TWI646307B - Optical path detecting device and detecting method thereof - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種光路檢測裝置及其檢測方法，該檢測裝置之檢測步驟，係於光機檢視模組之二取像單元、二光源設備相對內側的檢測空間置放待檢測物，即由一側取像單元之攝像元件、鏡頭及光源設備之環形光源同時啟動，提供環形狀照明光源至待檢測物、作為主要照明光源，並由另側光源設備之主光源啟動，提供照明光源經過下方鏡頭投射至待檢測物、作為背光照明光源，對待檢測物形成多方向照明，而供攝像元件及鏡頭擷取待檢測物的清晰影像，再依據擷取之清晰影像，進行檢視待檢測物是否為良品，達到檢測作業快速確實、省時省工之目的。

Description

光路檢測裝置及其檢測方法

本發明係提供一種光路檢測裝置及其檢測方法，尤指利用光機檢視模組、準確檢視待檢測物之裝置及方法，該光機檢視模組之二相對取像單元、光源設備相對內側置放待檢測物，提供多方向照明可擷取待檢測物清晰影像進行檢視，達到檢測作業快速、省時之目的。

按，隨著科技時代的不斷創新、進步，在日常生活、工作環境中經常應用各式電子、電氣產品，例如各式家電產品、辨公室之事務機具或電腦、可攜式電子產品之智慧型手機、平板電腦或筆記型電腦等，均提供人們在日常生活、工作時的舒適與便利，使得人們對各式電子、電氣產品的依賴性提高，並增加應用的時間，亦有愈來愈多的電子、電氣產品不斷推陳出新，以符合人們的使用需求，讓人們在日常生活及工作時，透過各式電子、電氣產品獲得更方便、舒適的生活機能。

然各式電子、電氣產品均具備精密的電子電路佈局、電子零組件或電路設備、系統等，提供使用者在應用時方便操作、控制之功效，因此各式電子、電氣產品內部的主機板、預設電路佈局之電路板、軟性電路板或具備各式電子零組件之電路系統等，在加工製造完成後，必須進行仔細的檢測，對各種電子零組件與主機板、電路板或軟性電路板之間的 電性連接、設置位置、方向角度或堆疊狀態等，作仔細的檢視，以確認電子電路佈局與各式電子零組件等之運作正常；而目前對於各式電子、電氣產品的主機板、預設電路佈局之電路板、軟性電路板或具備各式電子零組件之電路系統等進行檢測之架構，請參閱第五圖所示，係將電子產品之檢測物體a置於取像機b一側光源b1及背光板c之間，對檢測物體a進行單一方向的檢測，若欲進行另一方向檢測，則必須利用額外之機械手臂或翻轉機構等(圖中未示出)將檢測物體a作翻轉，同時利用表面積較大的背光板c提供足夠的背光照射，則將導致整體的硬體設備成本增加，且檢測作業時間亦加長，極不符經濟效益；另如第六圖所示，為將電子產品之檢測物體a置於取像機b一側光源b1與平行光源d之間，透過光源b1與平行光源d形成平行光之照明光線，以供取像機b擷取檢測物體a的輪廓較準確、銳利，但仍然只對檢測物體a的單一方向檢測，而欲進行另一方向檢測，亦必須利用額外之機械手臂或翻轉機構等(圖中未示出)將檢測物體a作翻轉，且平行光源d的成本也較高，所以也造成整體的硬體設備成本增加，並容易產生取像機b攝取影像的死角、遮蔽或造成攝取影像不完整等缺失，同時檢測作業時間亦加長、耗時又費工，並不符經濟效益。

再者，如第七圖所示，係將檢測物體a置於二相對取像機b的外同軸光源b2、光源b1之間，可以不必翻轉檢測物體a，利用二相對取像機b擷取檢測物體a的二方向輪廓影像，但是二相對取像機b、光源b1、外同軸光源b2等在運作時，均為同步啟動，則將導致二相對的各光源b1、各外同軸光源b2所投射之照明光源產生相互干擾現象、 也容易產生取像機b攝取攝像的死角、遮蔽或造成攝取影像不完整等缺失，影響二側取像機b無法取得檢測物體a的清晰輪廓影像，將導致檢測作業準確度降低，則上述關於目前各種對電子產品的相關檢測物體之檢測設備、方法等，在實際應用實施時仍存在諸多缺失、有待改善。

是以，如何解決目前電子產品相關電路佈局檢測不準確、耗時費工之問題與困擾，且檢測機具架構設備體積大、整體成本高、不符經濟效益等之麻煩與缺失，即為從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，發明人有鑑於上述之問題與缺失，乃搜集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種可利用光檢視模組的二相對取像單元、光源設備，利用其中一側攝像元件、鏡頭及環形光源配合另側主光源，形成對待檢測物的主要光源、背光光源等多方向照明，以擷取待檢測物的清晰影像，達到檢測作業確實、省時、成本低等目的之光路檢測裝置及其檢測方法的發明專利誕生者。

本發明之主要目的乃在於該檢測裝置之檢測步驟，係於光機檢視模組之二取像單元、二光源設備相對內側檢測空間置放待檢測物，且由一側取像單元之攝像元件、鏡頭及光源設備之環形光源同時啟動，提供環形狀照明光源至待檢測物、作為主要照明光源，並由另側光源設備之主光源啟動，提供照明光源經過下方鏡頭投射至待檢測物、作為背光照明光源，對待檢測物形成多方向照明，而供攝像元件及鏡頭擷取待檢測物的 清晰外觀、輪廓影像等，再依據擷取之清晰外觀、輪廓影像等，進行檢視待檢測物是否為良品，達到檢測作業快速確實、省時省工之目的。

本發明之次要目的乃在於該光路檢測裝置，係包括二相對之光機檢視模組，而該二光機檢視模組分別包括取像單元及光源設備，則各取像單元包括攝像元件、結合於攝像元件之鏡頭，且各鏡頭內部設有透鏡對位攝像元件，再於鏡頭處組裝光源設備之主光源、並供主光源對位於各透鏡，另於各鏡頭外側設置環形光源，則各環形光源分別設有內環孔可供各透鏡反射主光源向外投射，即於二相對環形光源相對內側形成檢測空間可供置放待檢測物。

本發明之另一目的乃在於該各取像單元之攝像元件，係可為感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)或其它可擷取影像之元件等，而各鏡頭係可為遠心鏡頭(Telecentric)或其它型式之鏡頭等；至於各光源設備之主光源，係可分別為高功率發光二極體(High Power LED)或其它型式之發光體等，而各環形光源係為形成至少一圈以上之複數發光二極體(LED)或其它型式之發光體等。

本發明之再一目的乃在於該二光機檢視模組，係包括第一取像單元、組裝於第一取像單元之第一光源設備以及第二取像單元、組裝於第二取像單元之第二光源設備，而第一取像單元包括第一攝像元件、結合於第一攝像元件之第一鏡頭、組裝於第一鏡頭上之第一光源設備的第一主光源及設置於第一鏡頭外側之第一環形光源；且第二取像單元包括第二攝像元件、結合於第二攝像元件之第二鏡頭、組裝於第二鏡頭上之第二光 源設備的第二主光源及設置於第二鏡頭外側之第二環形光源。

1‧‧‧光機檢視模組

10‧‧‧檢測空間

11‧‧‧第一取像單元

111‧‧‧第一攝像元件

112‧‧‧第一鏡頭

113‧‧‧第一透鏡

12‧‧‧第一光源設備

121‧‧‧第一主光源

122‧‧‧第一環形光源

1220‧‧‧第一內環孔

2‧‧‧光機檢視模組

21‧‧‧第二取像單元

211‧‧‧第二攝像元件

212‧‧‧第二鏡頭

213‧‧‧第二透鏡

22‧‧‧第二光源設備

221‧‧‧第二主光源

222‧‧‧第二環形光源

2220‧‧‧第二內環孔

3‧‧‧待檢測物

a‧‧‧檢測物體

b‧‧‧取像機

b1‧‧‧光源

b2‧‧‧外同軸光源

c‧‧‧背光板

d‧‧‧平行光源

第一圖 係為本發明之側視圖。

第二圖 係為本發明之側視剖面圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之側視圖。

第四圖 係為本發明檢測步驟之流程圖。

第五圖 係為習知檢測模組之簡易視圖。

第六圖 係為另一習知檢測模組之簡易視圖。

第七圖 係為又一習知檢測模組之簡易圖。

為達成上述目的與功效，本發明所採用之技術手段及其構造、實施之方法等，茲繪圖就本發明之較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三圖所示，係為本發明之側視圖、側視剖面圖、較佳實施例之側視圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明之光路檢測裝置係包括二相對之光機檢視模組1、2，其中：該二光機檢視模組1、2係呈相對設置，而第一光機檢視模組1係包括第一取像單元11、第一光源設備12，且第一取像單元11包括有第一攝像元件111、結合於第一攝像元件111之第一鏡頭112，並於第一鏡頭112內部設有第一透鏡113對位於第一攝像元件111，再於第一鏡頭112上設置第一光源設備12之第一主光源12 1，以供第一主光源121對位於第一透鏡113，另於第一鏡頭112外側設置第一光源設備12之第一環形光源122，第一環形光源122內部具有中空之第一內環孔1220對位於第一鏡頭112。

至於該第二光機檢視模組2係包括第二取像單元21、第二光源設備22，且第二取像單元21包括有第二攝像元件211、結合於第二攝像元件211之第二鏡頭212，並於第二鏡頭212內部設有第二透鏡213對位於第二攝像元件211，再於第二鏡頭212上設置第二光源設備22之第二主光源221，以供第二主光源221對位於第二透鏡213，另於第二鏡頭212外側設置第二光源設備22之第二環形光源222，第二環形光源222內部具有中空之第二內環孔2220對位於第二鏡頭212。

則上述二光機檢視模組1、2於應用時，係於二相對之取像單元11、21及二光源設備12、22的二環形光源122、222的相對內側形成檢測空間10，則可於檢測空間10內置放待檢測物3，而利用二相對之光機檢視模組1、2組構成本發明之光路檢測裝置，可對待檢測物3進行外觀、輪廓等之檢測。

而上述該待檢測物3，係可為各式電子、電氣產品的主機板、預設電路佈局之電路板、軟性電路板或具備各式電子零組件之電路系統等。

請參閱第一、二、三、四圖所示，係為本發明之側視圖、側視剖面圖、較佳實施例之側視圖、檢測步驟之流程圖，由圖中所示可以清楚看出，本發明之光路檢測裝置係包括二相對之光機檢視模組1、2， 並於二相對之光機檢視模組1、2相對內側形成檢測空間10，可供置放待檢測物3，而可對待檢測物3進行檢測，則檢測之步驟為：

(A)二相對設置之光機檢視模組1、2分別於二相對取像單元11、21、二光源設備12、22的相對內側形成檢測空間10，即可供待檢測物3置於檢測空間10內。

(B)利用一側第一取像單元11之第一攝像元件111、第一鏡頭112、位於第一鏡頭112外側第一光源設備12之環形光源122同時啟動，透過第一環形光源122提供環形狀照明光源投射至待檢測物3、作為對待檢測物3之主要照明光源。

(C)再以另側第二光源設備22之主光源221啟動，並提供照明光源經過其下方第二取像單元21之第二鏡頭212向外投射至待檢測物3、作為對待檢測物3之背光照明光源。

(D)同時由第一環形光源122主要照明光源、第二主光源221之背光照明光源，可對待檢測物3形成多方向之照明，而供第一攝像元件111及第一鏡頭112擷取待檢測物3的清晰外觀、輪廓影像。

(E)第一攝像元件111依據所擷取待檢測物3之清晰外觀、輪廓影像，進行檢視待檢測物3是否為良品之檢測，若是、即執行步驟(F)，若否、即執行步驟(G)。

(F)該待檢測物3為良品，即可進行後續之加工處理。

(G)該待檢測物3為不良品，予以進行回收處理。

上述各步驟中，置放於二相對之光機檢視模組1、2的檢 測空間10內之待檢測物3係可為各式電子產品之主機板、預設電路佈局之電路板、軟性電路板或具備各式電子零組件之電路系統等，亦或是各式電子、電氣產品之相關構件等。

至於上述該步驟(A)~(C)之各第一、第二取像單元11、21，分別包括第一、第二攝像元件111、211以及結合於各第一、第二攝像元件111、211之第一、第二鏡頭112、212，則各第一、第二攝像元件111、211可分別為感光耦合元件(CCD，Charge-coupled Device)，而各第一、第二鏡頭112、212係為遠心鏡頭(Telecentric)。

且上述該步驟(A)~(C)之各第一、第二光源設備12、22，係可分別包括組裝於各第一、第二攝像元件111、211的各第一、第二鏡頭112、212上之各第一、第二主光源121、221、設置於各第一、第二鏡頭112、212外側之各第一、第二環形光源122、222，且各第一、第二主光源121、221係可分別為高功率發光二極體(High Power LED)、發光二極體(LED)或其它發光體等，而各第一、第二環形光源122、222係可分別為形成至少一圈以上環形排列之複數發光二極體(LED)或高功率發光二極體(High Power LED)或其他發光體等。

則上述各第一、第二光源設備12、22，可分別採用高功率發光二極體(High Power LED)作為第一、第二主光源121、221之照明光源，具有亮度集中、不發燙、體積小、重量輕及低功率消耗等功效，並可採用發光面積為8mm或15mm等型式之高 功率發光二極體；而利用各第一、第二主光源121、221可分別與各第一、第二攝像元件111、211之同軸式第一、第二鏡頭112、212(Tele-centric lens)搭配，形成同軸光源，投射至位於各第一、第二鏡頭112、212間之待檢測物3上；再者，各第一、第二環形光源122、222係分別為利用發光二極體或其它發光體等，形成至少一圈以上環形排列之環形照明光源，可以形成有效照明距離為60~150mm等之照明範圍；另，各第一、第二光源設備12、22可分別具備預設電路佈局及相關之電子、電路零組件或控制器等，而可於各控制器內建控制程式，具有無段亮度調整、閃頻(Strobe)時間調整或外部亮度控制功能等控制模式，可由各控制器分別控制各第一、第二主光源121、221、各第一、第二環形光源122、222產生連續發光或閃頻式發光等發光照明模式。

又，上述各步驟中，當待檢測物3置於檢測空間10內，而透過二相對設置之光機檢視模組1、2之各取像單元11、21、二光源設備12、22進行檢測作業時，在該步驟(B)~(E)中，一側第一取像單元11之第一攝像元件111、第一鏡頭112、位於第一鏡頭112外側第一光源設備12之第一環形光源122同時啟動，透過第一環形光源122提供環形狀照明光源投射至待檢測物3、作為對待檢測物3之主要照明光源，而另側第二光源設備22之第二主光源221啟動，並提供照明光源、經過其下方第二取像單元21之第二鏡頭212內之第二透鏡213向外投射至待檢測物3、作為對待檢測物3之背光照明光源，同時由第一環形光源122主要照明光源、第二主光源221之背光照 明光源，可對待檢測物3形成多方向之照明，而供第一攝像元件111的攝取影像路徑、可經由第一鏡頭112、第一透鏡113穿過第一環形光源122的第一內環孔1220至待檢測物3處，使第一攝像元件111可以擷取待檢測物3的清晰外觀、輪廓影像。

亦可由另側之第二取像單元21之第二攝像元件211、第二鏡頭212、位於第二鏡頭212外側第二光源設備22之第二環形光源222同時啟動，透過第二環形光源222提供環形狀照明光源投射至待檢測物3、作為對待檢測物3之主要照明光源，而另側第一光源設備12之第一主光源121啟動，並提供照明光源、經過其下方第一取像單元11之第一鏡頭112內的第一透鏡113向外投射至待檢測物3、作為對待檢測物3之背光照明光源，同時由第二環形光源222主要照明光源、第一主光源121之背光照明光源，可對待檢測物3形成多方向之照明、照明亮度完整且充分，則供第二攝像元件211的攝取影像路徑、可經由第二鏡頭212、第二透鏡213穿過第二環形光源222的第二內環孔2220至待檢測物3處，使第二攝像元件211可以擷取待檢測物3的清晰外觀、輪廓影像，透過二相對光機檢視模組1、2分別利用第一攝像元件111、第二攝像元件211，分別擷取待檢測物3不同方向位置、不同角度等之影像，可供對待檢測物3進行更多方向詳實觀視、準確檢測之功效，則可將檢測為良品之待檢測物3進行後續相關製作之作業流程，至於檢測為不良品之待檢測物3，即予以進行回收處理，進而可有效縮短檢測作業之流程與時間等，並可達到檢測作業進行更為快速、省時、省工之目的。

上述本發明之檢測方法各步驟中，係可藉由二相對之光機檢視模組1、2的第一取像單元11、第一光源設備12及第二取像單元21、第二光源設備22，進行輪流啟動檢測模式，分別由第一取像單元11的第一攝像元件111、第二取像單元21之第二攝像元件211，對檢測空間10中之待檢測物3的二側不同方向擷取影像，並分別由第一環形光源122搭配第二主光源221〔或第二環形光源222搭配第一主光源121〕對待檢測物3形成多方向的清晰照明，可供第一攝像元件111或第二攝像元件211，分別由待檢測物3二側擷取清晰的外觀、輪廓影像，不需翻轉待檢測物3，即可獲取待檢測物3的不同方向、位置、角度等之清晰外觀、輪廓影像、不易產生待檢測物3之影像攝取的死角或被遮蔽等情形，也不致發生攝取影像不完整等缺失，即可以有效節省檢測作業的時間、人力等，更不必另外設置翻轉待檢測物3的機具設備等，無需增加額外之成本、負擔，而可供檢測作業進行更為省時、省工、降低成本等優勢，並更符合經濟效益。

是以，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此侷限本發明之專利範圍，本發明之光路檢測裝置及其檢測方法，係利用二相對之光機檢視模組1、2於二相對取像單元11、21、二光源設備12、22的相對內側形成檢測空間10，以供置放待檢測物3，而由一側取像單元11之攝像元件111、鏡頭112及光源設備12之環形光源122同時啟動，並由環形光源122投射照明光源至待檢測物3上、作為主要照明光源，再由另側取像單元21上光源設備22之主光源221投射照明光源經由下方鏡頭212之透鏡213、且穿過另一環形光源22 2內環孔2220後、再投射至待檢測物3作為背光照明光源，俾可達到由攝像元件111攝取待檢測物3清晰外觀、輪廓影像之目的，且可透過一側環形光源122與另側主光源221〔或一側環形光源222與另側主光源121〕形成對待檢側物3的多方向照明，以供攝像元件111、211透過鏡頭112、212通過環型光源122、222的內環孔1220、2220攝取待檢測物3的外觀、輪廓影像時，不易發生攝像死角、被遮蔽或取像不完整等缺失，能夠獲取待檢測物3的清晰完整影像，以供進行準確的檢測之功效，故舉凡可達成前述效果之結構、裝置皆應受本發明所涵蓋，此種簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

故，本發明為主要針對光路檢測裝置及其檢測方法進行設計，係利用二相對光機檢視模組於二相對取像單元、光源設備於相對內側之檢測空間內、置放待檢測物，並由一側攝像元件、鏡頭及光源設備之環形光源同時啟動，且另側光源設備之主光源啟動，透過環形光源與主光源對待檢測物形成多方向照明，可供攝像元件的攝像路徑透過鏡頭穿過環形光源的內環孔至待檢測物處，而可達到利用攝像元件攝取待檢測物清晰外觀、輪廓影像為主要保護重點，且透過環形光源搭配主光源對待檢測物形成完整、充分照明，乃僅使攝像元件攝取待檢測物的外觀、輪廓影像不易發生取像死角或被遮蔽等之優勢，而能夠依據攝取影像準確檢測待檢測物之功效，惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明上述之光路檢測裝置及其檢測方法於實際執行、實施時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之研發，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障發明人之辛苦研發、創設，倘若 鈞局暨貴審查委員有任何稽疑，請不吝來函指示，發明人定當竭力配合，實感德便。

Claims (9)

1. 一種光路檢測裝置，係包括二相對之光機檢視模組，其中：該二光機檢視模組分別包括取像單元及光源設備；該各取像單元包括擷取影像之攝像元件、結合於攝像元件之鏡頭，各鏡頭內部分別設有對位攝像元件之透鏡，並於各取像單元的鏡頭處組裝光源設備；及該各光源設備則包括分別組裝於各鏡頭對位各透鏡之主光源、設置於各鏡頭外側之環形光源，各環形光源分別設有供各透鏡反射主光源向外投射之內環孔，則於各環形光源相對內側形成檢測空間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光路檢測裝置，其中該各取像單元之攝像元件係為感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)，而各鏡頭係為遠心鏡頭(Telecentric)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之光路檢測裝置，其中該各光源設備之主光源，係分別為高功率發光二極體(High Power LED)，而各環形光源係為形成至少一圈以上之複數發光二極體(LED)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光路檢測裝置，其中該二光機檢視模組係包括第一取像單元、組裝於第一取像單元之第一光源設備及第二取像單元、組裝於第二取像單元之第二光源設備。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光路檢測裝置，其中該第一取像單元包括第一攝像元件、結合於第一攝像元件之第一鏡頭、組裝於第一鏡頭 上之第一光源設備的第一主光源及設置於第一鏡頭外側之第一環形光源；而該第二取像單元包括第二攝像元件、結合於第二攝像元件之第二鏡頭、組裝於第二鏡頭上之第二光源設備的第二主光源及設置於第二鏡頭外側之第二環形光源。
6. 一種光路檢測裝置之檢測方法，係包括二相對之光機檢視模組及待檢測物，其檢測之步驟：(A)二光機檢視模組於二相對取像單元、二光源設備的相對內側形成檢測空間，即供待檢測物置於檢測空間內；(B)一側取像單元之攝像元件、鏡頭、位於鏡頭外側光源設備之環形光源同時啟動，透過環形光源提供環形狀照明光源投射至待檢測物、作為主要照明光源；(C)另側光源設備之主光源啟動，提供照明光源經過其下方取像單元之鏡頭投射至待檢測物、作為背光照明光源；(D)同時由主要照明光源、背光照明光源對待檢測物形成多方向之照明，而供攝像元件及鏡頭擷取待檢測物的清晰影像；(E)攝像元件依據擷取待檢測物之清晰影像，進行檢視待檢測物是否為良品，若是、即執行步驟(F)，若否、即執行步驟(G)；(F)待檢測物為良品，進行後續之加工處理；(G)待檢測物為不良品，進行回收處理。
7. 如申請專利範圍第6項所述光路檢測裝置之檢測方法，其中該步驟(A)~(C)之各取像單元，分別包括攝像元件及結合於各攝像元件 之各鏡頭，則各攝像元件係為感光耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)，而各鏡頭係為遠心鏡頭(Telecentric)。
8. 如申請專利範圍第6項所述光路檢測裝置之檢測方法，其中該步驟(A)~(C)之各光源設備，係分別包括組裝於各攝像元件的各鏡頭上之各主光源、設置於各鏡頭外側之各環形光源，且各主光源係分別為高功率發光二極體(High Power LED)，而各環形光源係為形成至少一圈以上環形排列之複數發光二極體(LED)。
9. 如申請專利範圍第6項所述光路檢測裝置之檢測方法，其中該待檢測物係為電子產品之主機板、預設電路佈局之電路板、軟性電路板或具備各式電子零組件之電路系統。