TWM441910U - A vision system for inspecting a disk - Google Patents

Description

第100224425號專利申請案說明書修正頁 ~~ 五、新型說明： I；新型所屬技術領域3 新型領域 本新型係有關一種視覺檢測系統，和一種使用該系统 來檢測一雙面非金屬碟片的方法，尤係有關一種用以獲取 和檢測一雙面非金屬碟片上的預定圖案之影像資料的視覺 檢測系統，及一種使用該系統來檢測一雙面非金屬碟片的 方法。 C先前技術:j 新型背景 一視覺檢測系統包含一攝影系統用以攝取不同的預定 圖案之景》像來獲得影像資料，及一電腦可處理用一影像圖 框抓取器由該攝影系統所輸入的影像資料並處理電腦程 式。該視覺檢測系統會在多種領域中找到其用途，包括圖 案辨識’圖案檢測’圖案測量及被接受和被拒絕產品的分 類。 視覺檢測系統曾被揭露於^^ 7,〇3〇,351美國專利和N〇. 2003/01979251 A1美國專利公開案，及許多其它的專利文件 中。被揭於此等專利文件中的視覺檢測系統係由一工件 台，一攝影機台，一控制器，一攝影機及一電腦所組成。 為了裝載 '㈣及定位__卫件的目的，該工件台係被設計 成會沿X轴和Y袖方向作直線運動。該攝影機台係被列設在 S玄工件台上方》為了定位和聚焦該攝影機該攝影機台係 構製成可沿X轴、Y轴和z軸方向作直線運動，及繞該2轴作 M441910 第100224425號專利申請案說明書修正頁_修正日期：101.08.10 旋轉運動。該電腦係連接於該電腦，而使其能控制該工件 台和該攝影機台的操作。 在上述專利文件中所教示的視覺檢測系統會受苦於嚴 重誤差的產生，因為該影像資料係藉固定該工件和該攝影 機之一者並移動另一者而來獲得。在該工件係固定於定 位，而該攝影機被重複地移動和停止來攝取該工件的影像 之情況下，一大量的振動會產生於該視覺檢測系統中，其 將會增加該影像資料的誤差。另一個缺點係相對於固定的 工件重複地移動和停止該攝影機來攝取該工件的影像是耗 費時間的。 在用於非金屬玻璃物體之圖案檢測的情況下，譬如一 被用作硬碟媒體基材的玻璃透明碟片，有些預定的圖案會 存在於該碟片表面的兩面上。產品品質控制管理必須藉測 量該等預先處理的圖案來作被接受和被拒絕的碟片產品之 分類。沒有習知技術能提供一種迅速又簡便的視覺檢測系 統來找出圖案幾何資訊，包括圖案尺寸、角度及甚至在兩 面上的圖案相對角度等。 【新型内容3 新型概要 本新型係提出視覺檢測系統及使用該系統檢測雙面非 金屬碟片之方法有見於上述習知技術中固有的問題，本新 型之一目的係為提供一種視覺檢測系統，其能藉迅速且簡 便的視覺檢測系統來獲取影像資料，而由該透明碟片的兩 面找出預定圖案的幾何資訊，包括圖案尺寸、角度和甚至 4 M441910 第100224425號專利申請案說明書修正頁 修正日期：101.08.10； 在兩面的圖案之相對角度，然後分類被接受和拒絕的碟片 產品。 本新型之另一目的係為提供一種視覺檢測系統，其能 縮短檢測一雙面非金屬碟片上之預定圖案所需的時間，及 一種使用該系統來檢測工件的方法。 依據本新型之一態樣，係提供該視覺檢測系統之一實 例，包含： 二攝影系統包括兩組攝影機(20, 30)，高精度顯像變焦 鏡頭（21，31)，照明物（22，32)和發光強度控制器等，而能 夠同時或依序地由該碟片的每一面攝取該碟片（12)表面上 的圖案。就第2圖中所示的實例而言，該樣品工件碟片係被 置於水平的平面中，且底下的攝影系統亦設有一直角反射 器（3 3 )，俾方便該攝影機和鏡頭系統沿水平方向的安裝以節 省垂向空間。 一組工件固持器（37)被一旋轉台（38)驅動而能迅速地 找出該工件之二表面上的預定圖案並將其置入該攝影系統 的視場(FOV)中。 兩組用於各攝影系統的位置調整X、Y和Z台（27，37) 可設定該等攝影系統相對於受檢的碟片各面表面上之圖案 的對準和焦點位置。 一組電腦系統（15，18)設有影像圖框抓取和視覺照明控 制系統，及該顯像處理軟體程式用以處理所抓取之該工件 表面上的圖案之影像，然後分類被接受和拒絕的碟片產品。 一組機械的堅固底座（29)和封罩（10)可保護該系統設 5 M441910 第100224425號專利申請案說明書修正頁_修正日期：101_08_10 定以防止由外部輕易進入，及該進入窗可將受檢的碟片（12) 載入一碟片轂(39)上。 圖式簡單說明 為能更佳地瞭解本新型的本質和目的，請配合以下圖 式參閱以下的詳細說明，其中： 第1圖為該視覺檢測系統之一說明圖，其包含該雙攝影 系統組合在一起並整合於該堅固的機械底座和封罩内，及 一組電腦系統用於系統控制，和軟體程式用於顯像與處理 控制。 第2圖為該組合在一起並整合於該堅固機械底座内的 雙面視覺檢測系統之說明圖。 第3圖為用於該雙面視覺檢測系統之以電腦為基礎的 控制系統示意圖。 第4圖為在主面（或頂面）具有預處理記號11，及在從面 (或背面）具有預處理記號13的樣品非金屬碟片之說明圖。 第5圖為在其能執行精確檢測功能之前用以設定該視 覺檢測系統的視覺系統程式校準介面之說明圖。 第6圖為被設來妥當地抓取受檢圖案影像之用以調整 該視覺照明強度的視覺系統程式介面之說明圖。 附件1為該影像處理程式介面和取自一樣品碟片之兩 面上的樣品圖案處理影像之說明圖。 C實施方式3 較佳實施例之詳細說明 本新型可參閱以下本新型之某些實施例的詳細說明而 6 第100224425號專利申請案說明書修正頁_修正日期：101.08.10 更容易地瞭解。 對精密加工產業而言其須要使用具有預處理圖案的拋 光非金屬碟片作為基材，譬如在第4圖中所示的樣品碟片。 該等圖案可能在該基材表面的兩面皆需要，來形成後續與 程的基準或對準記號。有些用途要求全部的圖案皆須被測 量，並依據所測得的圖案容差，例如與設定目標在5μηι以 内的精確度’來被分類為良好或不良的部件。 本新型之一較佳實施例包含電腦控制的雙通道視覺檢 測系統。如第1、2和3圖中所示’該視覺系統包含二攝影系 統，其更包含兩組攝影機(20，30)，高精度顯像變焦鏡頭 (2卜31)，照明器（22 ’ 32)和發光強度控制器（23)，而能夠 同時或依序地由該碟片（12)兩面攝取該等碟片表面上的圖 案（11，13)。於第2圖所示的實例中，該樣品工件碟片（12) 係藉該精密碟片轂(39)被置於該水平的平面中。該主攝影系 統(20，21，22)係被直接設於該樣品碟片（12)正上方。藉著 調整該定位ΧΥΖ台（27)，在樣品碟片頂面上的圖案（11)能被 排列並對準於該攝影機的視場。底下的攝影系統(3〇，31， 32)亦設有一直角反射器（33)，以方便沿水平方向來安裝該 攝影機和鏡頭系統俾節省垂向空間。該X、Υ、2台37會將 底下的攝影系統之視場對準於該等底面圖案13。該主攝影 系統(20,2卜22)及其定位ΧΥΖ台27係藉該垂直柱28被安裝 於該堅固底板29上。該從攝影系統(30，31，32)及其定位 ΧΥΖ台37亦被安裝於該系統底板29上。該碟片（12)和該支樓 轂39亦被安裝於該系統底板29上《該旋轉凸鈕或馬達38係 M441910 第100三24425號寻利申請案說明書修正頁_修正日期：101.08.10 可轉動該穀39上的碟片，而使該等預定圖案u*13能被移 入該主和從攝影系統的視場中。 該電腦系統15會控制該整個視覺系統的順序和顯像處 理，並將檢測的碟片分類成被接受或拒絕的部件。其包含 一監視器，例如一 15”或17”或其它尺寸的LCD或CRT PC監 視器，及其它的配件等。用於本實施例的主處理電腦15包 含一 Intel Pentium系列的CPU，主機板，記憶體，硬碟驅 動器等，及Windows XP操作系統。為控制該雙視覺系統， 夕通道的影像圖框抓取器25，如MAXTROX METEOR 2/4 MC PCI型的圖框抓取器，會被含括來控制取自該二攝影系 統(20’ 30)的影像。該數位的照明控制單元23亦被包含來提 供該控制程式與該等攝影機照明器22、32之間的傳訊。 忒糸統控制軟體介面係示於附件〗中。該系統檢測表單 in被不於表單框55中，且該系統校準功能按鈕係被示於表 單框54中。當該系統被以一預先檢測過的樣品碟片校準後 (正々疋以第二者的測量服務來檢核），該視覺系統可操作來 檢測同類型的產品’並提供所需參數的檢測結果，例如被 不於主面之結果框52和從面之結果框53中的參數等，其包 含（就目前的實施例而言）ID、〇D(該等圖案的内緣和外緣相 對於碟片巾心的内彳f和外徑）、寬度高度角度等。在 將檢測結果相較於財的容差表之後，要接受或拒絕所檢 】碟片。「件的最後決定會被示於該檢測結果框51中，如接 又示於“Pass”，而拒絕示為“Fail”。 該系統控制軟體介面如附件丨中所示，亦包含該等影像 8 第100224425號專利申請案說明書修正頁 修正曰期：101.08.1 〇| 顯示窗56、57、58和59。影像窗56是該主攝影系統的實況 影像，而影像窗58是該從攝影系統的實況影像。該影像照 明控制可藉該照明控制器23上的手動控制鈕或藉第6圖中 所示的電腦軟體介面來進行。就透明玻璃碟片而言，當視 覺檢測時，該主面和從面影像必須被觸發俾能以順序模式 抓取影像（首先抓取主面影像而使主面照明點亮，嗣抓取從 面影像而使從面照明點亮），以免其照明被相反的攝影系統 影響。 該視覺檢測系統在其能被用來檢測相同類型的產品之 前，必須先被以一標準的碟片校準。該“標準碟片”按鈕係 在該校準表單框54上。置放該標準碟片，抓取其兩面的圖 案影像，嗣再按壓該標準碟片按鈕，則該校準次表單將會 被列出，如第5圖中所示。可先填入該各參數的預先測量 值，再按壓個別的按鈕來啟動該自動校準程序。藉著由該 設定容差次表單來設定該產品QC控制容差範圍，該系統將 會備安以檢測遠產品。 【阖式簡單說明3 第1圖為該視覺檢測系統之一說明圖，其包含該雙攝影 系統組合在一起並整合於該堅固的機械底座和封罩内，及 一組電腦系統用於系統控制，和軟體程式用於顯像與處理 控制。 第2圖為該組合在一起並整合於該堅固機械底座内的 雙面視覺檢測系統之說明圖。 第3圖為用於該雙面視覺檢測系統之以電腦為基礎的 M441910 第100224425號專利申請案說明書修正頁_修正日期：101.08.10 控制系統示意圖。 第4圖為在主面（或頂面）具有預處理記號11，及在從面 (或背面）具有預處理記號13的樣品非金屬碟片之說明圖。 第5圖為在其能執行精確檢測功能之前用以設定該視 覺檢測系統的視覺系統程式校準介面之說明圖。 第6圖為被設來妥當地抓取受檢圖案影像之用以調整 該視覺照明強度的視覺系統程式介面之說明圖。 附件1為該影像處理程式介面和取自一樣品碟片之兩 面上的樣品圖案處理影像之說明圖。 【主要元件符號說明】 10.. .封罩 11，13…圖案 12.. .碟片 15，18...電腦系統 20，30...攝影機 21，31…變焦·鏡頭 22，32...照明器 23.. .發光強度控制器 25.. .圖框抓取器 26，36...位置調整台 27，37...定位xyz台 28.. .垂直柱 29.. .底板 33.. .直角反射器 38.. .旋轉台 39.. .碟片轂 51.. .檢測結果框 52，53...結果框 54，55...表單框 56，57，58，59…影像顯示窗 10

Claims (1)

1. 修正日期：101.08.10 [100224425號包j申請案申請專利範圍修正頁 六、申請專利範圍： 1. 一種用於檢測一碟片的視覺系統，該視覺系統包含： 二個攝影與視覺系統，各具有一攝影機，一組精密 顯像鏡頭，一可控制的照明器和發光強度控制器，一顯 像抓取單凡，各攝影系統係能夠攝取該碟片之各面上的 一表面上的一圖案影像； 一控制軟體，其具有可調配的圖表使用者介面，其 可適於提供數位照明和發光強度控制來抓取該碟片之 各面上的該圖案影像； 一軟體，其可適於處理該等影像，測量該圖案的幾 何資訊’與—已校準的參考標準比較及判定該受檢碟 片是否在-容差範_ ’以便將該受檢碟片分類成被接 受和拒絕的產品。 2.依射請專利顚第1項之視覺系統，其中該各別的攝 影系統係可操作來同時地攝取該碟片之兩面上的圖案 影像。 < 3·依射請專利範圍第i項之視覺系統，其中該各別的攝 影系統係可操作來依序地攝取該碟片之各面上的圖案 影像。 4. 依據f請專利範圍第1項之視覺系統，其中該幾何資訊 包含所含括圖案的尺寸、角度和在兩面上的圖案之相對 角度。 5. 依據”專利第丨項之視覺系統，該攝影系統更包 含-直角反射器’以沿—水平方向來安裝該攝影機和鏡 M441910 第100224425號專利申請案申請專利範圍修正頁 修正曰期：101.08.10 頭系統，俾節省垂向空間。 6. 依據申請專利範圍第1項之視覺系統，更包含受一旋轉 台驅動之一組工件固持器，以能夠迅速找出該工件之兩 面上的預定圖案並將其置入該攝影系統的視場（FOV) 中。 7. 依據申請專利範圍第6項之視覺系統，更包含兩組用於 各攝影系統的位置調整X，Y和Z台，以相對於該碟片之 各面上的圖案來設定該等攝影系統的對準和焦點位置。 8. 依據申請專利範圍第6項之視覺系統，更包含一機械的 堅固底座和封罩，以保護該視覺系統，並防止容易由外 部進入，該封罩更具有一進入窗孔，以將該受檢碟片載 入一碟片轂上。 9. 依據申請專利範圍第1項之視覺系統，其中該顯像抓取 單元為一多通道影像抓取單元，其可適用於該等二個攝 影與視覺系統。 12 M441910 第100224425號申請案中文圖式修正頁 修正日期：101.08.1 0 Standard Disk Measure Standard Disk VIT Readings A Side B Side Fai Mark 40.01 40.11 Thin Mark 20.04 19.96 Thin Mark 0 00 0.00 IR 45219 | 451 90 OR 470.19 469.8? Fai-Thin Angle 6.00 5.39 Thin-Thin | 0.00 I 0.00 Side-Side Angle |~「〇 〇3 Calibration VII Geometry Caftbration Side to Side Angle Binary Set Tolerance EXIT

   Light Intensity ConUol Master Intensity: 厂 Light ON Slave Intensity: P Π7 Ught ON SAVE I CANCEL 」

   M441910 第100224425號專利申請案說明書修正頁_修正日期：101.08.10 四、指定代表圖·· (一) 本案指定代表圖為：第（2 )圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： 28.. .垂直柱 29.. .底板 33.. .直角反射器 38.. .旋轉台 39.. .碟片轂 12...碟片 20，30...攝影機 21，31...變焦鏡頭 22，32...照明器 26，36...位置調整台 27，37...定位xyz台