TWI834541B - 對物件內表面及外表面取像之裝置 - Google Patents

Abstract

一種對物件內表面及外表面取像之裝置，包含有：一基座；一環狀料盤，呈透明而可旋轉；一橫向取像單元，具有一橫向攝影機以及相對於該橫向攝影機之一橫向光源；一上取像單元，具有一上攝影機以及一上光源；一下取像單元，具有一下攝影機以及一下光源；以及一斜取像單元，設於該基座，具有一斜攝影機以及一底光源；其中，該橫向取像單元、該上取像單元以及該下取像單元係取得該待取像物件的側面、朝上表面及朝下表面的影像；其中，在該待取像物件為環狀或上下貫穿狀時，該斜攝影機係取得該待取像物件之部分內表面的影像。

Description

對物件內表面及外表面取像之裝置

本發明係與以攝影機對物件取像的技術有關，特別是指一種對物件內表面及外表面取像之裝置。

我國發明第I690704號專利，揭露了一種柱狀元件外觀檢測設備，此先前技術主要係針對柱狀元件的外觀來進行檢測，其主要以多個取像裝置來分別對柱狀元件的各個角度取像，進而達到對柱狀元件的外觀檢測的效果。

然而，此案雖然設置了多個取像裝置來以各種角度取像，但由於其主要為針對外部輪廓的取像，因此無法做到對螺帽內部的螺紋取像的效果。而且，要對螺帽內部的螺紋取像，也不能在螺帽平置時直接由正上方取像，否則仍然無法取得螺紋的影像。因此，前述案件並不能對中空物件或環形物件的內部表面來進行取像以供檢測。

本發明之主要目的即在於提出一種對物件內表面及外表面取像之裝置，其除了可以對待取像物件進行頂面取像、底面取像以及側面輪廓取像之外，還能夠對待取像物件的中空內表面進行取像，以供後續檢測。

為了達成上述目的，本發明提出一種對物件內表面及外表面取像之裝置，包含有：一基座；一環狀料盤，可旋轉地設於該基座，用以供一待取像物件置於其上，該環狀料盤呈透明而可供光線穿過，用以對該待取像物件照射或取像；一橫向取像單元，設於該基座，具有一橫向攝影機以及相對於該橫向攝影機之一橫向光源，該橫向攝影機以及該橫向光源二者其中之一係位於該環狀料盤的環內，另一者係位於該環狀料盤的環外；一上取像單元，設於該基座，具有一上攝影機以及一上光源，該上攝影機及該上光源均位於該環狀料盤的上方；一下取像單元，設於該基座，具有一下攝影機以及一下光源，該下攝影機及該下光源均位於該環狀料盤的下方；以及一斜取像單元，設於該基座，具有一斜攝影機以及一底光源，該斜攝影機係相對位於該環狀料盤上方，以不垂直於該環狀料盤盤面的方向對該環狀料盤上的該待取像物件取像，該底光源係位於該環狀料盤下方；其中，該橫向取像單元至少取得該待取像物件之側面輪廓，該上取像單元至少取得該待取像物件之朝上表面影像，該下取像單元係至少取得該待取像物件之朝下表面影像，而該斜取像單元係至少取得該待取像物件之頂面及側面之輪廓；其中，在該待取像物件為環狀或上下貫穿狀而置於該環狀料盤時，該底光源之光係照射而穿過該待取像物件內部，該斜取像單元係至少取得該待取像物件之部分內表面之影像。

藉此，本發明除了可以對待取像物件進行頂面取像、底面取像以及側面輪廓取像之外，還能夠對待取像物件的中空內表面進行取像，以供後續檢測

本發明還有再一目的，乃在於提出一種對物件內表面及外表面取像之裝置，其可對待取像物件進行周面的全角度取像。

較佳地，除了上述技術特徵之外，本發明更包含有一周面取像單元，設於該基座，該周面取像單元具有等角分布的至少四活動臂以及一周光源，各該活動臂具有一攝影機以及一反射鏡，該至少四活動臂上的該反射鏡係等角分布地圍合在該待取像物件之周圍，且各該活動臂上的該攝影機則分別對各該反射鏡取像，藉以取得該待取像物件之周面影像。

藉此，可藉由該些活動臂上的攝影機及反射鏡來達到對待取像物件進行周面的全角度取像的效果。

為了詳細說明本發明之技術特點所在，茲舉以下之較佳實施例並配合圖式說明如後，其中：

如圖1至圖8所示，本發明藉由一第一較佳實施例提出一種對物件內表面及外表面取像之裝置10，主要由一基座11、一環狀料盤21、一橫向取像單元31、一上取像單元41、一下取像單元51以及一斜取像單元61所組成，其中：

該基座11，在本第一實施例中是一個機台上的一平台。

該環狀料盤21，可旋轉地設於該基座11，用以供一待取像物件99置於其上，該環狀料盤21呈透明，這個透明的設計可以供光線或攝影機由該環狀料盤21下方對該待取像物件99照射或取像。在本第一實施例中，該環狀料盤21在實務上可設置於一旋轉台22上，受其驅動而旋轉。

該橫向取像單元31，設於該基座11，具有一橫向攝影機32以及相對於該橫向攝影機32之一橫向光源34，該橫向攝影機32係位於該環狀料盤21的環外，該橫向光源34位於該環狀料盤21的環內。在本第一實施例中，該橫向攝影機32與該橫向光源34均藉由一驅動單元39驅動而可以橫向及上下移動，各該驅動單元39可以是二個以上的驅動馬達配合螺桿來組成。

該上取像單元41，設於該基座11，具有一上攝影機42以及一上光源44，該上攝影機42及該上光源44均位於該環狀料盤21的上方。在本第一實施例中，該上取像單元41的該上攝影機42及該上光源44係藉由一上驅動單元49驅動其橫向及上下移動，這個上驅動單元49可以是二個以上的驅動馬達配合螺桿組成。此外，該上取像單元41還可以視需求再設置一第一背光源46，而位於該環狀料盤21的下方，藉以增加在俯視時的輪廓取像方式。

該下取像單元51，設於該基座11，具有一下攝影機52以及一下光源54，該下攝影機52及該下光源54均位於該環狀料盤21的下方。在本第一實施例中，該下取像單元51的該下攝影機52及該下光源54係藉由一下驅動單元59驅動其橫向及上下移動，這個下驅動單元59可以是二個以上的驅動馬達配合螺桿組成。該下取像單元51還可以視需求再設置一第二背光源56，而位於該環狀料盤21的上方，藉以增加在仰視時的輪廓取像方式。

該斜取像單元61，設於該基座11，具有一斜攝影機62以及一底光源64，該斜攝影機62係相對位於該環狀料盤21上方，以不垂直於該環狀料盤21盤面的方向對該環狀料盤21上的該待取像物件99取像，該底光源64係位於該環狀料盤21下方。在本第一實施例中，該斜攝影機62係藉由一旋轉驅動器68來調整其取像角度，該底光源64則係藉由一底驅動器69驅動其橫向移動，前述的旋轉驅動器68及底驅動器69可以是驅動馬達，並在必要時配合設置螺桿。

其中，該橫向取像單元31係取得該待取像物件99之側面輪廓，該上取像單元41係取得該待取像物件99之朝上表面影像，該下取像單元51係取得該待取像物件99之朝下表面影像，而該斜取像單元61係取得該待取像物件99之頂面及側面之輪廓。

又，其中，在該待取像物件99為環狀或上下貫穿狀而置於該環狀料盤21時，該底光源64之光係照射而穿過該待取像物件99內部，該斜取像單元61則取得該待取像物件99之部分內表面的影像。

以上說明了本第一實施例的結構，接下來說明本第一實施例的操作狀態。而在說明操作狀態時，將會依該橫向取像單元31、該上取像單元41、該下取像單元51以及該斜取像單元61的順序來說明，但這僅是依圖1至圖4中所示之位置依順時針方向來舉例而已，實際上該橫向取像單元31、該上取像單元41、該下取像單元51以及該斜取像單元61也可以依不同的順序設置，視使用者需求來決定。

為了讓圖式的表示較為清楚，在圖5至圖8中僅一圖顯示一種取像單元來說明。

如圖5所示，在取像前，先將一待取像物件99置於該環狀料盤21上，在本第一實施例中以螺帽為例。

如圖5所示，驅轉該環狀料盤21使該待取像物件99移動至該橫向取像單元31可取像的位置，在該橫向光源34發光照射的情況下，該橫向攝影機32即會取得該待取像物件99的背光影像，這個影像可以用來檢測該待取像物件99的側邊輪廓。

如圖6所示，驅轉該環狀料盤21使該待取像物件99移動至該上取像單元41可取像的位置，該上光源44即由上而下照射於該待取像物件99，該上攝影機42即對該待取像物件99取像，而取得該待取像物件99的俯視影像。該上光源44實際上是呈環狀，其中空的部位可供該上攝影機42從中取像，藉以使得所取得的影像其光照是均勻的，而此時該第一背光源46是關閉狀態。另外，若關閉該上光源44而開啟該第一背光源46，則該上攝影機42即會取得該待取像物件99的背光影像，而可用來檢測該待取像物件99的周圍輪廓。

如圖7所示，驅轉該環狀料盤21使該待取像物件99移動至該下取像單元51可取像的位置，該下光源54即由下而上穿過該環狀料盤21而照射於該待取像物件99的底部，該下攝影機52透過該環狀料盤21對該待取像物件99取像，而取得該待取像物件99的仰視影像。該下光源54實際上是呈環狀，其中空的部位可供該下攝影機52從中取像，藉以使得所取得的影像其光照是均勻的，而此時該第二背光源56是關閉狀態。另外，若關閉該下光源54而開啟該第二背光源56，則該下攝影機52即會取得該待取像物件99的背光影像，而可用來檢測該待取像物件99的周圍輪廓。

如圖8所示，驅轉該環狀料盤21使該待取像物件99移動至該斜取像單元61可取像的位置，該底光源64即由下而上穿過環狀料盤21而照射於該待取像物件99的底部，以及該待取像物件99的內表面，該斜攝影機62即以斜方向對該待取像物件99取像，而可取得該待取像物件99的部分內表面的影像，由於該待取像物件99係以螺帽為例，因此該待取像物件99的部分內表面的螺紋即會被清楚的呈現在影像中，藉此可用來檢測該待取像物件99的內表面。

由上可知，本發明除了可以對待取像物件99進行頂面取像、底面取像以及側面輪廓取像之外，還能夠對待取像物件99的中空內表面進行取像，以供後續檢測。

如圖9至圖10所示，本發明藉由一第二較佳實施例提出一種對物件內表面及外表面取像之裝置10’，主要概同於前揭第一實施例，不同之處在於：

更包含有一周面取像單元71’，設於該基座11’，該周面取像單元71’具有等角分布的四個活動臂72’以及一周光源74’，各該活動臂72’具有一攝影機721’以及一反射鏡722’，該四活動臂72’上的該反射鏡722’係等角分布地圍合在該待取像物件99之周圍，且各該活動臂72’上的該攝影機721’則分別對各該反射鏡722’取像，以取得該待取像物件99的周面各個角度的影像，之後即可整合為完整的周面影像。實務上，也可以使用更多的活動臂72’，例如五個或六個活動臂，而取得更多角度的影像，只是四個活動臂72’等角分布的取像範圍即足以完全涵蓋該待取像物件99的全部周面，因此，該些活動臂72’的數量依使用者實際需求來決定。該些活動臂72’可以設計為能相對於中心而電動或手動開合，藉以調整各該反射鏡722’與該待取像物件99的距離。該周光源74’係用以對該待取像物件99的周面打光照射。

此外，本第二實施例更包含有一入料單元81’以及一整料單元87’。該入料單元81’具有一振動盤82’、一輸送帶84’以及一撥片86’，該振動盤82’係用以將複數個待取像物件99振動而翻動至預定姿態，並逐一移動至該輸送帶84’，該輸送帶84’係用來將該複數個待取像物件99逐一移載至該撥片86’，而被撥至該環狀料盤21’上。該整料單元87’具有一導引件88’，該待取像物件99在隨著該環狀料盤21’的旋轉而移動至接解該導引件88’時，會被該導引件88’導引至該環狀料盤21’上的一預定半徑位置P’，該預定半徑位置P’係指該環狀料盤21’上相對於其圓心的半徑長度，隨著該環狀料盤21’的旋轉，該待取像物件99即會都位於該環狀料盤21’的這個預定半徑位置P’上移動。而該預定半徑位置P’即可供使用者據以調整該橫向取像單元31’、該上取像單元41’、該下取像單元51’、該斜取像單元61’以及該周面取像單元71’的取像位置，使得只需藉由旋轉該環狀料盤21’，即可將該待取像物件99移動至前述各個取像單元31’,41’,51’,61’,71’的取像位置來進行取像。

如圖9及圖10所示，本第二實施例在操作時，係將複數個待取像物件99置於該入料單元81’的該振動盤82’上，該複數待取像物件99即會逐一的被整理為固定的姿態而進入該環狀料盤21’上，並被該整料單元87’整齊的導引至該預定半徑位置P’，隨著該環狀料盤21’的旋轉，各該待取像物件99即會逐一的經過該橫向取像單元31’、該上取像單元41’、該下取像單元51’、該斜取像單元61’以及該周面取像單元71’的取像位置而被取像，以供後續檢測。而該周面取像單元71’在取像時，係藉由該四活動臂72’上的各該攝影機721’藉由各該反射鏡722’來取得該待取像物件99的各個側面的影像，進而可以用來分別進行檢測。

由此可知，本第二實施例較第一實施例更增加了入料及整料的前置作業，而且還能對該待取像物件99的全部周面進行取像以供後續檢測。

本第二實施例的其餘結構及所能達成的功效均概同於前揭第一實施例，容不再予贅述。

10:對物件內表面及外表面取像之裝置 11:基座 21:環狀料盤 22:旋轉台 31:橫向取像單元 32:橫向攝影機 34:橫向光源 39:驅動單元 41:上取像單元 42:上攝影機 44:上光源 46:第一背光源 49:上驅動單元 51:下取像單元 52:下攝影機 54:下光源 56:第二背光源 59:下驅動單元 61:斜取像單元 62:斜攝影機 64:底光源 68:旋轉驅動器 69:底驅動器 99:待取像物件 10’:對物件內表面及外表面取像之裝置 11’:基座 21’:環狀料盤 31’:橫向取像單元 41’:上取像單元 51’:下取像單元 61’:斜取像單元 71’:周面取像單元 72’:活動臂 721’:攝影機 722’:反射鏡 74’:周光源 81’:入料單元 82’:振動盤 84’:輸送帶 86’:撥片 87’:整料單元 88’:導引件 P’:預定半徑位置

圖1係本發明第一較佳實施例之立體圖。 圖2係本發明第一較佳實施例之俯視圖。 圖3係本發明第一較佳實施例之前視圖。 圖4係本發明第一較佳實施例之右側視圖。 圖5係本發明第一較佳實施例之橫向取像動作圖。 圖6係本發明第一較佳實施例之上方取像動作圖。 圖7係本發明第一較佳實施例之下方取像動作圖。 圖8係本發明第一較佳實施例之斜向取像動作圖。 圖9係本發明第二較佳實施例之俯視圖。 圖10係本發明第二較佳實施例之周面取像動作圖。

10:對物件內表面及外表面取像之裝置

11:基座

21:環狀料盤

22:旋轉台

31:橫向取像單元

32:橫向攝影機

34:橫向光源

39:驅動單元

41:上取像單元

49:上驅動單元

51:下取像單元

59:下驅動單元

61:斜取像單元

62:斜攝影機

64:底光源

68:旋轉驅動器

Claims (5)

1. 一種對物件內表面及外表面取像之裝置，包含有： 一基座； 一環狀料盤，可旋轉地設於該基座，用以供一待取像物件置於其上，該環狀料盤呈透明而可供光線穿過，用以對該待取像物件照射或取像； 一橫向取像單元，設於該基座，具有一橫向攝影機以及相對於該橫向攝影機之一橫向光源，該橫向攝影機以及該橫向光源二者其中之一係位於該環狀料盤的環內，另一者係位於該環狀料盤的環外； 一上取像單元，設於該基座，具有一上攝影機以及一上光源，該上攝影機及該上光源均位於該環狀料盤的上方； 一下取像單元，設於該基座，具有一下攝影機以及一下光源，該下攝影機及該下光源均位於該環狀料盤的下方；以及 一斜取像單元，設於該基座，具有一斜攝影機以及一底光源，該斜攝影機係相對位於該環狀料盤上方，以不垂直於該環狀料盤盤面的方向對該環狀料盤上的該待取像物件取像，該底光源係位於該環狀料盤下方； 其中，該橫向取像單元至少取得該待取像物件之側面輪廓，該上取像單元至少取得該待取像物件之朝上表面影像，該下取像單元係至少取得該待取像物件之朝下表面影像，而該斜取像單元係至少取得該待取像物件之頂面及側面之輪廓； 其中，在該待取像物件為環狀或上下貫穿狀而置於該環狀料盤時，該底光源之光係照射而穿過該待取像物件內部，該斜取像單元係至少取得該待取像物件之部分內表面之影像。
2. 依據請求項1所述之對物件內表面及外表面取像之裝置，其中：更包含有一周面取像單元，設於該基座，該周面取像單元具有等角分布的至少四活動臂以及一周光源，各該活動臂具有一攝影機以及一反射鏡，該至少四活動臂上的該反射鏡係等角分布地圍合在該待取像物件之周圍，且各該活動臂上的該攝影機則分別對各該反射鏡取像，藉以取得該待取像物件之周面影像。
3. 依據請求項1所述之對物件內表面及外表面取像之裝置，其中：更包含有一入料單元以及一整料單元；該入料單元具有一振動盤、一輸送帶以及一撥片；該整料單元具有至少一導引件，該待取像物件在隨著該環狀料盤的旋轉而移動至接觸該導引件時，會被該導引件導引至該環狀料盤上的一預定半徑位置，該預定半徑位置係指該環狀料盤上相對於其圓心的半徑長度。
4. 依據請求項1所述之對物件內表面及外表面取像之裝置，其中：該橫向攝影機與該橫向光源均藉由一驅動單元驅動其橫向及上下移動；該上取像單元之該上攝影機以及該上光源係藉由一上驅動單元驅動其橫向及上下移動；該下取像單元之該下攝影機以及該下光源係藉由一下驅動單元驅動其橫向及上下移動；該斜攝影機係藉由一旋轉驅動器來調整角度，該底光源係藉由一底驅動器驅動其橫向移動。
5. 依據請求項1所述之對物件內表面及外表面取像之裝置，其中：該上取像單元更具有一第一背光源，位於該環狀料盤的下方；該下取像單元更具有一第二背光源，位於該環狀料盤的上方。

Images