TWM461051U

TWM461051U - 物件外表面的檢測裝置

Info

Publication number: TWM461051U
Application number: TW102208728U
Authority: TW
Inventors: Jian-Wei Liu
Original assignee: San Shing Fastech Corp
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2013-09-01

Description

物件外表面的檢測裝置

本新型是有關於一種檢測裝置，特別是指一種用於檢測例如螺絲、螺帽、螺桿、沖棒等物件的外表面的檢測裝置。

一般螺絲、螺帽等物件在製造時，需要經過衝擊、切削等加工步驟，然而所述物件難免在加工過程中產生破損、龜裂。為了確保產品的品質，所述物件在出廠之前通常會進行各項檢測，例如，檢測所述物件之外表面的完整性。

一般檢測所述物件之外表面的品質時，通常是利用一個輸送裝置將所述物件依序地傳送至一個檢測裝置的正下方。接著該檢測裝置的一個光源單元會將光線投射到所述物件的外表面，並透過該檢測裝置的一個反射鏡組將所述物件的外表面的影像反射至該檢測裝置的一個相機，即可利用該相機所擷取的影像進行檢測及判讀，以淘汰瑕疵品。

實際上，所述物件通常是由金屬材料所製成，故其光滑的外表面往往具有良好的反光效果。此外，所述物件的尺寸通常較小，如此一來，形成於所述物件上瑕疵，如裂縫、缺口或形狀不完整等，在尺寸上更是微小。

然而一般檢測裝置在設計上無法提供均勻的光源照明，進而容易在該物件的外表面所產生影像、暗線或暗點，同時也容易在所述物件的外表面造成集中反射，使得所述物件的外表面在光場中無法均勻呈現，故部分瑕疵也因此無法檢出。

參閱圖1，圖1為使用一般檢測裝置從四個角度對一個螺桿的外表面進行檢測時所擷取的相片。由圖1可知，一般檢測裝置投射至所述物件上的光線的亮度不足，因此一般檢測裝置所擷取的影像的亮度較暗，同時照射於所述物件之外表面上的光線不均勻，因此不論是螺桿的位於下方的桿身部位或者位於上方的螺牙部位，其局部區域的亮度皆不足，因而無法忠實地呈現其外表面的資訊。

也就是說，一般檢測裝置的擷取之影像品質不佳，影像容易產生亮線、亮點等炫光現象而模糊不清，或者產生暗線、暗點等現象而容易誤判為瑕疵，此外也容易因亮度不足而不利觀察，因而降低檢測準確性。

因此，本新型之目的，即在提供一種可提高影像擷取品質與檢測精確度的物件外表面的檢測裝置。

於是，本新型物件外表面的檢測裝置，用於檢測一個物件之一外表面，並包含：一個殼座、一個位於該殼座下方的第一光源單元、一個與該殼座結合安裝並可擷取投射而來的影像的取像單元，以及安裝於該殼座內的一個反射鏡單元與一個散射補償單元。

該殼座包括一個內部空間，以及一個圍繞該內部空間的第一殼體。該第一殼體包括一個供該物件進入該內部空間的入口，以及一個供該物件離開該內部空間的出口，而該內部空間具有一個檢測區域。該第一光源單元包括一個可朝該內部空間投射光線的第一發光件。該反射鏡單元將光線朝該檢測區域反射，且將位於該檢測區域的物件的外表面所投射而來的影像反射至該取像單元。

該散射補償單元包括一個位於該入口與該檢測區域之間並補償該入口處無法散射至該檢測區域之光線的第一散射補償件，以及一個位於該出口與該檢測區域之間並補償該出口處無法散射至該檢測區域之光線的第二散射補償件，該第一散射補償件具有一個朝向該檢測區域散射光線的第一散射表面，該第二散射補償件具有一個朝向該檢測區域散射光線的第二散射表面。

本新型之功效在於：透過該散射補償單元可將光線散射至該檢測區域做為補償，前述創新結構設計可提升該物件的外表面的成像品質，故能提高影像擷取品質而可避免誤判並提高檢測準確性。

1‧‧‧殼座

10‧‧‧內部空間

101‧‧‧檢測區域

11‧‧‧第一殼體

110‧‧‧內表面

111‧‧‧入口

112‧‧‧出口

12‧‧‧第二殼體

121‧‧‧送料通道

2‧‧‧第一光源單元

21‧‧‧第一發光件

3‧‧‧取像單元

4‧‧‧第二光源單元

401‧‧‧發光二極體

402‧‧‧基板

403‧‧‧網點

41‧‧‧第二發光件

411‧‧‧發光部

412‧‧‧透光部

42‧‧‧第二半反射件

5‧‧‧反射鏡單元

51‧‧‧第一鏡組

511‧‧‧第一鏡體

52‧‧‧第二鏡組

521‧‧‧第二鏡體

53‧‧‧第三鏡組

531‧‧‧第三鏡體

54‧‧‧第四鏡組

541‧‧‧第四鏡體

6‧‧‧散射補償單元

61‧‧‧第一散射補償件

611‧‧‧第一散射表面

62‧‧‧第二散射補償件

621‧‧‧第二散射表面

7‧‧‧反射件

81‧‧‧送料路徑

82‧‧‧攝像方向

91‧‧‧物件

911‧‧‧外表面

912‧‧‧第一面部

913‧‧‧第二面部

914‧‧‧第三面部

915‧‧‧第四面部

92‧‧‧輸送裝置

921‧‧‧送料盤

本新型之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是使用一般檢測裝置對一個螺桿的外表面進行檢測時所擷取的相片；圖2是本新型檢測裝置之一第一較佳實施例之一立體示意圖，圖中顯示該第一較佳實施例配合一個輸送裝置依序將物件送入以進行表面檢測之使用狀態；圖3是一側視示意圖，說明該第一較佳實施例與該輸送裝置及物件之使用狀態，並顯示光線之行進路徑；圖4是一未完整的俯視示意圖，說明該第一較佳實施例與物件之使用狀態，並顯示光線之行進路徑，且圖中省略該輸送裝置；圖5是使用該第一較佳實施例對一個螺桿的外表面進行檢測時所擷取的相片，其中，該第一較佳實施例省略一個散射補償單元；圖6是使用該第一較佳實施例對一個螺桿的外表面進行檢測時所擷取的相片，其中，該第一較佳實施例設置有該散射補償單元；及圖7是一側視示意圖，說明本新型檢測裝置之一第二較佳實施例與一個輸送裝置及物件之使用狀態，圖中同時顯示光線之行進路徑。

在本新型被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2、3、4，本新型檢測裝置之第一較佳實施例，用於檢測一個物件91之一外表面911，所述外表面911具有依序排列連接的一個第一面部912、一個第二面部 913、一個第三面部914及一個第四面部915。而所述物件91在圖式中是舉沖棒為例，但在實施上，所述物件91也可為螺絲、螺帽、螺桿、螺栓、軸桿等，但不以前述舉例為限。

除此之外，該檢測裝置在實施時還可以搭配一個輸送裝置92使用，並透過該輸送裝置92的一個送料盤921沿著一個送料路徑81，依序將物件91送入該檢測裝置內進行表面檢測後，再依序將物件91送出該檢測裝置外。其中，該送料盤921是由可透光材料製成，至於該輸送裝置92的細部結構，以及該送料盤921如何承載所述物件91而運送所述物件91皆非本新型改良的重點，不再說明，於圖式中也僅為簡單示意。

而該檢測裝置包含：一個中空的殼座1、一個位於該殼座1下方的第一光源單元2、一個與該殼座1結合安裝的取像單元3，以及安裝於該殼座1內的一個反射件7、一個第二光源單元4、一個反射鏡單元5與一個散射補償單元6。其中，該反射件7、該第二光源單元4、該反射鏡單元5與該散射補償單元6如何安裝於該殼座1內非本新型改良的重點，亦不再說明，於圖式中亦僅為簡單示意。

本實施例的殼座1包括一個位於上方的第一殼體11、一個位於下方且可透光並與該第一殼體11對接結合的第二殼體12，以及一個由該第一殼體11與第二殼體12共同界定而成的內部空間10。當然在實施上，該殼座1不以包括該第二殼體12必要。

該第一殼體11具有一個供該輸送裝置92將該物件91沿該送料路徑81送入該內部空間10內的入口111、一個供該輸送裝置92將該物件91沿著該送料路徑81送出該內部空間10外的出口112，以及一個位於內側而可朝向該內部空間10散射光線的內表面110。其中，該內表面110為白色而具有較佳散光效果，進而增加該內部空間10的亮度，但實施上不以此為必要。

該第二殼體12具有一個沿該送料路徑81設置且連通該入口111與該出口112的送料通道121。該內部空間10具有一個位於該送料通道121上的檢測區域101，並且該檢測裝置在所述物件91到達該檢測區域101時，對該物件91的外表面911進行檢測。

本實施例的第一光源單元2位於該殼座1下方，在實施上該第一光源單元2可以透過數根圖未示的支架而安裝於該第二殼體12並位於該殼座1下方，或者安裝於該輸送裝置92並位於該殼座1下方，因此，該第一光源單元2的安裝方式可依需求而定，不需在此限制。該第一光源單元2包括一個可朝該內部空間10投射光線的第一發光件21，該第一發光件21是由數個發光二極體(LED)所構成，其所發出的光線是穿過該輸送裝置92的送料盤921及該殼座1的第二殼體12而投射至該內部空間10。

本實施例的反射件7安裝於該殼座1內，並可將光線反射至該反射鏡單元5，或將光線反射至該取像單元3。在實施上，該反射件7可為反射鏡。

本實施例的取像單元3與該殼座1結合安裝，並沿著一個攝像方向82而對準該反射件7，且可擷取由該反射件7投射而來的影像。在實施上，該取像單元3可以為電荷耦合元件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)或者高精準度的數位相機，在此不需限制。

本實施例的第二光源單元4安裝於該殼座1內，並沿著一直線地設置於該取像單元3與該反射件7之間，而可對反射件7投射出平行該攝像方向82的光線。該第二光源單元4包括一個第二發光件41，該第二發光件41具有一個環狀且朝該反射件7投射出平行該攝像方向82的光線的發光部411，以及一個被該發光部411圈圍的透光部412，該透光部412供該反射件7反射而來的光線穿過而使影像投射至該取像單元3。

進一步說明的是，該第二發光件41是由一個可透光的基板402，以及數個朝該基板402投射光線的發光二極體401所組成，並且該基板402朝向該反射件7之一側面上設置有數個網點403，藉以破壞光線的全反射。因此，該基板402設有該等網點403的部位即為該發光部411，而該基板402的未設有該等網點403且位於中央的部位即為該透光部412。然而在實施上，該透光部412不以實體為必要，具體來說，該基板402也可以為環形體且圈圍出一個中空開口，而所述中空開口即為該透光部412。因此，該第二發光件41的結構在實施上不限於本實施例所揭露的形式。

本實施例的反射鏡單元5安裝於該殼座1內，且可將該反射件7投射而來的光線朝該檢測區域101反射之後，再將位於該檢測區域101的物件91的外表面911所投射而來的影像反射至該反射件7。

該反射鏡單元5包括一個遠離該反射件7且鄰近該入口111的第一鏡組51、一個鄰近該反射件7且位於該檢測區域101之相反於該第一鏡組51之一側的第二鏡組52、一個遠離該反射件7且鄰近該出口112的第三鏡組53、一個鄰近該反射件7且位於該檢測區域101之相反於該第三鏡組53之一側的第四鏡組54。其中，該第一鏡組51與該第三鏡組53對稱設置，而該第二鏡組52與該第四鏡組54對稱設置。

該第一鏡組51可將光線由該反射件7反射至該物件91之第一面部912與第二面部913再反射回該反射件7，並具有一個朝向該反射件7、該第一面部912與該第二面部913的第一鏡體511。

該第二鏡組52可將光線由該反射件7反射至該物件91之第三面部914與第四面部915再反射回該反射件7，並具有兩個相互配合的第二鏡體521。該等第二鏡體521的其中一個朝向該反射件7，該等第二鏡體521的另一個朝向該第三面部914與該第四面部915。

該第三鏡組53可將光線由該反射件7反射至該第二面部913與該第三面部914再反射回該反射件7，並具有一個朝向該反射件7、該第二面部913與該第三面部914 的第三鏡體531。

該第四鏡組54可將光線由該反射件7反射至該第一面部912與該第四面部915再反射回該反射件7，並具有兩個相互配合的第四鏡體541。該等第四鏡體541的其中一個朝向該反射件7，該等第四鏡體541的另一個朝向該第一面部912與該第四面部915。

需要說明的是，只要該反射鏡單元5可將該反射件7投射而來的光線朝該檢測區域101反射之後再反射回該反射件7，就能達成本新型設置之目的，該反射鏡單元5的鏡體的排列與反光方式，並不限於本實施例所揭露的態樣。

此外，該反射鏡單元5只要具有該第一鏡組51與該第二鏡組52，就能將該物件91之外表面911全部的面部的影像反射至該反射件7以供觀察之用。而該第三鏡組53是為了方便觀測該第二面部913與該第三面部914連接處的形貌，同樣地該第四鏡組54是為了方便觀測該第一面部912與該第四面部915連接處的形貌。因此，該反射鏡單元5不以設有該第三鏡組53與該第四鏡組54為必要。

本實施例的散射補償單元6安裝於該殼座1內，並包括一個位於該入口111與該檢測區域101之間且與該第一鏡體511呈一直線連接設置的第一散射補償件61，以及一個位於該出口112與該檢測區域101之間且與該第三鏡體531呈一直線連接設置的第二散射補償件62。其中，該第一散射補償件61可補償該入口111處無法散射至該檢測區域101之光線，而該第二散射補償件62可補償該出口112處無法散射至該檢測區域101之光線。

在實施上，也可透過增長該第一鏡體511的長度，使該第一鏡體511本身能夠補償該入口111處無法散射至該檢測區域101之光線，此時該第一鏡體511與該第一散射補償件61便為同一塊板材。同樣地，而該第三鏡體531亦可與該第二散射補償件62為同一塊板材，不再詳述。

此外，該第一散射補償件61具有一個朝向該檢測區域101散射光線的第一散射表面611，而該第二散射補償件62具有一個朝向該檢測區域101散射光線的第二散射表面621，該第一散射表面611與該第二散射表面621皆為白色，因而具有較佳散光效果，並將光線朝該檢測區域101散射而可增加投射在該物件91之外表面911上的亮度。

在使用時，該第一發光件21由下往上投射光線，光線經過該送料盤921與該第二殼體12後進入該內部空間10。

當該物件91透過該送料盤921的運送，沿著該送料路徑81由該入口111進入該內部空間10，並沿著該第二殼體12的送料通道121而到達該檢測區域101時，該第二發光件41朝該反射件7投射光線，而該反射件7則將光線反射至該反射鏡單元5。

接著，透過該反射鏡單元5的反光作用，將光線投射至該物件91的外表面911之後，再將該外表面911 投射而來的影像反射回該反射件7。最後透過該反射件7反射光線，進而使光線穿過該第二發光件41的透光部412而將影像投射至該取像單元3，即可利用該取像單元3所擷取的影像進行判斷，以篩選出瑕疵品，淘汰具有例如裂縫或形狀不完整等情形的物件91。

更重要的是，該第二發光件41與該取像單元3及該反射件7是位於一直線上，前述結構設計可增加平行於該攝像方向82的同軸光源照明，使得該物件91的外表面911的受光可更為均勻，同時也增加投射於該物件91上的光線的亮度，藉以避免光源照明方向與攝像方向82不同時所造成的亮線、亮點等炫光現象而使影像模糊不清，或微小瑕疵無法充分地成像的情形。此外，充足且均勻的光源照明亦可避免亮度不足而不利觀察的狀況，或者因為影像產生暗線、暗點等現象而容易誤判為瑕疵的狀況。因此，本實施例在運作上，該物件91的外表面911上微小的瑕疵都能清晰而精確地成像，因而使得該取像單元3可以得到較為清晰的影像，並提高檢測準確性及品管效率。

進一步說明的是，當該第一光源單元2與該第二光源單元4的光線投射至該內部空間10內時，大部分的光線都會被該第一殼體11的內表面110散射而使該內部空間10具有均勻的光線，但少部分的光線會由該入口111與該出口112射出該內部空間10外而未被散射回該檢側區域101，進而相對形成光缺口，如此便會使該物件91的外表面911對應該入口111與該出口112的部位因光線不足而相對形成黑影。

因此，本實施例透過該第一散射補償件61的第一散射表面611可朝向該檢測區域101散射光線，以及該第二散射補償件62的第二散射表面621可朝向該檢測區域101散射光線，使該第一散射補償件61可補償該入口111處無法散射至該檢測區域101之光線，而該第二散射補償件62可補償該出口112處無法散射至該檢測區域101之光線，因此透過前述嶄新設計可補償該內部空間10的光缺口，使該內部空間10的光線均勻，於是能再一次地提升該物件91的外表面911的成像品質。

參閱圖3、5、6，圖5、6分別是使用本實施例檢測裝置從四個角度對一個螺桿的外表面進行檢測時所擷取的相片。其中，圖5、6的差別在於：圖5的檢測裝置省略該散射補償單元6。

請先參閱圖5，本實施例透過該第二光源單元4以增加照明亮度，同時該第二光源單元4是投射出平行該攝像方向82的同軸光源照明，進而使該螺桿的外表面可以均勻受光，因此螺桿的位於下方的桿身部位或者位於上方的螺牙部位都能清楚地呈現其外表面的資訊。接著由圖6可知，透過該散射補償單元6可將光線散射至該檢測區域101做為補償，因此螺桿的桿身部位上不會產生影像或黑線，因而可提供更佳品質的影像供判斷。

由以上說明可知，本實施例透過該第二光源單元4提供同軸光源照明，不僅可以增加照明亮度，同時還可使該物件91的外表面911均勻受光，因而使該外表面911能清晰且精確地成像。此外，本實施例還透過該散射補償單元6將光線散射至該檢測區域101做為補償，因而更進一步提升該外表面911的成像品質。透過前述創新的結構設計，因而使得該取像單元3可以得到較為清晰的影像，進而提高影像擷取品質而可避免誤判，從而能提高檢測準確性及品管效率。

參閱圖7，本新型檢測裝置之第二較佳實施例大致與該第一較佳實施例相同，兩者之間的差別在於：該第二光源單元4的結構。

本實施例的第二光源單元4包括一個第二發光件41，以及一個可供光線穿透與反射光線的第二半反射件42。該取像單元3、該第二半反射件42與該反射件7沿著一直線排列設置，而該第二半反射件42可將該第二發光件41投射而來的光線平行該攝像方向82地反射至該反射件7，並可供該反射件7反射而來的光線穿過而使影像投射至該取像單元3。在本實施例中，該第二發光件41是由數個發光二極體所構成，而該第二半反射件42是由玻璃與半穿透半反射鍍膜所構成。

由於本實施例的第二光源單元4也能同時提供同軸光源照明而使該物件91的外表面911均勻受光並增加照明亮度，進而使該外表面911能清晰且精確地成像。因此，本實施例同樣能提高影像擷取品質，進而避免誤判以提高檢測準確性及品管效率。

惟以上所述者，僅為本新型之較佳實施例而已，當不能以此限定本新型實施之範圍，即大凡依本新型申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本新型專利涵蓋之範圍內。