TWI826340B

TWI826340B - 檢測設備

Info

Publication number: TWI826340B
Application number: TW112126369A
Authority: TW
Inventors: 劉榮井
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2023-07-14
Filing date: 2023-07-14
Publication date: 2023-12-11

Abstract

一種檢測設備包括基座、框架、口字型尺規、載台、第一攝影元件、第二攝影元件與第三攝影元件。框架可動地設置在基座上，且設有口字型尺規。載台可動地設置在框架內，且適於承載待測產品。框架與載台分別適於沿著第一方向與第二方向移動。第一攝影元件與第二攝影元件適於擷取口字型尺規的第一刻度影像與第二刻度影像。第三攝影元件適於擷取口字型尺規的第三刻度影像或待測產品的產品影像。第一攝影元件進行第一刻度影像的擷取、第二攝影元件進行第二刻度影像的擷取以及第三攝影元件進行第三刻度影像或產品影像的擷取為同步。

Description

檢測設備

本發明是有關於一種機台設備，且特別是有關於一種檢測設備。

現行的檢測設備大都是將相機移動至待測產品上的定點後才進行影像的擷取與相關資訊（例如元件間的排列間距等）的判讀，並無法進行待測產品的動態量測，導致整體的量測時間過長。此外，量測機台對於絕對定位精度的要求也非常高，導致設備的設計複雜且建置與維護的成本也較高。

本發明提供一種檢測設備，可對待測產品進行動態量測，且對於機台的定位精度要求較低。

本發明的檢測設備，包括基座、框架、口字型尺規、載台、第一攝影元件、第二攝影元件與第三攝影元件。框架可動地設置在基座上，且適於沿著第一方向移動。口字型尺規固定在框架上。載台可動地設置在框架內，且適於承載待測產品並沿著第二方向移動。第一方向與第二方向相交。第一攝影元件與第二攝影元件分別位在載台沿著第二方向的相對兩側，且對應口字型尺規設置。第一攝影元件與第二攝影元件適於擷取口字型尺規的第一刻度影像與第二刻度影像。第三攝影元件沿著第二方向設置在第一攝影元件與第二攝影元件之間，且適於擷取口字型尺規的第三刻度影像或待測產品的產品影像。第一攝影元件進行第一刻度影像的擷取、第二攝影元件進行第二刻度影像的擷取以及第三攝影元件進行第三刻度影像或產品影像的擷取為同步。

基於上述，在本發明的一實施例的檢測設備中，載台適於在設有口字型尺規的框架內移動。對應口字型尺規設置的第一攝影元件與第二攝影元件以及對應口字型尺規與待測產品設置的第三攝影元件為同步進行影像的擷取。據此，可實現待測產品的動態量測，進而縮短量測時間。此外，透過口字型尺規與這些攝影元件的配置關係，可有效降低機台對於定位精度的要求，有助於縮減檢測設備的建置成本。

本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」包括所述值和在本領域普通技術人員確定的特定值的可接受的偏差範圍內的平均值，考慮到所討論的測量和與測量相關的誤差的特定數量（即，測量系統的限制）。例如，「約」可以表示在所述值的一個或多個標準偏差內，或例如±30%、±20%、±15%、±10%、±5%內。再者，本文使用的「約」、「近似」、「本質上」、或「實質上」可依量測性質、切割性質或其它性質，來選擇較可接受的偏差範圍或標準偏差，而可不用一個標準偏差適用全部性質。

在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、面板、區域等的厚度。應當理解，當諸如層、膜、區域或基板的元件被稱為在另一元件「上」或「連接到」另一元件時，其可以直接在另一元件上或與另一元件連接，或者中間元件可以也存在。相反，當元件被稱為「直接在另一元件上」或「直接連接到」另一元件時，不存在中間元件。如本文所使用的，「連接」可以指物理及/或電性連接。再者，「電性連接」可為二元件間存在其它元件。

此外，諸如「下」或「底部」和「上」或「頂部」的相對術語可在本文中用於描述一個元件與另一元件的關係，如圖所示。應當理解，相對術語旨在包括除了圖中所示的方位之外的裝置的不同方位。例如，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件的「下」側的元件將被定向在其它元件的「上」側。因此，示例性術語「下」可以包括「下」和「上」的取向，取決於附圖的特定取向。類似地，如果一個附圖中的裝置翻轉，則被描述為在其它元件「下方」或「下方」的元件將被定向為在其它元件「上方」。因此，示例性術語「上面」或「下面」可以包括上方和下方的取向。

本文參考作為理想化實施例的示意圖的截面圖來描述示例性實施例。因此，可以預期到作為例如製造技術及/或（and/or）公差的結果的圖示的形狀變化。因此，本文所述的實施例不應被解釋為限於如本文所示的區域的特定形狀，而是包括例如由製造導致的形狀偏差。例如，示出或描述為平坦的區域通常可以具有粗糙及/或非線性特徵。此外，所示的銳角可以是圓的。因此，圖中所示的區域本質上是示意性的，並且它們的形狀不是旨在示出區域的精確形狀，並且不是旨在限制申請專利範圍。

現將詳細地參考本發明的示範性實施方式，示範性實施方式的實例說明於所附圖式中。只要有可能，相同元件符號在圖式和描述中用來表示相同或相似部分。

圖1A至圖1C是依照本發明的一實施例的檢測設備對待測產品進行檢測時的示意圖。圖2A至圖2D是依照本發明的一實施例的檢測設備對待測產品進行檢測時的上視示意圖。圖3是圖2A中檢測設備的局部區域Z的放大示意圖。圖4A至圖4C分別是圖2A至圖2C的檢測設備所擷取到的影像示意圖。圖5是圖2A的檢測設備的上視示意圖。

請參照圖1A及圖2A，檢測設備10包括基座100、框架200、載台205、口字型尺規250、第一線型尺規261及第二線型尺規262。框架200可動地設置在基座100上，且適於沿著第一方向D1移動。載台205可動地設置在框架200內，且適於沿著第二方向D2移動。在本實施例中，第一方向D1可選擇性地垂直於第二方向D2，但不以此為限。

舉例來說，框架200相對於基座100的移動關係或是載台205相對於框架200的移動關係都可藉由滑軌與滑塊的機構組合來實現。為了清楚呈現本發明，所附圖式都省略了這些移動機構的繪示。應可理解的是，任何可帶動框架200相對於基座100移動或者帶動載台205相對於框架200移動的已知移動機構都可應用在本實施例中，本發明並不加以限制。

特別注意的是，口字型尺規250固定在框架200上，並且圍繞載台205設置。第一線型尺規261與第二線型尺規262設置在載台205沿著第一方向D1的相對兩側緣，且緊鄰框架200上的口字型尺規250。在本實施例中，載台205適於承載待測產品PD，且待測產品PD放置在第一線型尺規261與第二線型尺規262之間。

詳細而言，口字型尺規250可由四個線型段組合而成，例如第一線型段251、第二線型段252、第三線型段253與第四線型段254。請同時參照圖2A及圖3，第一線型段251與第二線型段252設置在載台205沿著第一方向D1的相對兩側，且分別緊鄰載台205上的第一線型尺規261與第二線型尺規262。第三線型段253與第四線型段254分別設置在載台205沿著第二方向D2的相對兩側，並且與載台205間隔開來，以提供載台205在框架200內沿著第二方向D2移動所需的空間。

請參照圖1A及圖2A，進一步而言，檢測設備10更包括沿著第二方向D2設置的第一攝影元件301、第二攝影元件302與第三攝影元件303，其中第三攝影元件303位在第一攝影元件301與第二攝影元件302之間。第一攝影元件301與第二攝影元件302對應口字型尺規250設置，且適於擷取口字型尺規250的刻度影像。第三攝影元件303對應口字型尺規250、第一線型尺規261、待測產品PD與第二線型尺規262設置，且適於擷取這些尺規的刻度影像或待測產品PD的產品影像。

在本實施例中，這些攝影元件可經由龍門結構150固定在基座100上，並且朝向適於通過龍門結構150的框架200與載台205進行配置。舉例來說，第一攝影元件301的視野範圍可重疊於口字型尺規250的第一線型段251的一側端部、第三線型段253與第二線型段252的一側端部的移動路徑，第二攝影元件302的視野範圍可重疊於口字型尺規250的第一線型段251的另一側端部、第四線型段254與第二線型段252的另一側端部的移動路徑，第三攝影元件303的視野範圍可重疊於口字型尺規250的第一線型段251的中間部分、第一線型尺規261、待測產品PD、第二線型尺規262與第二線型段252的中間部分的移動路徑。特別注意的是，第三攝影元件303的視野範圍並不重疊口字型尺規250的第三線型段253與第四線型段254的移動路徑。

在本實施例中，對應待測產品PD設置的第三攝影元件303的數量可以是多個（例如十個），但不限於此。這些第三攝影元件303沿著第二方向D2間隔排列在第一攝影元件301與第二攝影元件302之間，且彼此的視野範圍互不重疊。

舉例來說，在待測產品PD的檢測過程中，載台205在基座100上的移動路徑PT沿著第二方向D2呈來回彎折狀（如圖2A所示）。也就是說，在本實施例中，待測產品PD上位在相鄰的兩個第三攝影元件303的兩視野範圍之間的待測區域是藉由其中一個第三攝影元件303以C型來回掃描的方式對該待測區域進行檢測。

然而，本發明不限於此。在其他實施例中，沿著第二方向D2間隔排列且相鄰的任兩個第三攝影元件303的視野範圍也可相互重疊。亦即，第三攝影元件303無須以C型來回掃描的方式進行檢測，且檢測設備可不配置第一線型尺規261與第二線型尺規262。

先說明的是，在待測產品PD的檢測過程中，第一攝影元件301、第二攝影元件302與第三攝影元件303進行的影像擷取皆為同步。因此，透過多個第三攝影元件303的間隔設置，且同步對待測產品PD的不同待測區域進行影像擷取與判讀，能大幅縮減產品所需的檢測時間。

以下將針對檢測設備10對待測產品PD的檢測過程進行示範性地說明。

首先，令框架200沿著第一方向D1移動，使框架200上的口字型尺規250的第一線型段251的刻度線進入第一攝影元件301、第二攝影元件302與多個第三攝影元件303的視野範圍內，如圖1A及圖2A所示。接著，令第一攝影元件301、第二攝影元件302與第三攝影元件303分別同步擷取口字型尺規250的第一線型段251的第一刻度影像IM1a、第二刻度影像IM2a與第三刻度影像IM3a（如圖4A所示）。

需說明的是，本發明不限制尺規刻度的樣式，在其他未繪示的實施例中，尺規的刻度除了線型樣式外還可以是圓形實心、圓形空心、十字記號、或其他適合標記出距離的刻度樣式。

根據第一刻度影像IM1a、第二刻度影像IM2a與第三刻度影像IM3a判斷第三攝影元件303的位置與一預設位置的偏移量。更具體地說，以第一刻度影像IM1a與第二刻度影像IM2a所分別判讀出的尺規位置為基準來判斷第三攝影元件303的實際位置是否有移位。

如圖4A所示，在本實施例中，口字型尺規250的最小刻度例如是1 mm，並且搭配視野範圍大於2 mm*2 mm（例如2.85 mm*2.14 mm）的攝影元件。因此，框架200與載台205的移動精度只要介在0.2 mm至0.3 mm之間，就不會看到尺規上相鄰於目標刻度的隔壁刻度而產生1 mm的位置差異。換句話說，可有效降低機台對於定位精度的要求，有助於縮減檢測設備10的建置成本。

舉例來說，倘若採用具備上述視野大小的攝影元件，其搭配使用的鏡頭模組的景深約為0.3 mm，因此可滿足大尺寸待測產品的量測需求。當攝影元件的視野範圍進一步擴大為5.7 mm*4.27 mm時，搭配使用的鏡頭模組的景深可擴大為0.8 mm，除了可進一步滿足表面平整度較差的待測產品的量測需求，還可進一步縮減待測產品的檢測時間。

在本實施例中，載台205還適於沿著第三方向D3移動並帶動其上的待測產品PD靠近或遠離第三攝影元件303（如圖1A所示），使離焦的待測產品PD進入鏡頭模組的景深範圍內，進而確保擷取影像的清晰度。

請參照圖1B及圖2B，在確認第三攝影元件303的實際位置後，令框架200與載台205沿著第一方向D1移動，使載台205上的第一線型尺規261的刻度線進入第三攝影元件303的視野範圍內，並且讓框架200上的口字型尺規250的第三線型段253與第四線型段254的刻度線分別進入第一攝影元件301與第二攝影元件302的視野範圍內。

接著，令第一攝影元件301、第二攝影元件302與第三攝影元件303分別同步擷取口字型尺規250的第三線型段253的第一刻度影像IM1b、第一線型尺規261的第二刻度影像IM2a與口字型尺規250的第四線型段254的第三刻度影像IM3a（如圖4B所示）。

根據第一刻度影像IM1b、第二刻度影像IM2b與第三刻度影像IM3b判斷載台205沿著第二方向D2移動後的位置與一目標位置的偏移量。更具體地說，以第一刻度影像IM1b與第二刻度影像IM2b所分別判讀出的尺規位置為基準來判斷載台205的實際位置是否有偏移。

請參照圖1C及圖2C，在確認載台205的偏移量後，令框架200帶動載台205沿著第一方向D1移動，使待測產品PD進入第三攝影元件303的視野範圍並且沿著掃描路徑（即載台205在基座100上的移動路徑PT）進行動態檢測。在待測產品PD沿著第一方向D1移動的過程中，第三攝影元件303會即時擷取待測產品PD在移動路徑上不同位置的產品影像。

特別說明的是，當第三攝影元件303擷取待測產品PD的產品影像IM3c時，第一攝影元件301與第二攝影元件302會同步擷取口字型尺規250的第三線型段253與第四線型段254的第一刻度影像IM1c與第二刻度影像IM2c（如圖4C所示）。

根據第一刻度影像IM1c與第二刻度影像IM2c判斷該產品影像IM3c內的部分待測產品的位置與一預設位置的偏移量。更具體地說，以第一刻度影像IM1c與第二刻度影像IM2c所分別判讀出的尺規位置為基準來判斷待測產品PD上各元件的實際位置是否有移位。

也就是說，藉由第一攝影元件301、第二攝影元件302與口字型尺規250的配置關係以及第一攝影元件301、第二攝影元件302與第三攝影元件303進行影像的擷取為同步，能實現待測產品PD的動態量測，進而縮短量測時間。

在待測產品PD靠近第二線型尺規262的邊緣進入第三攝影元件303的視野範圍後，即完成一次在第一方向D1上的檢測。此時，載台205會沿著第二方向D2移動至下一條掃描路徑的起點位置（如圖2D所示），並沿著下一條掃描路徑（即移動路徑PT中平行於第一方向D1的部分）對待測產品PD進行檢測。亦即，第三攝影元件303是以C型來回掃描的方式對待測產品PD進行檢測。

特別說明的是，當載台205沿著第二方向D2由上一條掃描路徑的終點移動至下一條掃描路徑的起點後，可再次進行如圖2B的步驟以確認載台205在沿著第二方向D2移動後的位置與目標位置是否存在偏移量。唯一不同的是，在確認過程中，第三攝影元件303擷取的尺規影像為第二線型尺規262的刻度影像。

在重複如圖2B至圖2D的步驟多次後，即可完成待測產品PD的檢測。

然而，本發明不限於此。在其他實施例中，第三攝影元件303的C型來回掃描路徑（即載台205在基座100上的移動路徑）還可延伸至口字型尺規250的第一線型段251與第二線型段252。因此，在每一次沿著第一方向D1進行掃描前，可針對第三攝影元件303的實際位置再進行確認。

請參照圖5，為了降低檢測環境的溫度對量測結果的影響，口字型尺規250、第一線型尺規261與第二線型尺規262可選用具有低熱膨脹係數（較佳地，可小於或等於7E-7/℃）的材料（例如石英或不變剛）製作。另一方面，第一線型尺規261與載台205的連接處261c可重疊於第一線型尺規261的幾何中心261g，第二線型尺規262與載台205的連接處262c可重疊於第二線型尺規262的幾何中心262g。據此，可有效降低尺規的刻度因熱脹冷縮效應所產生的變異量。

口字型尺規250與框架200的連接關係也可以相似的方式進行配置。舉例來說，第一線型段251與框架200的連接處251c可重疊於第一線型段251的幾何中心251g，第二線型段252與框架200的連接處252c可重疊於第二線型段252的幾何中心252g，第三線型段253與框架200的連接處253c可重疊於第三線型段253的幾何中心253g，第四線型段254與框架200的連接處254c可重疊於第四線型段254的幾何中心254g。

綜上所述，在本發明的一實施例的檢測設備中，載台適於在設有口字型尺規的框架內移動，且載台的前後緣各設有一個線型尺規。對應口字型尺規設置的第一攝影元件與第二攝影元件以及對應口字型尺規、線型尺規與待測產品設置的第三攝影元件為同步進行影像的擷取。據此，可實現待測產品的動態量測，進而縮短量測時間。此外，透過口字型尺規、線型尺規與這些攝影元件的配置關係，可有效降低機台對於定位精度的要求，有助於縮減檢測設備的建置成本。

10:檢測設備 100:基座 150:龍門結構 200:框架 205:載台 250:口字型尺規 251~254:第一線型段~第四線型段 251c、252c、253c、254c、261c、262c:連接處 251g、252g、253g、254g、261g、262g:幾何中心 261:第一線型尺規 262:第二線型尺規 301:第一攝影元件 302:第二攝影元件 303:第三攝影元件 D1:第一方向 D2:第二方向 D3:第三方向 IM1a、IM2a、IM3a、IM1b、IM2b、IM3b、IM1c、IM2c:刻度影像 IM3c:產品影像 PD:待測產品 PT:移動路徑 Z:區域

圖1A至圖1C是依照本發明的一實施例的檢測設備對待測產品進行檢測時的示意圖。圖2A至圖2D是依照本發明的一實施例的檢測設備對待測產品進行檢測時的上視示意圖。圖3是圖2A中檢測設備的局部區域的放大示意圖。圖4A至圖4C分別是圖2A至圖2C的檢測設備所擷取到的影像示意圖。圖5是圖2A的檢測設備的上視示意圖。

10:檢測設備

100:基座

150:龍門結構

200:框架

205:載台

250:口字型尺規

251~254:第一線型段~第四線型段

261:第一線型尺規

262:第二線型尺規

301:第一攝影元件

302:第二攝影元件

303:第三攝影元件

D1:第一方向

D2:第二方向

D3:第三方向

PD:待測產品

Claims

一種檢測設備，包括：一基座；一框架，可動地設置在該基座上，且適於沿著一第一方向移動；一口字型尺規，固定在該框架上；一載台，可動地設置在該框架內，該載台適於承載一待測產品並沿著一第二方向移動，該第一方向相交於該第二方向；一第一攝影元件與一第二攝影元件，分別位在該載台沿著該第二方向的相對兩側，且對應該口字型尺規設置，該第一攝影元件與該第二攝影元件適於擷取該口字型尺規的一第一刻度影像與一第二刻度影像；以及一第三攝影元件，沿著該第二方向設置在該第一攝影元件與該第二攝影元件之間，且適於擷取該口字型尺規的一第三刻度影像或該待測產品的一產品影像，其中該第一攝影元件進行該第一刻度影像的擷取、該第二攝影元件進行該第二刻度影像的擷取以及該第三攝影元件進行該第三刻度影像或該產品影像的擷取為同步。
如請求項1所述的檢測設備，更包括：一第一線型尺規與一第二線型尺規，設置在該載台沿著該第一方向的相對兩側緣，且緊鄰該框架上的該口字型尺規，其中該第三攝影元件還適於擷取該第一線型尺規或該第二線型尺規的另一第三刻度影像。
如請求項2所述的檢測設備，其中在該待測產品的檢測過程中，該載台在該基座上的移動路徑沿著該第二方向呈來回彎折狀。
如請求項2所述的檢測設備，其中在該載台沿著該第二方向移動後，該第一攝影元件、該第二攝影元件與該第三攝影元件分別同步擷取該第一刻度影像、該第二刻度影像以及該第一線型尺規或該第二線型尺規的該另一第三刻度影像，並且根據該第一刻度影像與該第二刻度影像判斷該載台沿著該第二方向的位置與一目標位置的偏移量。
如請求項2所述的檢測設備，其中該口字型尺規、該第一線型尺規與該第二線型尺規的熱膨脹係數小於或等於7E-7/℃。
如請求項2所述的檢測設備，其中該第一線型尺規與該載台的連接處重疊於該第一線型尺規的一幾何中心，且該第二線型尺規與該載台的連接處重疊於該第二線型尺規的一幾何中心。
如請求項1所述的檢測設備，其中該第一攝影元件、該第二攝影元件與該第三攝影元件分別同步擷取該口字型尺規的該第一刻度影像、該第二刻度影像與該第三刻度影像，並且根據該第一刻度影像與該第二刻度影像判斷該第三攝影元件的位置與一預設位置的偏移量。
如請求項1所述的檢測設備，其中在該待測產品的檢測過程中，該第一攝影元件、該第二攝影元件與該第三攝影元件分別同步擷取該第一刻度影像、該第二刻度影像與該產品影像，並且根據該第一刻度影像與該第二刻度影像判斷該產品影像內的部分該待測產品的位置與一預設位置的偏移量。
如請求項1所述的檢測設備，其中該口字型尺規包括：一第一線型段與一第二線型段，設置在該載台沿著該第一方向的相對兩側；以及一第三線型段與一第四線型段，分別設置在該載台沿著該第二方向的相對兩側，其中該第一線型段與該框架的連接處重疊於該第一線型段的一幾何中心，該第二線型段與該框架的連接處重疊於該第二線型段的一幾何中心，該第三線型段與該框架的連接處重疊於該第三線型段的一幾何中心，該第四線型段與該框架的連接處重疊於該第四線型段的一幾何中心。
如請求項1所述的檢測設備，更包括：多個該第三攝影元件，該些第三攝影元件沿著該第二方向間隔排列在該第一攝影元件與該第二攝影元件之間。
如請求項1所述的檢測設備，其中該載台還適於沿著一第三方向移動並帶動該載台上的該待測產品靠近或遠離該第三攝影元件。