TWM455858U - 光學量測裝置 - Google Patents

Description

光學量測裝置

本新型係有關於一種量測裝置，特別是一種光學量測裝置。

隨著科技的發展與進步，對於各種產品的要求越來越高。舉例來說，消費者一方面希望可用較低的價格購買這些產品，另一方面又希望這些產品具有良好的品質。業界為了確保所生產之產品的品質，品質的控管就成為業界重要的課題。

以水五金產業而言，表面粗糙度及表面輪廓會影響水五金產品的耐用性以及美觀性，是決定水五金產品的品質好壞的重要因素。一般而言，工廠會投入相當的人力來檢測產品的品質。然而，這樣的檢測方式存在著主觀性，實在很難確實掌握產品的表面粗糙度以及表面輪廓。此外，這樣的檢測方式還具有速度慢以及成本高的缺點。

因此，近年來也發展出藉由機器來檢測產品的方法。然而，對於不同的檢測項目，就需要使用相對應的檢測設備。舉例而言，若是需要檢測水五金產品的表面粗糙度，就需要準備一台表面粗糙度的檢測裝置，若是需要檢測水五金產品的表面輪廓，就需要準備一台表面輪廓的檢測裝置。這大幅增加了檢測程序上的不便。因此，成為了設計人員需要解決的問題。

鑒於以上的問題，本新型是關於一種光學量測裝置，藉以解 決先前技術中無法同時檢測水五金產品的表面粗糙度以及表面輪廓而造成檢測程序上的不便的問題。

本新型一實施例所揭露的光學量測裝置，用以檢測一待測樣品，包含一外殼、一雷射光源、一擴束鏡、一光柵以及一影像擷取裝置。外殼具有一測樣區以及一投影區。測樣區用以設置待測樣品。投影區對應測樣區。雷射光源設置於外殼。擴束鏡設置於外殼內。擴束鏡具有相對的一入光端以及一出光端。入光端對應雷射光源。出光端對應測樣區。光柵設置於擴束鏡之出光端。光柵具有至少三透光區。影像擷取裝置設置於外殼。影像擷取裝置具有一鏡頭，面對投影區。

根據上述本新型實施例所揭露的光學量測裝置，由於雷射光源所提供之雷射光在通過光柵的三透光區後，會照射設置於測樣區的待測樣品的表面，而使得雷射光被待測樣品反射並在投影區呈現對應三透光區的投影圖案，並藉由影像擷取裝置擷取投影圖案而可同時得到待測樣品的表面粗糙度以及表面輪廓。因此，解決了先前技術中無法同時檢測水五金產品的表面粗糙度以及表面輪廓而造成檢測程序上的不便的問題。

以上之關於本新型內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本新型之原理，並且提供本新型之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本新型的詳細特徵以及優點，其 內容足以使任何熟習相關技藝者了解本新型的技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露的內容、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新型相關的目的及優點。以下的實施例係進一步詳細說明本新型的觀點，但非以任何觀點限制本新型的範疇。

首先請參閱「第1圖」，「第1圖」為本新型一實施例所揭露之光學量測裝置之立體示意圖。光學量測裝置5，用以檢測一待測樣品(未繪示)，包含一外殼10、一雷射光源20、一擴束鏡40、一光柵50以及一影像擷取裝置60。在本實施例中，光學量測裝置5還包含一反射裝置30，但並不以此為限。此外，待測樣品例如但不限於一手機機殼、一螢幕殼體或者一水五金產品。

外殼10具有一底板12以及與底板12相連的一側板14。此外，外殼10還具有一測樣區16以及一投影區18，測樣區16對應於投影區18。詳細來說，側板14包含有依序相連的一第一面141、一第二面142、一第三面143以及一第四面144。側板14於第一面141開設有一第一開口1410，而測樣區16係位於第一開口1410。另一方面，投影區18係位於第二面142。其中，第一面141與第二面142之間具有一夾角。須注意的是，第一面141與第二面142之間的夾角並不等於180度。也就是說，第一面141相對於第二面142，二者並非共平面之關係。在本實施例中，第一面141與第二面142之間的夾角為90度。此外，在本實施例中，側板14於第一面141與第四面144之間還具有一第二開口145，而 第二開口145係對應於投影區18。

雷射光源20設置於外殼10，藉以提供一雷射光。在本實施例中，雷射光源20係設置於側板14的第二面142，但並不以此為限。使用者可依據光學量測裝置5中各元件的配置需求，來調整設置雷射光源20位置。

反射裝置30設置於外殼10內。詳細而言，反射裝置30係設置於第三面143以及第四面144之間，並且反射裝置30對應於雷射光源20。反射裝置30包含例如但不限於一反射鏡(未繪示)。藉此，反射裝置30可將離開雷射光源20的雷射光反射進入擴束鏡40，因而設置雷射光源20時不須將雷射光源20直接面對擴束鏡40。藉由設置並改變反射裝置30於外殼10內的位置，使用者可調整擴束鏡40於外殼10內的位置，並進一步可減少光學量測裝置5的體積。

擴束鏡40設置於外殼10內。擴束鏡40具有相對的一入光端42以及一出光端44。入光端42對應於反射裝置30，而出光端44對應於測樣區16。當雷射光離開雷射光源20並經由反射裝置30進入擴束鏡40的入光端42時，擴束鏡40可放大雷射光之截面積。詳細來說，當雷射光離開雷射光源20並經由反射裝置30進入擴束鏡40時，雷射光具有一第一截面積，而當雷射光離開擴束鏡40時，雷射光具有一第二截面積。其中，第二截面積係大於第一截面積。

光柵50設置於擴束鏡40的出光端44。其中，光柵50具有至 少三透光區52。在本實施例中，透光區52的數目為三，但並不以此為限。在其他實施例中，可藉由增加透光區52的數目，來提升光學量測裝置5的量測精準度。藉此，光柵50可將雷射光轉換成對應於三透光區52的三光束。

影像擷取裝置60設置於外殼10的第二開口145。影像擷取裝置60例如但不限於一CCD(charge-coupled device，感光耦合元件)相機。其中，影像擷取裝置60具有一鏡頭62，鏡頭62面對投影區18。影像擷取裝置60可擷取雷射光的三光束經由待測樣品反射而投影於投影區18的投影圖案。藉此，使用者可對投影圖案進行後續的分析處理。

此外，在本實施例及部分其他實施例中，光學量測裝置5還可包含一擋板70，設置於外殼10內。詳細來說，擋板70係介於反射裝置30以及投影區18之間。藉此，擋板70可避免雷射光離開反射裝置30後未通過擴束鏡40而直接照射於投影區18，進而影響光學量測的結果。

此外，在本實施例及部分其他實施例中，光學量測裝置5還可包含一運算單元80，電性連接於影像擷取裝置60。藉此，運算單元80可將影像擷取裝置60自投影區18所擷取的投影圖案進行分析，以獲得待測樣品的表面粗糙度及表面輪廓。須注意的是，運算單元80並非用以限定本新型。在部分其他實施例中，使用者可將光學量測裝置5電性連接於一電腦，並藉由電腦來分析影像擷取裝置60自投影區18所擷取的投影圖案，以獲得待測樣品的 表面粗糙度及表面輪廓。

此外，在本實施例及部分其他實施例中，光學量測裝置5還可包含一握把90，並且側板14具有相對的一外表面146及一內表面147。外表面146係指側板14面對外界的一面，而內表面147係指側板14背對外界的一面。其中，握把90係設置於外表面146。藉此，以便於使用者攜帶光學量測裝置5。

須注意的是，反射裝置的設置並非用以限定本新型。請參閱「第2圖」，「第2圖」為本新型另一實施例所揭露之光學量測裝置之立體示意圖。由於「第2圖」之實施例與「第1圖」的實施例相似，其中相同的標號代表著與「第1圖」的實施例相同或類似的元件，因此只針對不同之處作說明。

本實施例與「第1圖」的實施例之差異在於，本實施例並不需要設置反射裝置而仍可達到光學量測的功效。在本實施例中，光學量測裝置5’包含有外殼10、一雷射光源20、一擴束鏡40、一光柵50、一影像擷取裝置60以及一擋板70。其中，雷射光源20係設置於側板14的第三面143及第四面144之間，並且對應於擴束鏡40的入光端42。此外，擋板70係設置於雷射光源20以及投影區18之間。藉此，擋板70可避免雷射光離開雷射光源20後未通過擴束鏡40而直接照射於投影區18，進而影響光學量測的結果。

接著，請參閱「第3圖」、「第4A圖」至「第4C圖」，「第3圖」為「第1圖」之光學量測裝置之運作示意圖，「第4A圖」為 投影圖案之示意圖，「第4B圖」為待測樣品之投影面積與表面粗糙度之關係圖，「第4C圖」為待測樣品之亮度峰值與表面粗糙度之關係圖。當使用者需要量測待測樣品6的表面粗糙度及表面輪廓時，使用者可將待測樣品6放置於測樣區16，並使雷射光源20提供一雷射光L，使雷射光L依序通過反射裝置30、入光端42而進入擴束鏡40。於擴束鏡40內，雷射光L的截面積被放大。接著，雷射光L由出光端44離開擴束鏡40並進入光柵50。雷射光L被光柵50的三透光區52轉換成三光束。然後，三光束會照射位於測樣區16的待測樣品6，並被待測樣品6反射而在投影區18上投射出一投影圖案(如「第4A圖」所示)。在影像擷取裝置60擷取投影圖案後，經由運算單元80之分析而輸出待測樣品6的表面粗糙度及表面輪廓。

詳細來說，投影圖案包含對應於三光束的三光紋。使用者可在三光紋中選取九個檢測點P1至P9，並選取一檢測點(例如為P5)進行分析。進一步來說，影像擷取裝置60會擷取檢測點(例如為P5)的投影面積以及亮度峰值，並與運算單元80的一資料庫比對，藉以獲得待測樣品6的表面粗糙度。其中，資料庫包含了檢測前建立的投影面積與表面粗糙度之關係(如「第4B圖」所示)以及亮度峰值與表面粗糙度之關係(如「第4C圖」所示)。依據投影面積以獲得待測樣品的表面粗糙度之方法的最大變異係數為1.18%，而依據亮度峰值以獲得待測樣品的表面粗糙度之方法的最大變異係數為3.68%。無論是藉由投影面積或者是亮度峰值以獲得 待測樣品的表面粗糙度，都具有較小之誤差範圍。另一方面，影像擷取裝置60還會擷取檢測點P1至P9之間的位置變化量△X、△Y，並藉由運算單元80而獲得待測樣品6的表面輪廓。藉由位置變化量來量測待測樣品6的表面輪廓的誤差值為0.13微米，具有較小之誤差範圍。

根據上述本新型實施例所揭露的光學量測裝置，由於雷射光通過光柵後會被轉換成對應於三透光區的三光束，藉由光束照射設置於測樣區的待測樣品的表面，而可在投影區呈現對應三光束的投影圖案，並且影像擷取裝置可擷取投影圖案中檢測點的投影面積、亮度峰值以及位置變化量，因而可藉由運算單元之計算而同時得到待測樣品的表面粗糙度以及表面輪廓。因此，解決了先前技術中無法同時檢測水五金產品的表面粗糙度以及表面輪廓而造成檢測程序上的不便的問題。

雖然本新型之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本新型，任何熟習相關技藝者，在不脫離本新型之精神和範圍內，舉凡依本新型申請範圍所述之形狀、構造、特徵及精神當可做些許之變更，因此本新型之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

5、5’‧‧‧光學量測裝置

6‧‧‧待測樣品

10‧‧‧外殼

12‧‧‧底板

14‧‧‧側板

141‧‧‧第一面

1410‧‧‧第一開口

142‧‧‧第二面

143‧‧‧第三面

144‧‧‧第四面

145‧‧‧第二開口

146‧‧‧外表面

147‧‧‧內表面

16‧‧‧測樣區

18‧‧‧投影區

20‧‧‧雷射光源

30‧‧‧反射裝置

40‧‧‧擴束鏡

42‧‧‧入光端

44‧‧‧出光端

50‧‧‧光柵

52‧‧‧透光區

60‧‧‧影像擷取裝置

62‧‧‧鏡頭

70‧‧‧擋板

80‧‧‧運算單元

90‧‧‧握把

P1~P9‧‧‧檢測點

△X、△Y‧‧‧位置變化量

「第1圖」為本新型一實施例所揭露之光學量測裝置之立體示意圖。

「第2圖」為本新型另一實施例所揭露之光學量測裝置之立 體示意圖。

「第3圖」為「第1圖」之光學量測裝置之運作示意圖。

「第4A圖」為投影圖案之示意圖。

「第4B圖」為待測樣品之投影面積與表面粗糙度之關係圖。

「第4C圖」為待測樣品之亮度峰值與表面粗糙度之關係圖。

5‧‧‧光學量測裝置

10‧‧‧外殼

12‧‧‧底板

14‧‧‧側板

141‧‧‧第一面

1410‧‧‧第一開口

142‧‧‧第二面

143‧‧‧第三面

144‧‧‧第四面

145‧‧‧第二開口

146‧‧‧外表面

147‧‧‧內表面

16‧‧‧測樣區

18‧‧‧投影區

20‧‧‧雷射光源

30‧‧‧反射裝置

40‧‧‧擴束鏡

42‧‧‧入光端

44‧‧‧出光端

50‧‧‧光柵

52‧‧‧透光區

60‧‧‧影像擷取裝置

62‧‧‧鏡頭

70‧‧‧擋板

80‧‧‧運算單元

90‧‧‧握把

Claims (10)

1. 一種光學量測裝置，用以檢測一待測樣品，包含：一外殼，具有一測樣區以及一投影區，該測樣區用以設置該待測樣品，該投影區對應該測樣區；一雷射光源，設置於該外殼；一擴束鏡，設置於該外殼內，該擴束鏡具有相對的一入光端以及一出光端，該入光端對應該雷射光源，該出光端對應該測樣區；一光柵，設置於該擴束鏡之該出光端，該光柵具有至少三透光區；以及一影像擷取裝置，設置於該外殼，該影像擷取裝置具有一鏡頭，面對該投影區。
2. 如請求項1所述之光學量測裝置，其中該外殼具有一底板以及與該底板相連的一側板，該測樣區以及該投影區分別位於該側板。
3. 如請求項2所述之光學量測裝置，其中該側板具有依序相連的一第一面、一第二面、一第三面以及一第四面，該第一面具有一第一開口，該測樣區位於該第一開口。
4. 如請求項3所述之光學量測裝置，其中該投影區位於該第二面，該第一面與該第二面具有一夾角。
5. 如請求項3所述之光學量測裝置，其中該側板於該第一面與該第四面之間另具有一第二開口，該影像擷取裝置設置於該第二 開口。
6. 如請求項1所述之光學量測裝置，另包含一擋板，設置於該外殼內，該擋板介於該雷射光源與該投影區之間。
7. 如請求項1所述之光學量測裝置，另包含一反射裝置，對應於該雷射光源以及該擴束鏡之該入光端。
8. 如請求項7所述之光學量測裝置，另包含一擋板，設置於該外殼內，該擋板介於該反射裝置以及該投影區之間。
9. 如請求項1所述之光學量測裝置，另包含一運算單元，電性連接於該影像擷取裝置。
10. 如請求項1所述之光學量測裝置，另包含一握把，該外殼具有相對的一外表面以及一內表面，該握把設置於該外殼之該外表面。