉前距離參數與旋轉後距離參數而產生一工件軸心位置。旋轉驅動件連接旋轉盤，且旋轉驅動件受中央控制處理單元控制而轉動旋轉盤，令旋轉盤與待測工件同步轉動。其中工件軸心位置與旋轉軸心位置相隔一軸差間距，此軸差間距用以判斷是否對正軸心。

藉此，本發明之免對正軸心之影像量測裝置透過非接觸式的影像量測方式，可以任意擺放或夾持待測工件，不用準確對準軸心即可正確地估算待測工件的工件軸心位置，進而計算出待測工件的特徵尺寸，不但可快速量測，還兼具便利性佳及準確度高。

前述實施方式之其他實施例如下：前述旋轉盤可包含一虛擬旋轉軸心與一承載面，其中虛擬旋轉軸心垂直於一XY平面，且虛擬旋轉軸心對應旋轉軸心位置。而承載面垂直相交於虛擬旋轉軸心且平行於XY平面，待測工件置於承載面上。旋轉角度大於0度且小於180度，軸差間距大於等於0且小於旋轉盤的半徑。此外，前述第一工件遮蔽陰暗區域的形狀可對應待測工件的輪廓，且第一工件遮蔽陰暗區域包含一第一旋轉前輪廓邊線、一第二旋轉前輪廓邊線、一第一旋轉前虛擬量測線以及一第二旋轉前虛擬量測線。第一旋轉前輪廓邊線位於虛擬旋轉軸心之一側。第二旋轉前輪廓邊線與第一旋轉前輪廓邊線相隔一 旋轉前邊線距離。第一旋轉前虛擬量測線平行於XY平面，第一旋轉前虛擬量測線具有一第一旋轉前距離，此第一旋轉前距離代表第一旋轉前輪廓邊線與虛擬旋轉軸心之間的距離。第二旋轉前虛擬量測線銜接第一旋轉前虛擬量測線，且第二旋轉前虛擬量測線平行於XY平面。第二旋轉前虛擬量測線具有一第二旋轉前距離，此第二旋轉前距離代表第二旋轉前輪廓邊線與虛擬旋轉軸心之間的距離。旋轉軸心位置代表虛擬旋轉軸心與第一旋轉前虛擬量測線的交點。第一旋轉前距離與第二旋轉前距離由中央控制處理單元分別依據第一旋轉前虛擬量測線與第二旋轉前虛擬量測線運算求得。旋轉前距離參數包含第一旋轉前距離與第二旋轉前距離，旋轉前邊線距離為第一旋轉前距離與第二旋轉前距離之加總。另外，前述中央控制處理單元可依據第一旋轉前虛擬量測線與第二旋轉前虛擬量測線運算而產生二條平行的虛擬垂直邊線，此二條虛擬垂直邊線分別垂直於第一旋轉前虛擬量測線與第二旋轉前虛擬量測線，且二條虛擬垂直邊線分別跟第一旋轉前輪廓邊線與第二旋轉前輪廓邊線相切。

再者，前述第二工件遮蔽陰暗區域的形狀可對應待測工件的輪廓，且第二工件遮蔽陰暗區域包含一第一旋轉後輪廓邊線、一第二旋轉後輪廓邊線、一第一旋轉後虛擬量測線以及一第二旋轉後虛擬量測線。其中第一旋轉後輪廓邊線位於虛擬旋轉軸心之一側。第二旋轉後輪廓邊線與第一旋轉後輪廓邊線相隔一旋轉後邊線距離。而第一 旋轉後虛擬量測線平行於XY平面，且第一旋轉後虛擬量測線具有一第一旋轉後距離，此第一旋轉後距離代表第一旋轉後輪廓邊線與虛擬旋轉軸心之間的距離。第二旋轉後虛擬量測線銜接第一旋轉後虛擬量測線，且第二旋轉後虛擬量測線平行於XY平面。第二旋轉後虛擬量測線具有一第二旋轉後距離，此第二旋轉後距離代表第二旋轉後輪廓邊線與虛擬旋轉軸心之間的距離。此外，第一旋轉後距離與第二旋轉後距離由中央控制處理單元分別依據第一旋轉後虛擬量測線與第二旋轉後虛擬量測線運算求得。旋轉後距離參數包含第一旋轉後距離與第二旋轉後距離，旋轉後邊線距離為第一旋轉後距離與第二旋轉後距離之加總。另外，前述旋轉盤之移動達一轉動次數，此轉動次數大於等於1。前述中央控制處理單元可依據轉動次數、第一工件遮蔽陰暗區域及第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生複數組平行對邊的二虛擬垂直邊線，這些虛擬垂直邊線環繞連接而形成一虛擬多邊形，且中央控制處理單元依據虛擬多邊形、旋轉前距離參數及旋轉後距離參數計算工件軸心位置。

依據本發明另一態樣之一實施方式提供一種免對正軸心之影像量測方法，其用以量測一待測工件，此免對正軸心之影像量測方法包含一工件擺放步驟、一工件旋轉步驟、一影像擷取步驟以及一軸心運算步驟。其中工件擺放步驟係擺放待測工件於一旋轉盤上，此旋轉盤具有一旋轉軸心位置。工件旋轉步驟係提供一旋轉驅動件旋轉前述 之旋轉盤，令旋轉盤與待測工件同步轉動。而影像擷取步驟係利用一光投影單元產生一光線照射待測工件，並提供一影像擷取單元接收光線而判斷獲得一第一工件遮蔽陰暗區域。此外，軸心運算步驟係提供一中央控制處理單元控制旋轉盤帶動待測工件旋轉一旋轉角度，令影像擷取單元上判斷獲得一第二工件遮蔽陰暗區域。中央控制處理單元依據第一工件遮蔽陰暗區域與第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生一旋轉前距離參數與一旋轉後距離參數，且中央控制處理單元運算旋轉前距離參數與旋轉後距離參數而產生一工件軸心位置。工件軸心位置與旋轉軸心位置相隔一軸差間距，此軸差間距用以判斷是否對正軸心。

藉此，本發明之免對正軸心之影像量測方法藉由非接觸式的影像量測方式，在可以任意擺放或夾持待測工件的條件下，不用準確對正軸心即可正確地估算待測工件的工件軸心位置，進而計算出其特徵尺寸，既便利又有效率。再者，透過免對正軸心之特殊概念結合影像量測方式，不但可以減少量測人力與成本，而且準確度相當高。

前述實施方式之其他實施例如下：前述軸心運算步驟可包含一旋轉前距離產生步驟，此旋轉前距離產生步驟係提供中央控制處理單元定義出一第一旋轉前虛擬量測線與一第二旋轉前虛擬量測線，然後中央控制處理單元分別依據第一旋轉前虛擬量測線與第二旋轉前虛擬量測線運算求得一第一旋轉前距離與一第二旋轉前距離。第一旋轉前距離與第二旋轉前距離集合成前述之旋轉前距離參 數。另外，前述軸心運算步驟可包含一旋轉後距離產生步驟，此旋轉後距離產生步驟係提供中央控制處理單元定義出一第一旋轉後虛擬量測線與一第二旋轉後虛擬量測線，然後中央控制處理單元分別依據第一旋轉後虛擬量測線與第二旋轉後虛擬量測線運算求得一第一旋轉後距離與一第二旋轉後距離。第一旋轉後距離與第二旋轉後距離集合成前述之旋轉後距離參數。旋轉後距離產生步驟執行於旋轉前距離產生步驟之後。再者，前述軸心運算步驟可包含一垂直邊線產生步驟，此垂直邊線產生步驟係提供中央控制處理單元依據第一旋轉前虛擬量測線、第二旋轉前虛擬量測線、第一旋轉後虛擬量測線以及第二旋轉後虛擬量測線運算而產生兩組平行對邊的二條虛擬垂直邊線。其中一組虛擬垂直邊線與第一工件遮蔽陰暗區域之輪廓邊線相切，另一組虛擬垂直邊線則與第二工件遮蔽陰暗區域之輪廓邊線相切。此外，前述軸心運算步驟可包含一虛擬多邊形產生步驟，此虛擬多邊形產生步驟係提供中央控制處理單元計算旋轉盤之一轉動次數，使中央控制處理單元依據轉動次數、第一工件遮蔽陰暗區域以及第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生複數組平行對邊的二條虛擬垂直邊線。這些虛擬垂直邊線環繞連接而形成一虛擬多邊形，且中央控制處理單元依據虛擬多邊形、旋轉前距離參數及旋轉後距離參數計算工件軸心位置。

100‧‧‧免對正軸心之影像量測裝置

110‧‧‧待測工件

110a‧‧‧第一工件部

110b‧‧‧第二工件部

112‧‧‧虛擬工件軸心

S_n‧‧‧工件遮蔽陰暗區域

S₀‧‧‧第一工件遮蔽陰暗區域

S₁‧‧‧第二工件遮蔽陰暗區域

S₂‧‧‧第三工件遮蔽陰暗區域

SL_n1‧‧‧第一輪廓邊線

SL_n2‧‧‧第二輪廓邊線

112a‧‧‧第一虛擬工件軸心

112b‧‧‧第二虛擬工件軸心

200‧‧‧旋轉盤

210‧‧‧虛擬旋轉軸心

220‧‧‧承載面

300‧‧‧光投影單元

310‧‧‧光線

320‧‧‧照射路徑

400‧‧‧影像擷取單元

410‧‧‧空白區域

500‧‧‧中央控制處理單元

510‧‧‧光學控制驅動模組

520‧‧‧處理器

530‧‧‧旋轉控制驅動模組

540‧‧‧預校參數模組

550‧‧‧記憶體

560‧‧‧顯示器

600‧‧‧旋轉驅動件

700、700a‧‧‧免對正軸心之影像量測方法

S12‧‧‧工件擺放步驟

S14‧‧‧工件旋轉步驟

S16‧‧‧影像擷取步驟

S18‧‧‧軸心運算步驟

S182‧‧‧旋轉前距離產生步驟

SL₀₁‧‧‧第一旋轉前輪廓邊線

SL₀₂‧‧‧第二旋轉前輪廓邊線

SL₁₁‧‧‧第一旋轉後輪廓邊線

SL₁₂‧‧‧第二旋轉後輪廓邊線

L_n1‧‧‧第一虛擬量測線

L_n2‧‧‧第二虛擬量測線

L₀₁‧‧‧第一旋轉前虛擬量測線

L₀₂‧‧‧第二旋轉前虛擬量測線

L₁₁、L₂₁、L₃₁、L₄₁、L₅₁‧‧‧第一旋轉後虛擬量測線

L₁₂、L₂₂、L₃₂、L₄₂、L₅₂‧‧‧第二旋轉後虛擬量測線

DLL_n‧‧‧邊線距離

DLL₀‧‧‧旋轉前邊線距離

DLL₁‧‧‧旋轉後邊線距離

D_n1‧‧‧第一距離

D_n2‧‧‧第二距離

D₀₁‧‧‧第一旋轉前距離

D₀₂‧‧‧第二旋轉前距離

D₁₁、D₂₁、D₃₁、D₄₁、D₅₁‧‧‧第一旋轉後距離

D₁₂、D₂₂、D₃₂、D₄₂、D₅₂‧‧‧第二旋轉後距離

VL_n‧‧‧虛擬垂直邊線

VL₀‧‧‧旋轉前虛擬垂直邊線

S184‧‧‧旋轉後距離產生步驟

S186‧‧‧垂直邊線產生步驟

S188‧‧‧虛擬多邊形產生步驟

S21~S29‧‧‧步驟

DC‧‧‧三角牙螺絲外接圓直徑

CD0、CD1、CD2‧‧‧中線長度

VL₁‧‧‧旋轉後虛擬垂直邊線

A1、A2、B1、B2‧‧‧特徵尺寸

R0‧‧‧第一內切圓半徑值

R1‧‧‧第二內切圓半徑值

R2‧‧‧第三內切圓半徑值

R3‧‧‧第四內切圓半徑值

θ_n、θ₀、θ₁、θ₂、θ₃、θ ₄、θ₅‧‧‧旋轉角度

n‧‧‧旋轉次數

C'‧‧‧工件軸心位置

C‧‧‧旋轉軸心位置

D_n、D₀、D₁‧‧‧軸差間距

D_a‧‧‧第一軸差間距

D_b‧‧‧第二軸差間距

N‧‧‧量測次數

第1圖係繪示本發明一實施例的免對正軸心之影像量測裝置的示意圖。

第2圖係繪示第1圖的中央控制處理單元之顯示器所呈現待測工件之側面影像示意圖。

第3圖係繪示第1圖的免對正軸心之影像量測裝置的方塊示意圖。

第4A圖係繪示本發明第一實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第4B圖係繪示本發明第二實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第4C圖係繪示本發明第三實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第4D圖係繪示本發明第四實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第5A圖係繪示本發明第五實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第5B圖係繪示本發明第六實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第6圖係繪示本發明第七實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第7圖係繪示本發明第八實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第8圖係繪示本發明第九實施例的工件軸心位置之量測示意圖。

第9圖係繪示本發明一實施例的免對正軸心之影像量測方法的流程示意圖。

第10圖係繪示本發明另一實施例的免對正軸心之影像量測方法的流程示意圖。

以下將參照圖式說明本發明之複數個實施例。為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之；並且重複之元件將可能使用相同的編號表示之。

首先定義本發明實施方式會用到之參數符號與解釋名詞：第一輪廓邊線SL_n1代表工件遮蔽陰暗區域S_n的左側輪廓邊線；第二輪廓邊線SL_n2代表工件遮蔽陰暗區域S_n的右側輪廓邊線；第一虛擬量測線L_n1代表工件遮蔽陰暗區域S_n中的左邊量測線；第二虛擬量測線L_n2代表工件遮蔽陰暗區域S_n中的右邊量測線；邊線距離DLL_n代表第一輪廓邊線SL_n1與第二輪廓邊線SL_n2之間的距離；旋轉角度θ_n代表旋轉盤200轉動的夾角大小；第一距離D_n1代表第一輪廓邊線SL_n1與虛擬旋轉軸心210之間的距 離，而第二距離D_n2代表第二輪廓邊線SL_n2與虛擬旋轉軸心210之間的距離；虛擬垂直邊線VL_n代表垂直於第一虛擬量測線L_n1與第二虛擬量測線L_n2的邊線，其可連接組合形成一虛擬多邊形；上述之旋轉次數n為0或正整數，當旋轉次數n為0時代表“旋轉前”，當旋轉次數n為正整數時代表“旋轉後之第n次旋轉”。另外，“對正軸心”代表工件軸心位置C'與旋轉軸心位置C重合對齊，“免對正軸心”代表工件軸心位置C'與旋轉軸心位置C可以不用重合對齊，兩者間存有一軸差間距D_n。

請一併參閱第1~3圖，第1圖係繪示本發明一實施例的免對正軸心之影像量測裝置100的示意圖。第2圖係繪示第1圖的中央控制處理單元500之顯示器560所呈現待測工件110之側面影像示意圖。第3圖係繪示第1圖的免對正軸心之影像量測裝置100的方塊示意圖。如圖所示，本發明的免對正軸心之影像量測裝置100用以量測待測工件110的輪廓，其包含旋轉盤200、光投影單元300、影像擷取單元400、中央控制處理單元500以及旋轉驅動件600。

旋轉盤200包含旋轉軸心位置C、虛擬旋轉軸心210以及承載面220。待測工件110設於旋轉盤200上。虛擬旋轉軸心210垂直於XY平面，即平行於Z軸，且虛擬旋轉軸心210對應旋轉軸心位置C。而承載面220垂直相交於虛擬旋轉軸心210且平行於XY平面。待測工件110置於承載面220上。另外，本實施例之待測工件 110為軸形工件，旋轉盤200呈圓形。待測工件110包含虛擬工件軸心112與工件軸心位置C'，工件軸心位置C'與旋轉軸心位置C相隔一軸差間距D_n，而且虛擬旋轉軸心210與虛擬工件軸心112亦相隔軸差間距D_n。當軸差間距D_n等於0時，待測工件110剛好與旋轉盤200彼此對正軸心；反之，當軸差間距D_n大於0時，代表待測工件110沒有與旋轉盤200對正軸心。而無論軸差間距D_n為何，本發明的免對正軸心之影像量測裝置100均可快速且準確地量測出待測工件110的輪廓尺寸。

光投影單元300產生平行之光線310，並使光線310沿著照射路徑320行進，照射路徑320會通過待測工件110。此光線310的水平照射範圍超過待測工件110的寬度，換句話說，待測工件110並不會完全遮擋光線310。

影像擷取單元400設於照射路徑320上接收光線310，且待測工件110遮蔽部分光線310，令影像擷取單元400上形成一工件遮蔽陰暗區域S_n以及二側空白區域410。由於光線310為平行光源且其水平照射範圍大於待測工件110的寬度，因此工件遮蔽陰暗區域S_n的形狀會完全對應待測工件110的輪廓。詳細地說，工件遮蔽陰暗區域S_n可依據旋轉盤200依序轉動不同的旋轉角度θ_n而呈現不同之待測工件110的輪廓樣貌，其中旋轉角度θ_n代表旋轉盤200旋轉第n次的夾角大小，且旋轉次數n為0或正整數，而工件遮蔽陰暗區域S_n則代表在對應 旋轉角度θ_n條件下之待測工件110的遮蔽陰暗區域。例如：當一開始旋轉盤200未旋轉時(即旋轉前；旋轉角度θ₀等於0)，影像擷取單元400所擷取到的影像為第一工件遮蔽陰暗區域S₀；當旋轉盤200第一次旋轉一旋轉角度θ₁時(即旋轉後)，影像擷取單元400所擷取到的影像為第二工件遮蔽陰暗區域S₁；當旋轉盤200第二次旋轉一旋轉角度θ₂時，影像擷取單元400所擷取到的影像為第三工件遮蔽陰暗區域S₂，其餘依此類推。本實施例之影像擷取單元400可為高解析度之數位相機。

旋轉驅動件600連接旋轉盤200，且旋轉驅動件600受中央控制處理單元500控制而轉動旋轉盤200，令旋轉盤200與待測工件110同步轉動。本實施例之旋轉驅動件600為一電動馬達，其受中央控制處理單元500控制，可以準確地轉動旋轉盤200所需之旋轉角度θ_n。另外，旋轉角度θ_n大於0度且小於180度，而旋轉角度θ_n之大小可依照量測者之需求來決定。

中央控制處理單元500訊號連接光投影單元300、影像擷取單元400及旋轉驅動件600。中央控制處理單元500透過旋轉驅動件600間接地訊號連接旋轉盤200。旋轉盤200及待測工件110受中央控制處理單元500控制而旋轉一旋轉角度θ_n，令影像擷取單元400上形成工件遮蔽陰暗區域S_n。中央控制處理單元500依據旋轉前之第一工件遮蔽陰暗區域S₀與旋轉後之工件遮蔽陰暗區域S_n(旋轉次數n大於等於1)運算而產生旋轉前距離參 數與旋轉後距離參數，而且中央控制處理單元500運算旋轉前距離參數與旋轉後距離參數而產生工件軸心位置C'。工件軸心位置C'與旋轉軸心位置C相隔一軸差間距D_n，此軸差間距D_n用以判斷是否對正軸心，亦即判斷兩軸心位置是否對正。詳細地說，中央控制處理單元500包含光學控制驅動模組510、處理器520、旋轉控制驅動模組530、預校參數模組540、記憶體550以及顯示器560。其中光學控制驅動模組510訊號連接處理器520、光投影單元300及影像擷取單元400，光投影單元300與影像擷取單元400受光學控制驅動模組510控制光線310以及照射路徑320，而影像擷取單元400所擷取的影像會透過光學控制驅動模組510傳送至處理器520以執行後續之影像處理運算，其中影像包含工件遮蔽陰暗區域S_n以及二側空白區域410。另外，旋轉控制驅動模組530訊號連接處理器520與旋轉驅動件600，處理器520藉由旋轉控制驅動模組530傳送操控指令至旋轉驅動件600，令旋轉驅動件600轉動同步旋轉盤200及待測工件110一旋轉角度θ_n。預校參數模組540訊號連接處理器520且儲存多個預校參數，此預校參數包含影像擷取單元400的相機參數與虛擬旋轉軸心210之座標位置，其都是可以事先校正得知，預校參數用以準確計算待測工件110的外觀尺寸。再者，記憶體550訊號連接處理器520並存取來自光學控制驅動模組510、處理器520、旋轉控制驅動模組530、預校參數模組540以及顯示器560的資料，以供後續尺寸分析使 用。顯示器560則呈現量測畫面以及操控介面，讓量測者可以順利完成待測工件110之量測。本發明之免對正軸心之影像量測裝置100在量測一個待測工件110的時候，只要將待測工件110任意擺放在旋轉盤200上面，保持待測工件110之軸向與光線310之光學軸垂直即可。然後，旋轉控制驅動模組530將旋轉盤200旋轉至所欲量測的旋轉角度θ_n，並啟動光投影單元300和影像擷取單元400以擷取一張影像，同時偵測出待測工件110的輪廓邊線。最後，中央控制處理單元500依據影像與輪廓邊線運算獲得待測工件110的工件軸心位置C'，軸差間距D_n大於等於0且小於旋轉盤200的半徑。下列將透過複數個不同的實施例來說明本發明之量測概念。

請一併參閱第1圖、第2圖及第4A圖，第4A圖係繪示本發明第一實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖。此第一實施例係利用一次旋轉來量測一個規則圓柱形之待測工件110的真圓度，也就是說，旋轉盤200之移動達一轉動次數，此轉動次數等於1。當任意擺放此待測工件110在旋轉盤200上面的時候，待測工件110的工件軸心位置C'不會與旋轉盤200的旋轉軸心位置C點重合。為了量測真圓度，必須找到工件軸心位置C'。首先，在旋轉角度θ₀為零的位置，利用光投影單元300與影像擷取單元400可偵測出此圓柱形待測工件110之第一工件遮蔽陰暗區域S₀，並獲得第一工件遮蔽陰暗區域S₀左右對邊的第一旋轉前輪廓邊線SL₀₁與第二旋轉前輪廓邊線 SL₀₂，並且計算出虛擬旋轉軸心210與左右輪廓邊線相隔的第一旋轉前距離D₀₁及第二旋轉前距離D₀₂，然後在旋轉軸心位置C的0度方向畫出第一組平行的二條虛擬垂直邊線VL_n(即旋轉前虛擬垂直邊線VL₀)。接著，旋轉盤200以旋轉軸心位置C為中心旋轉一旋轉角度θ₁，旋轉角度θ₁等於90度，以偵測此圓柱形待測工件110左右對邊的輪廓邊線。並且計算出旋轉軸心位置C到左右輪廓邊線的第一旋轉後距離D₁₁及第二旋轉後距離D₁₂，然後在旋轉軸心位置C的90度方向畫出第二組平行的二條虛擬垂直邊線VL_n(即旋轉後虛擬垂直邊線VL₁)。這兩組虛擬垂直邊線VL_n最終可以形成一個矩形，進而可以運算求得此矩形的形心，作為工件軸心位置C'。最後，從工件軸心位置C'分別計算其至旋轉前虛擬垂直邊線VL₀、旋轉後虛擬垂直邊線VL₁的垂直距離而得到第一內切圓半徑值R0和第二內切圓半徑值R1，比較第一內切圓半徑值R0和第二內切圓半徑值R1即可得知待測工件110的真圓度。值得一提的是，當待測工件110是一個規則的柱狀體時(例如：橢圓柱、三角柱、平行四邊柱、六角柱等)，旋轉盤200可以不需要旋轉太多的旋轉角度θ_n，只要能求得對邊或對角到旋轉軸心位置C的垂直距離即可做出一個虛擬多邊形，而且此虛擬多邊形的形心會非常接近真實待測工件110的工件軸心位置C'。

由第2圖與第4A圖可知，第一工件遮蔽陰暗區域S₀與第二工件遮蔽陰暗區域S₁均位於二側空白區域 410之間，且第一工件遮蔽陰暗區域S₀包含第一旋轉前輪廓邊線SL₀₁(即第一輪廓邊線SL_n1之旋轉次數n等於0)、第二旋轉前輪廓邊線SL₀₂(即第二輪廓邊線SL_n2之旋轉次數n等於0)、第一旋轉前虛擬量測線L₀₁(即第一虛擬量測線L_n1之旋轉次數n等於0)以及第二旋轉前虛擬量測線L₀₂(即第二虛擬量測線L_n2之旋轉次數n等於0)。當虛擬旋轉軸心210落在待測工件110的截面範圍裡面時，第一旋轉前輪廓邊線SL₀₁位於虛擬旋轉軸心210之一側。而第二旋轉前輪廓邊線SL₀₂位於虛擬旋轉軸心210之另一側，且第二旋轉前輪廓邊線SL₀₂與第一旋轉前輪廓邊線SL₀₁相隔一旋轉前邊線距離DLL₀(即邊線距離DLL_n之旋轉次數n等於0)。此外，第一旋轉前虛擬量測線L₀₁ 平行於XY平面。第一旋轉前虛擬量測線L₀₁具有第一旋轉前距離D₀₁，此第一旋轉前距離D₀₁代表第一旋轉前輪廓邊線SL₀₁與虛擬旋轉軸心210之間的距離。第二旋轉前虛擬量測線L₀₂銜接第一旋轉前虛擬量測線L₀₁，且第二旋轉前虛擬量測線L₀₂平行於XY平面。第二旋轉前虛擬量測線L₀₂具有一第二旋轉前距離D₀₂，此第二旋轉前距離D₀₂代表第二旋轉前輪廓邊線SL₀₂與虛擬旋轉軸心210之間的距離。第一旋轉前距離D₀₁與第二旋轉前距離D₀₂由中央控制處理單元500分別依據第一旋轉前虛擬量測線L₀₁與第二旋轉前虛擬量測線L₀₂運算求得。換句話說，中央控制處理單元500依據旋轉前之第一工件遮蔽陰暗區域S₀運算而產生旋轉前距離參數。旋轉前 距離參數包含第一旋轉前距離D₀₁與第二旋轉前距離D₀₂，旋轉前邊線距離DLL₀為第一旋轉前距離D₀₁與第二旋轉前距離D₀₂之加總。而旋轉軸心位置C為旋轉盤200的旋轉中心，其代表虛擬旋轉軸心210與第一旋轉前虛擬量測線L₀₁的交點，亦代表第一旋轉前虛擬量測線L₀₁與第二旋轉前虛擬量測線L₀₂之銜接處。接著，中央控制處理單元500可依據第一旋轉前虛擬量測線L₀₁與第二旋轉前虛擬量測線L₀₂運算而產生二條平行的旋轉前虛擬垂直邊線VL₀，此二條旋轉前虛擬垂直邊線VL₀分別垂直於第一旋轉前虛擬量測線L₀₁與第二旋轉前虛擬量測線L₀₂，且二條旋轉前虛擬垂直邊線VL₀分別跟第一旋轉前輪廓邊線SL₀₁與第二旋轉前輪廓邊線SL₀₂相切。同理，第二工件遮蔽陰暗區域S₁的形狀對應待測工件110的輪廓，且第二工件遮蔽陰暗區域S₁包含第一旋轉後輪廓邊線SL₁₁、第二旋轉後輪廓邊線SL₁₂、第一旋轉後虛擬量測線L₁₁以及第二旋轉後虛擬量測線L₁₂。其中第一旋轉後輪廓邊線SL₁₁位於虛擬旋轉軸心210之一側。第二旋轉後輪廓邊線SL₁₂位於虛擬旋轉軸心210之另一側，且第二旋轉後輪廓邊線SL₁₂與第一旋轉後輪廓邊線SL₁₁相隔一旋轉後邊線距離DLL₁。而第一旋轉後虛擬量測線L₁₁平行於XY平面，且第一旋轉後虛擬量測線L₁₁具有一第一旋轉後距離D₁₁，此第一旋轉後距離D₁₁代表第一旋轉後輪廓邊線SL₁₁與虛擬旋轉軸心210之間的距離。第二旋轉後虛擬量測線L₁₂銜接第一旋轉後虛擬量測線L₁₁，且第 二旋轉後虛擬量測線L₁₂平行於XY平面。第二旋轉後虛擬量測線L₁₂具有一第二旋轉後距離D₁₂，此第二旋轉後距離D₁₂代表第二旋轉後輪廓邊線SL₁₂與虛擬旋轉軸心210之間的距離。此外，第一旋轉後距離D₁₁與第二旋轉後距離D₁₂由中央控制處理單元500分別依據第一旋轉後虛擬量測線L₁₁與第二旋轉後虛擬量測線L₁₂運算求得。換句話說，中央控制處理單元500依據第一次旋轉後之第二工件遮蔽陰暗區域S₁運算而產生旋轉後距離參數，旋轉後距離參數包含第一旋轉後距離D₁₁與第二旋轉後距離D₁₂，旋轉後邊線距離DLL₁為第一旋轉後距離D₁₁與第二旋轉後距離D₁₂之加總。由上述可知，中央控制處理單元500可依據轉動次數、第一工件遮蔽陰暗區域S₀及第二工件遮蔽陰暗區域S₁運算而產生複數組平行對邊的二虛擬垂直邊線VL_n，這些虛擬垂直邊線VL_n環繞連接而形成一虛擬矩形，且中央控制處理單元500依據虛擬矩形、旋轉前距離參數及旋轉後距離參數計算出矩形的工件軸心位置C'。藉此，透過工件軸心位置C'、第一內切圓半徑值R0及第二內切圓半徑值R1即可得知待測工件110的真圓度，既方便快速又精確有效率。另外值得一提的是，軸差間距D₀、D₁代表工件軸心位置C'與旋轉軸心位置C分別於旋轉前、旋轉後在X和Y方向相隔的距離，這兩個軸差間距D₀、D₁可用以判斷是否對正軸心。

請一併參閱第1圖、第2圖及第4B圖，第4B圖係繪示本發明第二實施例的工件軸心位置C'之量測 示意圖。此第二實施例係在旋轉盤200的旋轉軸心位置C位於待測工件110之外的條件下，利用一次旋轉來量測一個圓柱形之待測工件110的真圓度；也就是說，旋轉盤200之轉動次數等於1，其可計算得到兩個內切圓半徑值，其分別為第一內切圓半徑值R0與第二內切圓半徑值R1。為了量測真圓度，必須找到工件軸心位置C'。首先，在旋轉角度θ₀為零的位置，利用光投影單元300與影像擷取單元400可偵測並且計算出虛擬旋轉軸心210與左右輪廓邊線相隔的第一旋轉前距離D₀₁及第二旋轉前距離D₀₂。此時待測工件110左右對邊的輪廓邊線均位於旋轉軸心位置C的同一側。然後，旋轉盤200以旋轉軸心位置C為中心旋轉一旋轉角度θ₁，旋轉角度θ₁等於90度，以偵測此圓柱形待測工件110左右對邊的輪廓邊線，並且計算出旋轉軸心位置C到左右輪廓邊線的第一旋轉後距離D₁₁及第二旋轉後距離D₁₂。此時待測工件110左右對邊的二輪廓邊線分別位於旋轉軸心位置C的兩側，亦即旋轉軸心位置C位於二輪廓邊線之間。最後，藉由兩組虛擬垂直邊線VL_n可以形成一個矩形，進而可以運算求得此矩形的形心，作為工件軸心位置C'。而透過比較第一內切圓半徑值R0與第二內切圓半徑值R1即可得知待測工件110的真圓度。由上述可知，無論旋轉軸心位置C位於待測工件110之外或者之內，本發明均可快速且準確地運算出工件軸心位置C'並得知待測工件110的真圓度，故可任意擺 放或夾持待測工件110於旋轉盤200上，進而大幅增加量測的便利性。

請一併參閱第1圖、第2圖及第4A~4D圖，第4C圖係繪示本發明第三實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖。第4D圖係繪示本發明第四實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖。如圖所示，其中第三實施例係利用兩次旋轉來量測一個圓柱形之待測工件110的真圓度，也就是說，旋轉盤200之轉動次數等於2。從第三實施例可計算得到三個內切圓半徑值，其分別為第一內切圓半徑值R0、第二內切圓半徑值R1及第三內切圓半徑值R2。中央控制處理單元500利用第一虛擬量測線L_n1與第二虛擬量測線L_n2可以計算推導出一個虛擬六邊形，其中旋轉次數n為0、1及2。由此可知透過旋轉兩次的旋轉角度θ₁與θ₂亦可量測真圓度，旋轉角度θ₁與θ₂均為60度，如第4C圖所示。當然，旋轉更多之旋轉角度θ_n可以量測更準確的真圓度。如果旋轉三次，即轉動次數等於3，對應之旋轉角度θ₁、θ₂及θ₃均為45度，且中央控制處理單元500利用第一距離D_n1與第二距離D_n2可以計算推導出一個虛擬八邊形，其中旋轉次數n為0、1、2及3。然後中央控制處理單元500可計算得到四個內切圓半徑值，其分別為第一內切圓半徑值R0、第二內切圓半徑值R1、第三內切圓半徑值R2及第四內切圓半徑值R3，如第4D圖所示；其餘可依此類推。藉此，透過比較這些內切圓半徑值就可以知道待測工件110的真圓度。

請一併參閱第1圖、第2圖、第5A圖及第5B圖，第5A圖係繪示本發明第五實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖。第5B圖係繪示本發明第六實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖，其中待測工件110的形狀呈橢圓形。第5A圖的旋轉盤200之轉動次數等於1，對應之旋轉角度θ₁為90度，中央控制處理單元500可以運算得到兩組對邊平行的切線(即虛擬垂直邊線VL_n)，其可形成一個平行虛擬四邊形或虛擬矩形，並藉由第一距離D_n1及第二距離D_n2可以運算得到橢圓形待測工件110的近似工件軸心位置C'以及橢圓形的特徵尺寸A1、A2、B1、B2。另外，第5B圖的旋轉盤200之轉動次數等於3，對應之旋轉角度θ₁、θ₂及θ₃分別為60度、30度及30度。中央控制處理單元500可產生四組對邊平行的切線形成一個虛擬八邊形，此虛擬八邊形之輪廓更貼近待測工件110之橢圓形，故可以求得更接近真實工件軸心的工件軸心位置C'。而且從工件軸心位置C'可進一步量測獲得橢圓形的特徵尺寸A1、A2、B1、B2。綜此，本發明的免對正軸心之影像量測裝置100的旋轉盤200至少旋轉一個旋轉角度θ₁就可以求得任意截面形狀的形心，亦即工件軸心位置C'。

請一併參閱第1圖、第2圖及第6圖，第6圖係繪示本發明第七實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖。其中待測工件110為一個三角牙螺絲，其截面形狀呈三角弧形，類似一個三角形。首先，透過旋轉盤200、光 投影單元300、影像擷取單元400、中央控制處理單元500以及旋轉驅動件600操控量測找到邊線距離DLL_n為最大或最小之某一個旋轉盤200之位置(DLL_n取最大值或最小值視三角弧形之弧度而定)，其旋轉角度θ₀設為0度，且兩平行邊線(即虛擬垂直邊線VL_n且旋轉次數n等於0)到旋轉軸心位置C的距離分別設為第一距離D_n1和第二距離D_n2，其中旋轉次數n等於0。然後，轉動旋轉盤200至約120度的位置，並透過中央控制處理單元500運算求得第二組平行邊線(即虛擬垂直邊線VL_n且旋轉次數n等於1)，其平行邊線到旋轉軸心位置C的距離分別設為第一距離D_n1和第二距離D_n2，其中旋轉次數n等於1。接著，再旋轉約120度的位置找到第三組平行邊線(即虛擬垂直邊線VL_n且旋轉次數n等於2)，其平行邊線到旋轉軸心位置C的距離分別設為第一距離D_n1和第二距離D_n2，其中旋轉次數n等於2。這三組平行邊線環接形成一個虛擬六邊形。中央控制處理單元500不但可計算求出此虛擬六邊形的形心，即工件軸心位置C'，還可以得到工件軸心位置C'與旋轉軸心位置C相隔的軸差間距D_n。然後，根據此六邊形的形心計算出三角牙螺絲外接圓直徑DC和三角牙螺絲之三條中線長度CD0、CD1、CD2。因此，利用本發明之免對正軸心之影像量測裝置100來量測三角牙螺絲時，可以任意擺放螺絲於旋轉盤200上而不需要讓旋轉軸心位置C對應待測工件110的工件軸心位置C'，然後透過旋轉角度θ_n以及相關參數的量測可以 快速且準確地計算出三角牙螺絲外接圓直徑DC和三角牙螺絲之三條中線長度CD0、CD1、CD2，進而得知此三角牙螺絲是否符合所需規格，非常適合應用於大量工件之量測需求上。

請一併參閱第1圖、第2圖及第7圖，第7圖係繪示本發明第八實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖。此第八實施例中的待測工件110為一不規則形狀的多邊形，且旋轉盤200之轉動次數等於5，對應之旋轉角度θ₁、θ₂、θ₃、θ₄、θ₅均為30度。中央控制處理單元500可產生六條第一虛擬量測線L_n1、六條第二虛擬量測線L_n2、六個第一距離D_n1、六個第二距離D_n2(旋轉次數n為0、1、2、3、4、5)以及六組對邊平行的切線而形成一個虛擬十二邊形。由於轉動次數較多，因此虛擬十二邊形之輪廓非常貼近待測工件110之形狀，故可以求得相當接近真實工件軸心的工件軸心位置C'。由上述可知，轉動次數越多，所勾勒出來的虛擬多邊形會越接近原來待測工件110的外圍輪廓，而且此虛擬多邊形的形心也會越接近真實工件的軸心。

請一併參閱第1圖、第2圖及第8圖，第8圖係繪示本發明第九實施例的工件軸心位置C'之量測示意圖。此第九實施例中的待測工件110包含第一工件部110a與第二工件部110b，第一工件部110a連接於第二工件部110b與旋轉盤200之間。第一工件部110a與第二工件部110b均為圓柱體且彼此有段差。第一工件部 110a包含第一虛擬工件軸心112a，此第一虛擬工件軸心112a與虛擬旋轉軸心210相隔一第一軸差間距D_a。第二工件部110b包含第二虛擬工件軸心112b，此第二虛擬工件軸心112b與虛擬旋轉軸心210相隔一第二軸差間距D_b。由於第一工件部110a與第二工件部110b在不同高度處的軸心位置產生相異的軸差間距D_n，而本發明之免對正軸心之影像量測裝置100既可量測不同高度的工件形狀，亦可針對不同高度的第一工件部110a與第二工件部110b各自量測其真圓度及其之間的同心度。

請一併參閱第1圖、第2圖及第9圖，第9圖係繪示本發明一實施例的免對正軸心之影像量測方法700的流程示意圖。此免對正軸心之影像量測方法700用以量測待測工件110，其包含工件擺放步驟S12、工件旋轉步驟S14、影像擷取步驟S16以及軸心運算步驟S18，且上述步驟執行的順序為工件擺放步驟S12、工件旋轉步驟S14、影像擷取步驟S16以及軸心運算步驟S18。

工件擺放步驟S12係擺放待測工件110於一旋轉盤200上。

工件旋轉步驟S14係提供旋轉驅動件600旋轉前述之旋轉盤200，令旋轉盤200與待測工件110同步轉動。

影像擷取步驟S16係利用光投影單元300產生光線310照射待測工件110，並提供影像擷取單元400接收光線310而判斷獲得第一工件遮蔽陰暗區域S₀。

軸心運算步驟S18係提供中央控制處理單元500控制旋轉盤200帶動待測工件110旋轉一旋轉角度θ_n，令影像擷取單元400上判斷獲得一第二工件遮蔽陰暗區域S₁。中央控制處理單元500依據第一工件遮蔽陰暗區域S₀與第二工件遮蔽陰暗區域S₁運算而產生一旋轉前距離參數與一旋轉後距離參數，且中央控制處理單元500運算旋轉前距離參數與旋轉後距離參數而產生一工件軸心位置C'。工件軸心位置C'與旋轉軸心位置C相隔一軸差間距D_n，此軸差間距D_n用以判斷是否對正軸心。詳細地說，軸心運算步驟S18包含旋轉前距離產生步驟S182、旋轉後距離產生步驟S184、垂直邊線產生步驟S186以及虛擬多邊形產生步驟S188。在軸心運算步驟S18中，步驟執行的順序為旋轉前距離產生步驟S182、旋轉後距離產生步驟S184、垂直邊線產生步驟S186以及虛擬多邊形產生步驟S188。其中旋轉前距離產生步驟S182係提供中央控制處理單元500定義出第一旋轉前虛擬量測線L₀₁與第二旋轉前虛擬量測線L₀₂，然後中央控制處理單元500分別依據第一旋轉前虛擬量測線L₀₁與第二旋轉前虛擬量測線L₀₂運算求得第一旋轉前距離D₀₁與第二旋轉前距離D₀₂。第一旋轉前距離D₀₁與第二旋轉前距離D₀₂集合成前述之旋轉前距離參數。另外，旋轉後距離產生步驟S184係提供中央控制處理單元500定義出第一旋轉後虛擬量測線L₁₁與第二旋轉後虛擬量測線L₁₂，然後中央控制處理單元500分別依據第一旋轉後虛擬量測線L₁₁與第 二旋轉後虛擬量測線L₁₂運算求得第一旋轉後距離D₁₁與第二旋轉後距離D₁₂。第一旋轉後距離D₁₁與第二旋轉後距離D₁₂集合成前述之旋轉後距離參數。再者，垂直邊線產生步驟S186係提供中央控制處理單元500依據第一旋轉前虛擬量測線L₀₁、第二旋轉前虛擬量測線L₀₂、第一旋轉後虛擬量測線L₁₁以及第二旋轉後虛擬量測線L₁₂運算而產生兩組平行對邊的二條虛擬垂直邊線VL_n(即旋轉前虛擬垂直邊線VL₀及旋轉後虛擬垂直邊線VL₁)。其中一組虛擬垂直邊線VL_n(即旋轉前虛擬垂直邊線VL₀)與第一工件遮蔽陰暗區域S₀之輪廓邊線相切，另一組虛擬垂直邊線VL_n(即旋轉後虛擬垂直邊線VL₁)則與第二工件遮蔽陰暗區域S₁之輪廓邊線相切。此外，虛擬多邊形產生步驟S188係提供中央控制處理單元500計算旋轉盤200之一轉動次數，使中央控制處理單元500依據轉動次數、第一工件遮蔽陰暗區域S₀以及第二工件遮蔽陰暗區域S₁運算而產生複數組平行對邊的二條虛擬垂直邊線VL_n。這些虛擬垂直邊線VL_n環繞連接而形成一虛擬多邊形，且中央控制處理單元500依據虛擬多邊形、旋轉前距離參數及旋轉後距離參數計算工件軸心位置C'。藉此，本發明利用非接觸式的影像量測方式，可以任意擺放或夾持待測工件110，不用準確對準軸心，就可以正確地估算待測工件110的工件軸心位置C'，進而計算出待測工件110的特徵尺寸。

請一併參閱第1圖、第2圖及第10圖，第10圖係繪示本發明另一實施例的免對正軸心之影像量測方法700a的流程示意圖。此免對正軸心之影像量測方法700a包含步驟S21~S29。其中步驟S21係任意擺放待測工件110至旋轉盤200上面，並且設定旋轉前的量測次數N等於1。步驟S22係轉動旋轉盤200與待測工件110一個旋轉角度θ_n，並記錄旋轉角度θ_n，旋轉n次後的量測次數N會等於n加1，所以量測次數N等於1代表旋轉前的量測次數。步驟S23係開啟背光源，亦即驅動光投影單元300與影像擷取單元400擷取一張影像，並且將影像儲存至中央控制處理單元500的記憶體550中。再者，步驟S24係透過中央控制處理單元500處理影像並取得第一輪廓邊線SL_n1與第二輪廓邊線SL_n2，並且分別計算其與旋轉軸心位置C相隔之第一距離D_n1與第二距離D_n2。步驟S25係在XY平面上設定一點為旋轉軸心位置C。步驟S26係取旋轉角度θ_n的方向線，在旋轉軸心位置C左右各第一距離D_n1與第二距離D_n2之處分別畫一條垂直線而形成一組平行對邊的虛擬垂直邊線VL_n。此外，步驟S27係判定量測次數N是否足夠。若不足，則量測次數N加1，並回至步驟S22執行，再一次轉動旋轉盤200一旋轉角度θ_n；反之，若量測次數已足夠，則執行步驟S28。步驟S28係藉由中央控制處理單元500繪製一組虛擬多邊形，並且計算此虛擬多邊形之形心位置。步驟S29係以形心位置為中心，計算待測工件110的特徵尺寸。藉此，本 發明的免對正軸心之影像量測方法700、700a均可在非接觸式的影像量測方式以及任意擺放待測工件110的條件下準確估算工件軸心位置C'，不但可快速量測，還兼具高便利性及低成本之效。

由上述實施方式可知，本發明具有下列優點：其一，利用非接觸式的影像量測方式，可以任意擺放或夾持待測工件，不用準確對準軸心即可正確地估算待測工件的工件軸心位置，進而計算出待測工件的特徵尺寸，具有相當之便利性。其二，由於不用準確對正軸心，因此可大幅節省量測時間以增加量測效率。其三，透過免對正軸心之特殊概念結合影像量測方式，不但可以減少量測人力與成本，而且準準度非常高。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (9)

1. 一種免對正軸心之影像量測裝置，用以量測一待測工件，該免對正軸心之影像量測裝置包含：一旋轉盤，包含一旋轉軸心位置，該待測工件設於該旋轉盤上；一光投影單元，產生一光線沿一照射路徑行進，該照射路徑通過該待測工件；一影像擷取單元，設於該照射路徑上接收該光線，且該待測工件遮蔽部分該光線，令該影像擷取單元上形成一第一工件遮蔽陰暗區域；一中央控制處理單元，訊號連接該旋轉盤、該光投影單元及該影像擷取單元，該旋轉盤及該待測工件受該中央控制處理單元控制而旋轉一旋轉角度，令該影像擷取單元上形成一第二工件遮蔽陰暗區域，該中央控制處理單元依據該第一工件遮蔽陰暗區域與該第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生一旋轉前距離參數與一旋轉後距離參數，且該中央控制處理單元運算該旋轉前距離參數與該旋轉後距離參數而產生一工件軸心位置；以及一旋轉驅動件，連接該旋轉盤，該旋轉驅動件受該中央控制處理單元控制而轉動該旋轉盤，令該旋轉盤與該待測工件同步轉動；其中該工件軸心位置與該旋轉軸心位置相隔一軸差間距，該軸差間距用以判斷是否對正軸心；其中，該旋轉盤之移動達一轉動次數，該轉動次數大於等於1，該中央控制處理單元依據該轉動次數、該第一 工件遮蔽陰暗區域及該第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生複數組平行對邊的二虛擬垂直邊線，該些虛擬垂直邊線環繞連接而形成一虛擬多邊形，且該中央控制處理單元依據該虛擬多邊形、該旋轉前距離參數及該旋轉後距離參數計算該工件軸心位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之免對正軸心之影像量測裝置，其中該旋轉盤更包含：一虛擬旋轉軸心，垂直於一XY平面，該虛擬旋轉軸心對應該旋轉軸心位置；及一承載面，垂直相交於該虛擬旋轉軸心且平行於該XY平面，該待測工件置於該承載面上；其中該旋轉角度大於0度且小於180度，該軸差間距大於等於0且小於該旋轉盤的半徑。
3. 如申請專利範圍第2項所述之免對正軸心之影像量測裝置，其中該第一工件遮蔽陰暗區域的形狀對應該待測工件的輪廓，且該第一工件遮蔽陰暗區域包含：一第一旋轉前輪廓邊線，位於該虛擬旋轉軸心之一側；一第二旋轉前輪廓邊線，其與該第一旋轉前輪廓邊線相隔一旋轉前邊線距離；一第一旋轉前虛擬量測線，平行於該XY平面，該第一旋轉前虛擬量測線具有一第一旋轉前距離，該第一旋轉 前距離代表該第一旋轉前輪廓邊線與該虛擬旋轉軸心之間的距離；及一第二旋轉前虛擬量測線，銜接該第一旋轉前虛擬量測線，該第二旋轉前虛擬量測線平行於該XY平面，該第二旋轉前虛擬量測線具有一第二旋轉前距離，該第二旋轉前距離代表該第二旋轉前輪廓邊線與該虛擬旋轉軸心之間的距離；其中該旋轉軸心位置代表該虛擬旋轉軸心與該第一旋轉前虛擬量測線的交點，該第一旋轉前距離與該第二旋轉前距離由該中央控制處理單元分別依據該第一旋轉前虛擬量測線與該第二旋轉前虛擬量測線運算求得，該旋轉前距離參數包含該第一旋轉前距離與該第二旋轉前距離，該旋轉前邊線距離為該第一旋轉前距離與該第二旋轉前距離之加總。
4. 如申請專利範圍第3項所述之免對正軸心之影像量測裝置，其中該中央控制處理單元依據該第一旋轉前虛擬量測線與該第二旋轉前虛擬量測線運算而產生二平行的虛擬垂直邊線，該二虛擬垂直邊線分別垂直於該第一旋轉前虛擬量測線與該第二旋轉前虛擬量測線，且該二虛擬垂直邊線分別跟該第一旋轉前輪廓邊線與該第二旋轉前輪廓邊線相切。
5. 如申請專利範圍第2項所述之免對正軸心之影像量測裝置，其中該第二工件遮蔽陰暗區域的形狀對應該待測工件的輪廓，且該第二工件遮蔽陰暗區域包含：一第一旋轉後輪廓邊線，位於該虛擬旋轉軸心之一側；一第二旋轉後輪廓邊線，其與該第一旋轉後輪廓邊線相隔一旋轉後邊線距離；一第一旋轉後虛擬量測線，平行於該XY平面，該第一旋轉後虛擬量測線具有一第一旋轉後距離，該第一旋轉後距離代表該第一旋轉後輪廓邊線與該虛擬旋轉軸心之間的距離；及一第二旋轉後虛擬量測線，銜接該第一旋轉後虛擬量測線，該第二旋轉後虛擬量測線平行於該XY平面，該第二旋轉後虛擬量測線具有一第二旋轉後距離，該第二旋轉後距離代表該第二旋轉後輪廓邊線與該虛擬旋轉軸心之間的距離；其中該第一旋轉後距離與該第二旋轉後距離由該中央控制處理單元分別依據該第一旋轉後虛擬量測線與該第二旋轉後虛擬量測線運算求得，該旋轉後距離參數包含該第一旋轉後距離與該第二旋轉後距離，該旋轉後邊線距離為該第一旋轉後距離與該第二旋轉後距離之加總。
6. 一種應用於申請專利範圍第1項所述之免對正軸心之影像量測裝置的免對正軸心之影像量測方法，用 以量測該待測工件，該免對正軸心之影像量測方法包含以下步驟：一工件擺放步驟，係擺放該待測工件於該旋轉盤上，該旋轉盤具有該旋轉軸心位置；一工件旋轉步驟，係提供該旋轉驅動件旋轉該旋轉盤，令該旋轉盤與該待測工件同步轉動；一影像擷取步驟，係利用該光投影單元產生該光線照射該待測工件，並提供該影像擷取單元接收該光線而判斷獲得該第一工件遮蔽陰暗區域；以及一軸心運算步驟，係提供該中央控制處理單元控制該旋轉盤帶動該待測工件旋轉該旋轉角度，令該影像擷取單元上判斷獲得該第二工件遮蔽陰暗區域，該中央控制處理單元依據該第一工件遮蔽陰暗區域與該第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生該旋轉前距離參數與該旋轉後距離參數，且該中央控制處理單元運算該旋轉前距離參數與該旋轉後距離參數而產生該工件軸心位置；其中該工件軸心位置與該旋轉軸心位置相隔該軸差間距，該軸差間距用以判斷是否對正軸心。
7. 如申請專利範圍第6項所述之免對正軸心之影像量測方法，其中該軸心運算步驟更包含：一旋轉前距離產生步驟，係提供該中央控制處理單元定義出一第一旋轉前虛擬量測線與一第二旋轉前虛擬量測線，然後該中央控制處理單元分別依據該第一旋轉前虛擬量測線與該第二旋轉前虛擬量測線運算求得一第一旋轉前 距離與一第二旋轉前距離，該第一旋轉前距離與該第二旋轉前距離集合成該旋轉前距離參數；及一旋轉後距離產生步驟，係提供該中央控制處理單元定義出一第一旋轉後虛擬量測線與一第二旋轉後虛擬量測線，然後該中央控制處理單元分別依據該第一旋轉後虛擬量測線與該第二旋轉後虛擬量測線運算求得一第一旋轉後距離與一第二旋轉後距離，該第一旋轉後距離與該第二旋轉後距離集合成該旋轉後距離參數；其中該旋轉後距離產生步驟執行於該旋轉前距離產生步驟之後。
8. 如申請專利範圍第7項所述之免對正軸心之影像量測方法，其中該軸心運算步驟更包含：一垂直邊線產生步驟，係提供該中央控制處理單元依據該第一旋轉前虛擬量測線、該第二旋轉前虛擬量測線、該第一旋轉後虛擬量測線及該第二旋轉後虛擬量測線運算而產生二組平行對邊的二虛擬垂直邊線，其中一該組虛擬垂直邊線與該第一工件遮蔽陰暗區域之輪廓邊線相切，另一該組虛擬垂直邊線與該第二工件遮蔽陰暗區域之輪廓邊線相切。
9. 如申請專利範圍第6項所述之免對正軸心之影像量測方法，其中該軸心運算步驟更包含：一虛擬多邊形產生步驟，係提供該中央控制處理單元計算該旋轉盤之該轉動次數，使該中央控制處理單元依據 該轉動次數、該第一工件遮蔽陰暗區域及該第二工件遮蔽陰暗區域運算而產生該些組平行對邊的二該虛擬垂直邊線，該些虛擬垂直邊線環繞連接而形成該虛擬多邊形，且該中央控制處理單元依據該虛擬多邊形、該旋轉前距離參數及該旋轉後距離參數計算該工件軸心位置。