TWM454539U - 用於待測物外觀之影像感測裝置及其檢測系統 - Google Patents

Description

用於待測物外觀之影像感測裝置及其檢測系統

本創作關於一種影像感測裝置及其檢測系統，特別係關於一種用於待測物外觀之影像感測裝置及其檢測系統。

隨著科技發展，各種消費性電子產品透過自動化製程被大量製造，特別是可攜式裝置或行動通訊裝置，例如智慧型手機或平板電腦，消費者對於其產品的需求近年來日趨提升，有超越一般個人電腦的趨勢。

這類型的產品有著輕薄短小，多功能整合的特性，且一般消費者對於產品的外觀設計有強烈的喜好，甚至其外觀設計可能主導著消費者的選擇的主要因素。因此，廠商對於產品外殼的瑕疵檢測有著嚴格要求。

習知技術對於智慧型手機或平板電腦的外觀檢測，目前仍主要是透過人工目檢的方式。作業員在每個不同製程的產線上，透過人工方式檢測其外殼上不同的瑕疵項目。人工目測可靠度不一，其檢測的品質會隨著檢測員的素質，身心理狀態有著變動；再者，檢測速度相對機器視覺檢測慢，且其檢測成本也較高。

對於機器視覺應用於智慧型手機或平板電腦的外觀檢測方面，其檢測方式是透過分析待測物的影像資訊，來判斷該待測物是否具有外觀上的瑕疵。透過預先定義好的影像特徵，此影像特徵會對應至某一檢 測項目，若預檢測的影像資訊具有該影像特徵，則電腦判定為該待測物具有該檢測項目的瑕疵。

習知技術在智慧型手機或平板電腦這類產品上，在產品外殼側面的瑕疵檢測，產生了一些問題需要解決。上述的產品的外型一般是方形或長方形，當在其每一個邊進行外觀檢測時，需要利用影像感測器對產品的每一個側面擷取影像。在各邊的狹小的倒角邊緣區域，以及側面的轉折處(即圓角)，在影像擷取的過程容易造成影像失真，造成影像檢測的正確率下降。

因此，現今技術相當需要於檢測待測物之側面區域以及轉折區域時，能提高檢測品質及其檢測速度的檢測系統或方法。

基於上述，本創作之目的係提供一種用於解決上述問題影像感測裝置及其檢測系統，可有效改善待測物之側面區域以及轉折區域，於影像擷取以及轉換時所導致的誤差，特別在待測物外型所形成的的頂點處(或圓角區域)以及倒角邊緣區域所產生的影像誤差，藉以提高待測物外觀檢測的品質。

本創作之目的係揭露一種用於待測物外觀之影像感測裝置，包含至少一個第一影像感測器，用以影像擷取之一待測物；一承載台，承載至少一個第一影像感測器；一影像感測軌道，圍繞其待測物之側面，其中影像感測軌道之路徑所形成的形狀類似於待測物之外型；其中承載台移動於影像感測軌道，使至少一個第一影像感測器擷取待測物之側面之影像資訊。

本創作之目的係亦揭露一種用於待測物外觀之檢測系統，包含一待測物輸送裝置，用於運送待測之一待測物；一進料機械手臂模組，將待測物放置於待測物輸送裝置；一影像感測裝置，耦合於待測物輸送裝置，當待測物輸送裝置將待測物運送至一特定位置時，影像感測裝置影像擷取待測物；一出料機械手臂模組，於待測物輸送裝置取出已影像擷取的待測物；以及一影像處理模組，耦合至影像感測裝置，接收並分析自影像感測裝置之影像資訊；其中影像感測裝置包括至少一個影像感測器以及一影像感測軌道；其中影像感測軌道，圍繞待測物之側面，影像感測軌道之路徑所形成的形狀類似於待測物之外型；其中至少一個影像感測器移動於影像感測軌道，以擷取待測物之側面之影像資訊。

本創作係揭露至少一個影像感測器包括一正倒部影像感測器，用以影像擷取待測物之側面的正倒角或頂部區域；一側部影像感測器，位於正倒部影像感測器之下方，用以影像擷取待測物之側面的側邊區域；以及一背倒部影像感測器，位於側部影像感測器下方，用以影像擷取待測物之側面的背倒角區域。

本創作之影像感測裝置及其檢測系統可改善對檢測物側面影像擷取的誤差，藉由類似於待測物外型的影像感測軌道，可圍繞於待測物側面區域，連續性地對待測物的每一個側面進行連續性的全景式影像擷取，而非僅在多個位置擷取影像；且其至少一個影像感測器可針對其側面的倒角局部區域的影像擷取，可有效提高檢測的精確率。

100‧‧‧影像感測裝置

102‧‧‧第一影像感測器

104‧‧‧承載台

106‧‧‧影像感測軌道

108‧‧‧待測物

110‧‧‧待測物支撐模組

112‧‧‧驅動模組

114‧‧‧外部光源

116‧‧‧軌道機構

118‧‧‧軌道皮帶

120‧‧‧軌道滾輪

202‧‧‧外框

202A‧‧‧正頂部區域

202B‧‧‧正倒角區域

202C‧‧‧側面區域

202D‧‧‧背倒角區域

204‧‧‧背板

206‧‧‧轉折處

302‧‧‧正倒部影像感測器

304‧‧‧側部影像感測器

306‧‧‧背倒部影像感測器

308‧‧‧正倒部光源

310‧‧‧側部光源

312‧‧‧背倒部光源

314‧‧‧連接部

316‧‧‧第一固定部

318‧‧‧第二固定部

320‧‧‧凹槽

322‧‧‧輔助滾輪

324‧‧‧支撐部

400‧‧‧檢測系統

402‧‧‧待測物輸送裝置

404‧‧‧待測物

406‧‧‧進料機械手臂模組

408‧‧‧影像感測裝置

409‧‧‧第二影像感測器

410‧‧‧出料機械手臂模組

412‧‧‧影像處理模組

413‧‧‧待測物支撐模組

第1A圖為本創作影像感測裝置之側視圖。

第1B圖為本創作影像感測裝置之示意圖。

第2A圖為本創作待測物之示意圖。

第2B圖為本創作待測物之俯視圖。

第2C圖為本創作待測物之側視圖。

第3A圖為本創作影像感測裝置及其承載台之示意圖。

第3B圖為本創作影像感測裝置及其承載台之側視圖。

第3C圖為本創作影像感測裝置及其承載台之俯視圖。

第4A圖為本創作檢測系統之示意圖。

第4B圖為本創作檢測系統之俯視圖。

第4C圖為本創作檢測系統之側視圖。

以下在實施方式中詳細敘述本創作之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟悉相關技藝者瞭解本創作之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本創作相關之目的及優點。

請參閱第1A與1B圖所示，於較佳實施例，為本創作之用於待測物外觀之影像感測裝置100之示意圖。影像感測裝置100係用於影像擷取待測物108側面的影像資訊，以利後續相關檢測系統使用之。本創作的影像感測裝置100所要感測的待測物，主要是影像擷取具有圓角(Radian)的待測物，上述待測物的圓角處區域，在影像擷取的過程，因為與兩旁的區域具有不同的景深，容易造成擷取的影像失真。

於本創作較佳實施例，待測物108平面的形狀為多邊形或具有多個圓角(Radian)206的不規則外型，例如為正方形或長方形的平板電腦、智慧型手機，或類似的電子裝置，對於四邊形的每一個邊的側面以及圓角處外觀有強烈要求的品質要求。

以下將敘述影像感測裝置100之操作流程。待測物支撐模組110支撐待測物108至特定高度後，第一影像感測器102將影像擷取待測物108。承載台104承載第一影像感測器102於其上，且耦合於影像感測軌道106，可自由移動於影像感測軌道106，使第一影像感測器102可透過承載台104可移動於影像感測軌道106上。承載台104之移動主要是藉由驅動模組112帶動，使之移動於影像感測軌道106上。影像感測軌道106圍繞於待測物108每一側面，因此承載第一影像感測器102之承載台104可與待測物108保持一固定距離，依箭頭A之方向，沿影像感測軌道106繞行整個待測物108每一側，對待測物108每一個側面與及其圓角處206作固定景深的360度全景式的影像擷取，如此所獲得的影像失真較少。其影像擷取的方式可包含面掃描方式(Area Scan)或線掃瞄的方式(Line Scan)。而待測物108背面或正面的影像擷取，則是透過另外的影像感測器(未顯示)所執行，透過線掃描或面掃描的方式對待測物108背面/正面進行影像擷取。

影像感測軌道106路徑所形成的形狀類似於待測物108的外形，於本較佳實施例而言，為類似長方形的軌道設計，如第1B圖的示意圖所示。另外，於較佳實施例，影像感測裝置100更包含一外部光源114，位於第一影像感測器102外部，以提供第一影像感測器102影像擷取時所需光線。

請參照第2A-2C，於本創作較佳實施例，為待測物108的示意圖。待測物108為具有四個圓角206的長方形外殼，包含但不限於，可應用於智慧型手機或平板電腦之外殼。待測物108由外框202與背板204所組成，第一影像感測器102所影像擷取的區域為外框202的區域，不包含背板204區域。第一影像感測器102主要是利用面掃描方式擷取外框202區域之影像資訊；而背板204區域的影像擷取，則是透過外部的影像感測器(未顯示)進行線掃描。外框202區域可分為正頂部區域202A、正倒角區域202B、側面區域202C以及背倒角區域202D。正頂部區域202A、正倒角區域202B、側面區域202C以及背倒角區域202D區域皆為一狹長區域，在影像擷取所獲得的影像資訊容易產生與相鄰的區域重疊的現象，造成影像失真，導致瑕疵檢測的錯誤率提高。利用本創作之第一影像感測器102可降低202區域之影像失真，第一影像感測器102之詳細構造敘述如下。

請參照第3A-3C圖，為本創作之第一影像感測器102以及承載台104之示意圖。於較佳實施例，第一影像感測器102包括正倒部影像感測器302，用以影像擷取待測物108之側面的正頂部區域202A或正倒角區域202B。側部影像感測器304，位於正倒部影像感測器302之下方，用以影像擷取待測物108件側面之側邊區域202C。背倒部影像感測器306，位於側部影像感測器304下方，用以影像擷取待測物108之側面的背倒角區域202D。

正倒部影像感測器302配置於第一影像感測器102之最上方，由斜上方往下角度方向擷取正頂部區域202A或正倒角區域202B之影像，而不涉及外框202區域的其他區域；於較佳實施例，上述角度約斜上方往下45度，向正頂部區域202A或正倒角區域202B擷取影像。側部影像感測 器304配置於正倒部影像感測器302下方位置，平視側面區域202C以擷取該區域影像資訊，而不涉及外框202區域的其他區域的影像擷取。背倒部影像感測器306配置於側部影像感測器304下方，由斜下方往上約45度角擷取背倒角區域202D影像資訊，而不涉及其相鄰區域的影像擷取。上述影像感測器302、304、306的影像擷取的視角，可依照應用作調整，本較佳實施例所列舉的視角，僅為例示，並非用以限制本創作。

由於正頂部區域202A、正倒角區域202B、側面區域202C以及背倒角區域202D皆為狹長且相鄰的區域，影像感測的過程容易造成影像重疊或失真，本創作之第一影像感測器102將上述各相鄰區域個別對應影像感測器302、304以及306，如此將改善正頂部區域202A、正倒角區域202B、側面區域202C以及背倒角區域202D影像失真的現象，將有助於提升上述區域瑕疵檢測的正確率。

本創作之影像感測裝置100除了可於第一影像感測器102外部設置一外部光源114，亦可於各影像感測器302、304以及306上，提供輔助光源，以增進影像感測的品質。正倒部光源308，耦合於正倒部影像感測器302，以提供正倒部影像感測器302所需光線。側部光源310，耦合於側部影像感測器304，以提供側部影像感測器304所需光線；以及一背倒部光源312，耦合於背倒部影像感測器306，以提供背倒部影像感測器306所需光線。於較佳實施例，上述輔助光源308、310或312個別設置於相對應的影像感測器302、304或306之側，然而並非限制上述輔助光源的配置，亦可依應用場合的需求將其設於影像感測器302、304或306周圍其餘各處，或於第一影像感測器102整體機構的外部。

復參照第3A-3C圖，承載台104更細部的結構包括連接部314，連接至影像感測器102。第一固定部316連接至連接部314，用來固定影像感測器102於影像感測軌道106。第二固定部318連接於第一固定部316兩側，一同用於固定於影像感測軌道106。支撐部324連接於第一固定部316以及驅動模組112之間，支撐承載台104於驅動模組112上。至少一個輔助滾輪322設置於至第一固定部316與至少第二固定部318。

連接部314為一長條狀的機構，係用於連接第一影像感測器102與第一固定部316。連接部314的長度則視第一影像感測器102與待測物108之間的測量距離，以及影像感測軌道106的尺寸作調整。連接至連接部314的第一固定部316係用來固定於影像感測軌道106上；第二固定部318相鄰於第一固定部316兩側，亦用於固定於影像感測軌道106上。當承載台104於影像感測軌道106轉彎處移動時，相鄰第一固定部316兩側的第二固定部318，可增進承載台104移動時的穩定度。第一固定部316以及第二固定部318內部兩側的凹槽320內，具有輔助滾輪322設置於其上，輔助滾輪322可減少承載台104於影像感測軌道106移動的磨擦力。支撐部324連接第一固定部316與第二固定部318，並設置於驅動模組112上，透過驅動模組112帶動承載台104於影像感測軌道106上移動。

復參照第1A-AB圖，本創作之影像感測裝置100內的承載台104是藉由驅動模組112驅動，使之移動於影像感測軌道106上。於較佳實施例，驅動模組112包括軌道機構116，位於承載台104下方；軌道皮帶118，位於軌道機構116之內；軌道滾輪120，連接於軌道機構116與軌道皮帶118之間。軌道皮帶118是由馬達(未顯示)驅動，而透過連接至其上的支撐部324帶 動承載台104移動於影像感測軌道106上。當承載台104被驅動模組112所帶動時，則會根據影像感測軌道106的路徑移動，並藉由第一影像感測器102對待測物108側面的202區域進行影像感測。於本創作較佳實施例中，影像感測軌道106之路徑所形成的形狀具有複數個圓角，可成比例地對應於待測物108形狀的每一個圓角206。具體而言，在第一影像感測器102影像擷取待測物108側面的圓角206時，影像感測軌道106上具有對應圓角206角度且比例放大的弧度，使承載台104上的第一影像感測器102可平滑地移動並影像擷取轉折處206的影像資訊。

根據本創作之另一較佳實施例，本創作亦揭露一種用於待測物外觀之檢測系統。請參照第4A-4B圖，根據本創作另一較佳實施例，為用於待測物外觀之檢測系統400。上述檢測系統400包含待測物輸送裝置402，用於運送待測之待測物404；進料機械手臂模組406，用於將待測物404放置於待測物輸送裝置402；影像感測裝置408，耦合於待測物輸送裝置402，當待測物輸送裝置402將待測物404運送至預定位置時，影像感測裝置408影像擷取待測物404；出料機械手臂模組410，於待測物輸送裝置402取出已影像擷取的待測物404；影像處理模組412，耦合至影像感測裝置408，接收並分析自影像感測裝置408之影像資訊；待測物支撐模組413，耦合於待測物輸送裝置402，當待測物輸送裝置402將待測物404傳送至一預定位置時，待測物支撐模組413支撐待測物404至一預定高度。

以下敘述檢測系統400的操作流程。首先進料機械手臂模組406會自進料區(未顯示)挑選待測的待測物404，並置放於待測物輸送裝置402上，於較佳實施例，進料機械手臂模組406可為吸取式的機械手背或類 似裝置。待測物輸送裝置402會自動地傳送待測物404至一預定的檢測位置，當檢測系統400確定待測物404已至檢測位置時，待測物支撐模組413會於檢測位置將待測物404舉起至上述預定高度，以利影像感測裝置408進行待測物外觀的影像擷取，影像感測裝置408會透過第一影像感測器102，在影像感測軌道106上對待測物404側面做360度的面掃描。

當待測物輸送裝置402傳送待測物404至預定的檢測位置的過程，於待測物輸送裝置402上方的第二影像感測器409則會對待測物404的正面或背面執行線掃瞄。關於影像感測裝置408的內部構成，其類似於第1A-1B圖所述的影像感測裝置100，故重複的部份在此不再贅述。上述第一影像感測器102與第二影像感測器103影像截取所獲的影像資訊，將會提供至影像處理模組412，讓影像處理模組412針對上述影像資訊作相關檢測項目的影像分析，以判斷上述影像資訊上的待測物外觀是否有瑕疵。於本創作較佳實施例，影像處理模組412所檢測的項目包括待測物404外觀的瑕疵，例如：刮傷、刀紋、豎紋、髒污、花斑、亮點、漏底材或積墨上述等等外觀瑕疵項目。

當影像感測裝置408完成影像上述待測物404後，待測物支撐模組413放下待測物404，並讓待測物輸送裝置402運送已檢測的待測物404至出料區(未顯示)。出料機械手臂模組410會根據檢測的結果，將上述已檢測的待測物404放置於對應的出料區位置。

本創作之影像感測裝置及其檢測系統，透過本創作之影像感測軌道，可讓影像感測器與目標物保持一固定的測量距離，並繞行待測物的側面區域以及每一個側面的轉折處，以影像感測待測物的側面外觀，可 有效改善先前技術於影像擷取與影像轉換時所導致的影像及檢測誤差，藉以提高待測物外觀檢測的品質。

雖然本創作的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本創作的範疇內，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準

100‧‧‧影像感測裝置

102‧‧‧第一影像感測器

104‧‧‧承載台

106‧‧‧影像感測軌道

108‧‧‧待測物

110‧‧‧待測物支撐模組

112‧‧‧驅動模組

114‧‧‧外部光源

116‧‧‧軌道機構

118‧‧‧軌道皮帶

120‧‧‧軌道滾輪

Claims (22)

1. 一種用於待測物外觀之影像感測裝置，包含：至少一個第一影像感測器，用以影像擷取一待測物；一承載台，承載該至少一個第一影像感測器；以及一影像感測軌道，圍繞該待測物之側面，其中該影像感測軌道之路徑所形成的形狀配合於該待測物之外型；其中該承載台移動於該影像感測軌道，使該至少一個第一影像感測器擷取該待測物之側面之影像資訊。
2. 如請求項1所述之影像感測裝置，其中該至少一個第一影像感測器包括：一正倒部影像感測器，用以影像擷取該待測物之側面的正倒角區域或正頂部區域；一側部影像感測器，位於該正倒部影像感測器之下方，用以影像擷取該待測物側面之側邊區域；以及一背倒部影像感測器，位於該側部影像感測器下方，用以影像擷取該待測物之側面的背倒角區域。
3. 如請求項2所述之影像感測裝置，更包含：一正倒部光源，耦合於該正倒部影像感測器，以提供該正倒部影像感測器所需光線；一側部光源，耦合於該側部影像感測器，以提供該側部影像感測器所需光線；以及 一背倒部光源，耦合於該背倒部影像感測器，以提供該背倒部影像感測器所需光線。
4. 如請求項1所述之影像感測裝置，更包含其中一外部光源，位於該至少一個影像感測器外部，以提供該至少一個影像感測器所需光線。
5. 如請求項1所述之影像感測裝置，其中該至少一個第一影像感測器之影像擷取方式為面掃描(Area Scan)或線掃瞄(Line Scan)。
6. 如請求項1所述之影像感測裝置，其中該承載台包括：一連接部，連接至該至少一個影像感測器；一第一固定部，連接至該連接部，固定該至少一個影像感測器於該影像感測軌道；至少一第二固定部，連接於該第一固定部側邊；一支撐部，連接於該第一固定部，用於支撐該承載台；以及至少一個輔助滾輪，連接至該第一固定部與至少該第二固定部。
7. 如請求項1所述之影像感測裝置，其中該影像感測軌道之路徑所形成的形狀具有複數個圓角(radian)，其中每一個圓角成比例地對應於該待測物之外形的每一個圓角。
8. 如請求項1所述之影像感測裝置，更包含一驅動模組，耦合於該承載台，用以驅動該承載台移動於該影像感測軌道。
9. 如請求項8所述之影像感測裝置，其中該驅動模組包括：一軌道機構，位於該承載台下方；一軌道皮帶，位於該軌道機構之內；以及一軌道滾輪，連接於該軌道機構與該軌道皮帶之間。
10. 一種用於待測物外觀之檢測系統，包含：一待測物輸送裝置，用於運送待測之一待測物；一進料機械手臂模組，將該待測物放置於該待測物輸送裝置；一影像感測裝置，耦合於該待測物輸送裝置，當該待測物輸送裝置將該待測物運送至一預定位置時，該影像感測裝置影像擷取該待測物；一出料機械手臂模組，於該待測物輸送裝置取出已影像擷取的該待測物；以及一影像處理模組，耦合至該影像感測裝置，接收並分析自該影像感測裝置之影像資訊；其中該影像感測裝置包括至少一個第一影像感測器以及一影像感測軌道；其中該影像感測軌道，圍繞該待測物之側面，該影像感測軌道之路徑所形成的形狀配合於該待測物之外型；其中該至少一個第一影像感測器移動於該影像感測軌道，以擷取該待測物之側面之影像資訊。
11. 如請求項10所述之檢測系統，更包含：一待測物支撐模組，耦合於該待測物輸送裝置，當該待測物輸 送裝置將該待測物傳送至該預定位置時，該待測物支撐模組支撐該待測物至一預定高度。
12. 如請求項10所述之檢測系統，其中該影像處理模組所分析的檢測項目包括該待測物外觀瑕疵。
13. 如請求項12所述之檢測系統，其中該檢測項目包括外觀刮傷、刀紋、豎紋、髒污、花斑、亮點、漏底材或積墨。
14. 如請求項10所述之檢測系統，其中該影像感測裝置更包括：一承載台，承載該至少一個第一影像感測器；一驅動模組，耦合於該承載台，用以驅動該承載台移動於該影像感測軌道，使該至少一個第一影像感測器擷取該待測物之側面之影像資訊。
15. 如請求項14所述之檢測系統，其中該驅動模組包括：一軌道機構，位於該承載台下方；一軌道皮帶，位於該軌道機構之內；以及一軌道滾輪，連接於該軌道機構與該軌道皮帶之間。
16. 如請求項14所述之檢測系統，其中該承載台包括：一連接部，連接至該至少一個第一影像感測器；一第一固定部，連接至該連接部，固定該至少一個第一影像感測器於該影像感測軌道；至少一第二固定部，連接於該第一固定部側邊；一支撐部，連接於該第一固定部以及該驅動模組，支撐該承載台；以及 至少一個輔助滾輪，連接至該第一固定部與至少該第二固定部。
17. 如請求項10所述之檢測系統，其中該至少一個第一影像感測器包括：一正倒部影像感測器，用以影像擷取該待測物之側面的正倒角或頂部區域；一側部影像感測器，位於該正倒部影像感測器之下方，用以影像擷取該待測物之側面的側邊區域；以及一背倒部影像感測器，位於該側部影像感測器下方，用以影像擷取該待測物之側面的背倒角區域。
18. 如請求項17所述之檢測系統，更包含：一正倒部光源，耦合於該正倒部影像感測器，以提供該正倒部影像感測器所需光線；一側部光源，耦合於該側部影像感測器，以提供該側部影像感測器所需光線；以及一背倒部光源，耦合於該背倒部影像感測器，以提供該背倒部影像感測器所需光線。
19. 如請求項10所述之檢測系統，更包含其中一外部光源，位於該至少一個第一影像感測器外部，以提供該至少一個第一影像感測器所需光線。
20. 如請求項10所述之檢測系統，其中該影像感測軌道之路徑所形成的形狀具有複數個圓角，其中每一個圓角成比例地對應於該待測物之外形的每一個圓角。
21. 如請求項10所述之檢測系統，更包含一第二影像感測器，位於該待測物輸送裝置上方，用以影像擷取該待測物之背面或正面區域。
22. 如請求項21所述之檢測系統，其中該至少一個第一影像感測器與該第二影像感測器之影像擷取方式為面掃描(Area Scan)或線掃描(Line Scan)。