TWI734107B

TWI734107B - 一種光學檢測裝置及其光學檢測方法

Info

Publication number: TWI734107B
Application number: TW108114998A
Authority: TW
Inventors: 吳精文
Original assignee: 住華科技股份有限公司
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2019-04-30
Publication date: 2021-07-21
Also published as: TW202041849A; CN111473736A; CN111473736B

Abstract

一種光學檢測裝置，包括一光源發射器、一光學感測器以及一處理器。光源發射器依序發出兩入射光至一薄膜。光學感測器接收入射光照射到薄膜後依序反射之兩反射光。處理器依據兩反射光計算薄膜與光學感測器之間的一第一距離與一第二距離，並且計算該第一距離與該第二距離之一變動量。當變動量大於或等於一閥值時，處理器判斷薄膜之傳送狀況為正常。

Description

一種光學檢測裝置及其光學檢測方法

本發明係關於一種光學檢測裝置及其光學檢測方法，特別係關於一種用於檢測薄膜之光學檢測裝置及其光學檢測方法。

在電子與光學領域中，經常需要使用薄膜材料來進行加工。然而，如果在對薄膜進行加工的過程中發生膜面斷裂時，則會中斷連續製造。如果能提早預防膜面斷裂，即增加產能並可減少材料耗損，增加生產的效率以及良率。因此，需要一種光學檢測裝置及其光學檢測方法，進而預測是否要發生膜面斷裂。

為了解決上述問題，本發明提出一種光學檢測裝置及其光學檢測方法，量測待測薄膜與光學檢測裝置之間的距離變化，針對拉力不平衡導致發生膜面斷裂現象加以預防，進而預測是否要發生膜面斷裂，提高生產的效率以及良率。

本發明之一實施例提供了一種光學檢測裝置，包括一光源發射器、一光學感測器以及一處理器。光源發射器依序發出兩入射光至一薄膜。光學感測器接收入射光照射到薄膜後依序反射之兩反射光。處理器依據兩反射光計算薄膜與光學感測器之間的一第一距離與第二距離，並且計算第一距離與第二距離之一變動量。當變動量大於或等於一閥值時，處理器判斷薄膜之傳送狀況為正常。

當變動量小於一閥值時，處理器判斷第一距離與第二距離是否小於一預設距離。當第一距離與第二距離小於預設距離並且持續一預設時間時，處理器判斷薄膜之傳送狀況為異常，並且光學檢測裝置發出一膜面斷裂警示通知。當第一距離與第二距離小於預設距離、並且沒有持續預設時間時，處理器判斷薄膜之傳送狀況為正常。

當處理器判斷第一距離與第二距離並未小於預設距離時，處理器判斷第一距離與第二距離是否大於預設距離。當第一距離與第二距離大於預設距離並且持續預設時間時，處理器判斷薄膜之傳送狀況為異常，並且光學檢測裝置發出一鬆脫警示通知。當距離大於預設距離、並且沒有持續預設時間時，處理器判斷薄膜之傳送狀況為正常。

在一實施例中，第一滾輪與第二滾輪係以一速度傳送薄膜，並且預設時間與速度之間為反比關係。在另一實施例中，閥值為距離之20%至40%。此外，第一滾輪與第二滾輪之間的距離為D1，第一滾輪與第二滾輪之半徑為D2，並且D1為D2之4.5倍至7倍。

本發明之另一實施例提供了一種光學檢測方法，用於檢測一薄膜，包括：依序發出一入射光至薄膜；接收入射光照射到薄膜後依序反射之兩反射光；依據兩反射光計算薄膜與光學感測器之間的一第一距離與一第二距離；以及計算第一距離與第二距離之一變動量，其中當變動量大於或等於一閥值時，判斷薄膜之傳送狀況為正常。當變動量小於一閥值時，判斷第一距離與第二距離是否小於一預設距離；以及當第一距離與第二距離小於預設距離並且持續一預設時間時，判斷薄膜之傳送狀況為異常，並且發出一膜面斷裂警示通知。

關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之光學檢測裝置及其光學檢測方法。

以下的揭露內容提供許多不同的實施例或範例以實施本案的不同特徵。以下的揭露內容敘述各個構件及其排列方式的特定範例，以簡化說明。當然，這些特定的範例並非用以限定。例如，若是本揭露書敘述了一第一特徵形成於一第二特徵之上或上方，即表示其可能包含上述第一特徵與上述第二特徵是直接接觸的實施例，亦可能包含了有附加特徵形成於上述第一特徵與上述第二特徵之間，而使上述第一特徵與第二特徵可能未直接接觸的實施例。另外，以下揭露書不同範例可能重複使用相同的參考符號及/或標記。這些重複係為了簡化與清晰的目的，並非用以限定所討論的不同實施例及/或結構之間有特定的關係。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之光學檢測裝置100、第一滾輪121、第二滾輪122、以及薄膜102之示意圖。第一滾輪121與第二滾輪122用以傳送薄膜102。光學檢測裝置100可發出以及接收可見光，以量測薄膜102與光學檢測裝置100之間的距離DT。在本發明中，藉由判斷不同時間中薄膜102與光學檢測裝置100之間的距離DT變動量∆DT，可監控薄膜102之壓力，例如當薄膜102具有較大的壓力時，會導致薄膜102之膜面上下跳動的情況不明顯，即薄膜102與光學檢測裝置100之間的距離DT之變動量∆DT過小，使得薄膜102有較高之發生膜面斷裂風險。

在一實施例中，第一滾輪121與第二滾輪122之間的距離為D1，第一滾輪121與第二滾輪122之半徑為D2，並且D1為D2之4.5倍至7倍。舉例而言，第一滾輪121與第二滾輪122之半徑D2為15cm至40cm；在本揭露較佳之實施例中，上述半徑D2為25cm至30cm。第一滾輪121與第二滾輪122之間的距離D1為80cm至200cm；在本揭露較佳之實施例中，上述半徑D1為140cm至180cm，但不限定於此。因此在一實施例中，距離D1為半徑D2之4.5倍至7倍。

在一實施例中，薄膜102可為金屬或非金屬之薄膜材料、半導體材料、光學材料、有機材料或無機材料。在本揭露較佳之實施例中，薄膜102係包括光學材料，光學材料可包含一聚乙烯醇(PVA)樹脂膜，其可藉由皂化聚醋酸乙烯樹脂製得。聚醋酸乙烯樹脂的例子包括醋酸乙烯之單聚合物，即聚醋酸乙烯，以及醋酸乙烯之共聚合物和其他能與醋酸乙烯進行共聚合之單體。其他能與醋酸乙烯進行共聚合之單體的例子包括不飽和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、正丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯)、烯烴(例如乙烯、丙烯、1-丁烯、2-甲丙烯)、乙烯醚(例如乙基乙烯醚、甲基乙烯醚、正丙基乙烯醚、異丙基乙烯醚)、不飽和磺酸(例如乙烯基磺酸、乙烯基磺酸鈉)等。

在一實施例中，薄膜102為一單層或多層膜片，例如包含保護膜、相位差膜、增亮膜或其他對光學之增益、配向、補償、轉向、直交、擴散、保護、防黏、耐刮、抗眩、反射抑制、高折射率等有所助益的膜片；其中，保護膜之材料可例如是透明性、機械強度、熱穩定性、水分阻隔性等優良之熱可塑性樹脂。熱可塑性樹脂可包括纖維素樹脂(例如：三醋酸纖維素(Triacetate Cellulose, TAC)、二醋酸纖維素(Diacetate Cellulose, DAC))、丙烯酸樹脂(例如：聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate), PMMA)、聚酯樹脂(例如，聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene Terephthalate, PET)、聚萘二甲酸乙二酯)、烯烴樹脂、聚碳酸酯樹脂、環烯烴樹脂、定向拉伸性聚丙烯(Oriented-Polypropylene, OPP)、聚乙烯(Polyethylene, PE)、聚丙烯(Polypropylene, PP)、環烯烴聚合物(Cyclic Olefin Polymer, COP)、環烯烴共聚合物(Cyclic Olefin Copolymer, COC)、或上述之任意組合。除此之外，保護膜之材料還可例如是(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、丙烯酸胺基甲酸酯系、環氧系、聚矽氧系等熱硬化性樹脂或紫外線硬化型樹脂。此外，亦可進一步對上述保護膜實行表面處理，例如，抗眩光處理、抗反射處理、硬塗處理、帶電防止處理或抗污處理等詳細而言，薄膜102可反射來自光學檢測裝置100之可見光。

第2A與2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之光學檢測裝置100之詳細內部構造之示意圖。光學檢測裝置100包括一光源發射器101、一光學感測器103、一處理器104、一警報器106以及一儲存器107。處理器104係耦接儲存器107、光源發射器101、光學感測器103與警報器106，用以接收光學感測器103所感測之資料、存取儲存器107之資料、以及觸發警報器106。處理器104可包含數位訊號處理器(digital signal processing, DSP)、微處理器(microcontroller, MCU)、一單一中央處理單元(central-processing unit, CPU)或者是關連於平行運算環境(parallel processing environment)之複數平行處理單元，用以執行作業系統、模組以及應用程式。

光源發射器101為LED光源、雷射光源或其他光源。

光學感測器103為一種光學感測器，能夠接收光訊號，將光訊號轉換為像素等電訊號，並且將電訊號傳送至處理器104以進行運算。舉例而言，光學感測器103可包括有源像素傳感器（APS）、CMOS圖像傳感器、感光耦合元件（CCD）、紅外線感測元件、光感電晶體、或各種光學鏡頭等。再者，光學感測器103可為二維感光元件，也就是說，光學感測器103配合其他裝置、機構或設備，以二維的方式依序取得薄膜102之部分子影像，最後集合全部的部分子影像而得到薄膜102之完整影像。在某一實施例中，光學感測器103具有較大之取像範圍，可一次取得薄膜102之完整影像。

儲存器107可用以儲存光學接收器103所接收到之光學相關之量測數據與資料、以及儲存用以判斷薄膜102是否正常傳送之基準數值(例如距離或時間等)。儲存器107可包括隨機存取記憶體(Random Access Memory, RAM)、唯讀記憶體(Read Only Memory, ROM)、快閃記憶體(Flash)、硬碟、軟碟、磁性記憶體、光學碟片(Compact Disc, CD)、數位多功能影音光碟(Digital Video Disk, DVD)等。此外，警報器106可包括警報器、蜂鳴器、警示燈、閃光器、或聲光喇叭等，用以提示薄膜102的異常狀況，例如膜面斷裂警示或是鬆脫警示。

處理器104可使用有線或無線的方式與儲存器107、光源發射器101、光學感測器103以及警報器106進行連線並傳送與接收各種信號。舉例而言，處理器104係支援無線通訊協定以進行與儲存器107、光源發射器101、光學感測器103之間的資料傳輸。舉例而言，無線通訊之協定可包括GSM、GPRS、EDGE、UMTS、W-CDMA、CDMA2000、TD-CDMA、Bluetooth、NFC、WiFi、Wi-Fi Direct、WiMAX、LTE、LTE-A或TD-LTE等。

請參照第2A與2B圖，光源發射器101依據來自處理器104的信號S1，使得光源發射器101在一時間間距下，依序發出第一入射光L1與第二入射光L2至薄膜102。然後，第一入射光L1與第二入射光L2依序被薄膜102所反射而分別產生第一反射光R1與第二反射光R2。最後，由光學感測器103感測第一反射光R1與第二反射光R2，處理器104可依據第一反射光R1與第二反射光R2而分別量測並計算出薄膜102與光學感測器100之間的距離，得到第一距離DT1以及第二距離DT2之數值，並且計算第一距離DT1以及第二距離DT2之變動量∆DT，並評估前述距離大小的變化程度，其計算方式詳述如下。

上述變動量∆DT之計算方式為第一距離DT1以及第二距離DT2之間的差值，亦即評估上述兩個距離之數值之間的差異程度。如果差值越大，表示變動量越∆DT大。要注意的是，光源發射器101係依固定時間間距持續性的發出入射光，因此處理器104可持續性的計算第一距離DT1以及第二距離DT2之變動量∆DT，用以監測薄膜102的傳送狀況是否正常。舉例而言，上述入射光為可見光，其波長範圍介於220微米(mm)與560微米(mm)之間，但不限定於此。

為了提高發出入射光以及感測反射光之準確度，本案之光學檢測裝置100可選擇性配置其他光學元件(圖未示)，例如透鏡、極化片和相位補償片等。在一實施例中，光源發射器101依序發出第一入射光L1與第二入射光L2，接著第一與第二入射光分別通過極化片與相位補償片至薄膜102。然後，第一入射光L1與第二入射光L2依序被薄膜102所反射，並且通過透鏡與檢偏片，然後於光學感測器103分別形成第一影像與第二影像。

在一實施例中，處理器104依據反射光量測薄膜102與光學感測器103之間的距離及其變動量∆DT。當變動量∆DT大於或等於閥值時，處理器104判斷薄膜102在第一滾輪121和第二滾輪122上的傳送狀況為正常。在一實施例中，薄膜102與光學感測器103之間的距離為2公分(cm)至4.5公分(cm)。在本揭露較佳之實施例中，上述距離為3公分(cm) 至3.5公分(cm)。上述第一距離DT1以及第二距離DT2之變動量∆DT之閥值為5公厘(mm)至10公厘(mm)。因此，閥值與上述距離之間的比率為20%至40%。

當上述變動量∆DT小於閥值時，處理器104判斷該距離是否小於一預設距離。如果變動量∆DT小於閥值，薄膜102具有較大的壓力而導致膜面上下跳動的情況不明顯，薄膜102有發生斷裂的風險(亦即膜面斷裂)。當上述距離小於預設距離，並且持續一預設時間時(亦即上述距離小於預設距離的期間超過一預設時間)，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為異常、並且傳送信號S2至警報器106，使得光學檢測裝置100發出一膜面斷裂警示通知，以及早預防膜面斷裂的發生並且提高生產效率。

此外，當上述距離小於該預設距離、並且沒有持續該預設時間時，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為正常，不需要發出警示通知。詳細而言，第一滾輪121與第二滾輪122係以一速度傳送薄膜102，並且預設時間與速度之間為反比關係。例如，光學檢測裝置100係以100公尺(m)為最小單位來檢測薄膜102的壓力與張力。當滾輪傳送的速度為33公尺/秒(m/s)時，預設時間為4秒(s)至5秒(s)。當滾輪傳送的速度增加為100公尺/秒(m/s)時，預設時間為1s至2s。再者，當上述檢測的最小單位增加時，其預設時間也會等比例的增加。

在另一實施例中，當處理器104量測薄膜102與光學感測器103之間的距離並未小於預設距離時，處理器104判斷上述距離是否大於預設距離。當上述距離大於預設距離並且持續預設時間時，表示薄膜102的壓力或張力可能太小而有發生鬆脫的風險。因此，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為異常，並且傳送信號S2至警報器106，使得光學檢測裝置100發出一鬆脫警示通知以警示工廠的操作員。

再者，當薄膜102與光學感測器103之間的距離大於預設距離、並且沒有持續預設時間時，表示薄膜102的壓力或張力只是暫時發生變化，並未實質造成鬆脫或膜面斷裂的風險。因此，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為正常。

第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之光學檢測裝置100、第一滾輪121、第二滾輪122、以及薄膜102之示意圖。如圖所示，第一滾輪121與第二滾輪122係沿著X方向(第一方向)配置用以傳送薄膜102。光學檢測裝置100包括光源發射器101、光學感測器103、處理器104以及其他元件，其詳細內容與功能如第2圖所示，故此處不再贅述。

在本實施例中，光源發射器101所發出的入射光L1與第一方向之間的夾角θ約為40度至55度。在本揭露較佳之實施例中，上述距離為45度至50度。由此可知，反射光R1係沿著與第一方向垂直之Y方向(第二方向)並且被光學感測器103所接收與感測。此外，光學感測器103與第一滾輪121和第二滾輪之間的距離是相等的。換言之，光學感測器103係配置於第一滾輪121和第二滾輪之垂直平分線上。

藉由本實施例中上述光學檢測裝置100與第一滾輪121、第二滾輪122之間的距離和方位配置關係，能夠讓光學感測器103更為精準檢測到來自薄膜102之反射光，然後處理器104藉由反射光量測薄膜102之距離與變化量DT以避免發生膜面斷裂或鬆脫之情況。

第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之光學檢測方法之流程圖。在步驟S400，配置至少兩個滾輪以傳送薄膜102，並且發出入射光至薄膜102。在步驟S402，光學檢測裝置100接收入射光照射到薄膜102後所反射之反射光。然後在步驟S404，光學檢測裝置100依據反射光量測薄膜102與光學感測器103之間的距離。

接著，在步驟S406，處理器104計算上述距離之變動量∆DT並且決定變動量∆DT是否大於或等於閥值。如果變動量∆DT大於或等於閥值，則執行步驟S408，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為正常。如果變動量∆DT小於閥值，則執行步驟S410，處理器104判斷上述距離是否小於預設距離。

如果上述距離小於預設距離，則執行步驟S412，處理器104判斷是否持續一預設時間。如果沒有持續一預設時間，則執行步驟S408，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為正常。如果持續一預設時間，則執行步驟S414，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為異常，並且發出一膜面斷裂警示通知。

再次回到步驟S410，如果上述距離並未小於預設距離，則執行步驟S416，處理器104判斷上述距離是否大於預設距離。如果上述距離並未大於預設距離，則執行步驟S408，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為正常。如果上述距離大於預設距離，則執行步驟S418，處理器104判斷是否持續預設時間。

詳細而言，如果沒有持續一預設時間，則執行步驟S408，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為正常。如果持續一預設時間，則執行步驟S420，處理器104判斷薄膜102之傳送狀況為異常，並且發出一鬆脫警示通知。

在本說明書以及申請專利範圍中的序數，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之間並沒有順序上的先後關係，其僅用於標示區分兩個具有相同名字之不同元件。本發明說明書中「耦接」一詞係泛指各種直接或間接之電性連接方式。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，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。

100:光學檢測裝置101:光源發射器102:薄膜103:光學感測器104:處理器107:儲存器121:第一滾輪122:第二滾輪D1、DT:距離DT1:第一距離DT2:第二距離D2:半徑L1:第一入射光L2:第二入射光R1:第一反射光R2:第二反射光S1、S2:訊號∆DT:變動量

根據以下的詳細說明並配合所附圖式做完整揭露。應注意的是，根據本產業的一般作業，圖示並未必按照比例繪製。事實上，可能任意的放大或縮小元件的尺寸，以做清楚的說明。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之光學檢測裝置、滾輪與薄膜之示意圖；第2A與2B圖係顯示根據本發明一實施例所述之光學檢測裝置之詳細內部構造之示意圖；第3圖係顯示根據本發明另一實施例所述之光學檢測裝置、滾輪與薄膜之示意圖；第4圖係顯示根據本發明一實施例所述之光學檢測方法之流程圖。

100:光學檢測裝置

101:光源發射器

102:薄膜

103:光學感測器

104:處理器

107:儲存器

121、122:滾輪

D1:距離

DT1:第一距離

D2:半徑

L1:第一入射光

R1:第一反射光

S1、S2:訊號

△DT:變動量

Claims

一種光學檢測裝置，包括：一光源發射器，依序發出兩入射光至一薄膜；一光學感測器，用以接收該入射光照射到該薄膜後依序反射之兩反射光；以及一處理器，用以依據該兩反射光計算該薄膜與該光學感測器之間的一第一距離與一第二距離，並且計算該第一距離與該第二距離之一變動量，其中當該變動量大於或等於一閥值時，該處理器判斷該薄膜之傳送狀況為正常。
如申請專利範圍第1項所述之光學檢測裝置，其中：當該變動量小於一閥值時，該處理器判斷該第一距離與該第二距離是否小於一預設距離，其中當該第一距離與該第二距離小於該預設距離並且持續一預設時間時，該處理器判斷該薄膜之該傳送狀況為異常，並且該光學檢測裝置發出一膜面斷裂警示通知。
如申請專利範圍第2項所述之光學檢測裝置，其中：當該處理器判斷該第一距離與該第二距離並未小於該預設距離時，該處理器判斷該第一距離與該第二距離是否大於該預設距離，其中當該第一距離與該第二距離大於該預設距離並且持續該預設時間時，該處理器判斷該薄膜之該傳送狀況為異常，並且該光學檢測裝置發出一鬆脫警示通知。
如申請專利範圍第3項所述之光學檢測裝置，其中：當該第一距離與該第二距離大於該預設距離、並且沒有持續該預設時間時，該處理器判斷該薄膜之該傳送狀況為正常。
如申請專利範圍第2項所述之光學檢測裝置，更包括一第一滾輪與一第二滾輪係以一速度傳送該薄膜，並且該預設時間與該速度之間為反比關係。
如申請專利範圍第1項所述之光學檢測裝置，其中：該閥值為該第一距離與該第二距離之20%至40%。
如申請專利範圍第5項所述之光學檢測裝置，其中：該第一滾輪與該第二滾輪之間的距離為D1，該第一滾輪與該第二滾輪之半徑為D2，並且D1為D2之4.5倍至7倍。
如申請專利範圍第5項所述之光學檢測裝置，其中該第一滾輪與該第二滾輪122之一半徑為15cm至40cm；或該第一滾輪與該第二滾輪之間的距離為80cm至200cm。
如申請專利範圍第1項所述之光學檢測裝置，其中該第一滾輪與該第二滾輪沿著一第一方向配置用以傳送該薄膜，且該光源發射器之該入射光與該第一方向的夾角為40度至55度。
如申請專利範圍第5項所述之光學檢測裝置，其中該光學感測器配置於該第一滾輪與該第二滾輪之垂直平分線上。
一種光學檢測方法，用於檢測一薄膜，包括：依序發出兩入射光至該薄膜；接收該入射光照射到該薄膜後依序所反射之兩反射光；依據該兩反射光計算該薄膜與該光學感測器之間的一第一距離與一第二距離；以及計算該第一距離與該第二距離之一變動量，其中當該變動量大於或等於一閥值時，判斷該薄膜之傳送狀況為正常。
如申請專利範圍第11項所述之光學檢測方法，更包括：當該變動量小於一閥值時，判斷該第一距離與該第二距離是否小於一預設距離；以及當該第一距離與該第二距離小於該預設距離並且持續一預設時間時，判斷該薄膜之該傳送狀況為異常，並且發出一膜面斷裂警示通知。
如申請專利範圍第12項所述之光學檢測方法，更包括：當判斷該第一距離與該第二距離並未小於該預設距離時，進一步判斷該第一距離與該第二距離是否大於該預設距離；以及當該第一距離與該第二距離大於該預設距離並且持續該預設時間時，判斷該薄膜之該傳送狀況為異常，並且發出一鬆脫警示通知。