TWM497271U - 用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置 - Google Patents

Description

用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置

本創作係有關於一種缺陷檢測裝置，尤指一種藉由判斷基材表面是否有缺陷的存在以達到提升基材檢測速度及準確性的基材缺陷檢測裝置。

現今之產品大都以大量生產來降低生產成本，而大量生產的同時，檢測裝置如何能有效地檢測成為重要的課題之一，而在產品生產前，製作產品所需之材料大都須先經檢測，藉以淘汰具有缺陷的材料，進而提高產品之良率且降低生產成本。

許多產品係以基板或基材製造生產，因此，基板或基材檢測對於生產之良率具有不可忽視之影響，其中，基板或基材的檢測常需要確認基板或基材之正反兩表面是否有缺陷，例如：凹陷、凸起、破損、擦傷、異物吸附或是基材密度不均等問題。

因此為了提供品質較佳的基板或基材，通常會通過人工進行目視檢測，通過將基板或基材設置於一輸送裝置上，並以人眼進行觀測，檢測該些基板或基材是否有瑕疵，並紀錄該些瑕疵區域。然而，上述通過人眼進行檢測的方式，容易因為眼睛在長時間的觀測下而產生疲勞或誤判，開始產生基板或基材缺陷辨別率下降的情形，且對於單一產品的缺陷判斷標準也會不一致。此外，也由於是通過人眼進行檢測，因此基板或基材在輸送裝置上的速度也不能太快。進一步來說，若基板或基材的厚度越薄，缺陷越小時，人眼的辨識率可能會無法辨識。

因此，如何提供一種能夠將改善基板或基材表面缺陷辨識 率，同時以克服上述的缺失，已然成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

鑒於以上之問題，本創作提供一種藉由基材上的瑕疵區域偏折投射檢測光源至線性影像擷取單元的截取範圍中，來判斷基材表面是否有缺陷的存在，以達到提升基材檢測速度及準確性的基材缺陷檢測裝置。

為了達到上述之目的，本創作之其中一實施例係是提供一種用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其包括一光源模組、一檢測模組以及一控制模組。所述光源模組用於產生一照射在位於一檢測區域內的所述基材上的檢測光源，所述光源模組具有一第一發光面及一第二發光面，且所述第一發光面及所述第二發光面之間具有一暗區範圍。所述檢測模組與所述光源模組彼此相對應設置，所述檢測模組包括一用於擷取位於所述檢測區域內的所述基材的影像資訊的線性影像擷取單元，其中所述線性影像擷取單元具有一等於或大於所述暗區範圍的截取範圍。所述控制模組電性連接於所述檢測模組，以接收所述檢測模組所擷取到的所述影像資訊，其中所述影像資訊通過所述控制模組的運算，以得到一位於所述基材上的瑕疵區域的一瑕疵資訊。其中，所述第一發光面及所述第二發光面兩者其中之一通過所述瑕疵區域，以偏折投射在所述線性影像擷取單元的所述截取範圍中。

本創作的有益效果可以在於，本創作實施例所提供的用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，能夠藉由線性影像擷取單元所取得之基材表面影像，來判斷基材表面是否有缺陷的存在。換言之，藉由基材上的瑕疵區域偏折投射檢測光源至線性影像擷取單元的截取範圍中，以判斷基材是否有缺陷的存在。

為使能更進一步瞭解本創作的特徵及技術內容，請參閱以下有關本創作的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明 用，並非用來對本創作加以限制者。

Q,Q’‧‧‧基材缺陷檢測裝置

S,S’‧‧‧基材

S1,S1’‧‧‧第一側邊

S2,S2’‧‧‧第二側邊

1,1’‧‧‧光源模組

11‧‧‧第一發光面

12‧‧‧第二發光面

13‧‧‧遮光單元

14‧‧‧第一發光單元

15‧‧‧第二發光單元

16‧‧‧定位座

161‧‧‧樞轉軸

2‧‧‧檢測模組

21‧‧‧線性影像擷取單元

3‧‧‧控制模組

4‧‧‧輸送模組

41‧‧‧滾輪

P‧‧‧檢測光源

T‧‧‧截取範圍

N‧‧‧暗區範圍

R1,R2‧‧‧投影範圍

Z‧‧‧檢測區域

F‧‧‧瑕疵區域

C1,C1’‧‧‧第一光軸

C2,C2’‧‧‧第二光軸

C3,C3’‧‧‧第三光軸

E1,E1’‧‧‧入射光軸

E2,E2’‧‧‧反射光軸

D1,D2,D3,D4‧‧‧距離

圖1A為本創作第一實施例的其中一前視示意圖。

圖1B為本創作第一實施例基材的放大示意圖。

圖1C為本創作第一實施例的其中一光軸路徑的示意圖。

圖1D為本創作第一實施例的另外一光軸路徑的示意圖。

圖2為本創作第一實施例的另外一前視示意圖。

圖3A為本創作第一實施例的光源模組立體示意圖。

圖3B為本創作第一實施例的光源模組的其中一使用狀態示意圖。

圖3C為本創作第一實施例的光源模組的另外一使用狀態示意圖。

圖4A為本創作第二實施例的前視示意圖。

圖4B為本創作第二實施例的其中一光軸路徑的示意圖。

圖4C為本創作第二實施例的另外一光軸路徑的示意圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本創作所揭露「用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置」的實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示的內容輕易瞭解本創作的其他優點與功效。本創作亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。又本創作的圖式僅為簡單說明，並非依實際尺寸描繪，亦即未反應出相關構成的實際尺寸，先予敘明。以下的實施方式係進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但並非用以限制本創作的技術範疇。

〔第一實施例〕

首先，請參閱圖1A及圖1B所示，圖1A為本創作第一實施例的其中一前視示意圖，圖1B為本創作第一實施例基材的放大示意圖。由於基材S在製造或是運送過程中難免會產生破損或是使雜質吸附在基材S裡面，本創作第一實施例提供一種用於檢測基 材S的基材缺陷檢測裝置Q，其包括一光源模組1、一檢測模組2及一控制模組3。藉此，基材S通過檢測模組2的檢測，以判斷基材S表面或內部是否具有瑕疵區域F。舉例來說，以本創作第一實施例而言，待檢測的基材S可以是具有透光性的薄膜，例如具有透光率85%以上之薄膜，然本創作不以此為限。

具體來說，基材S可通過一設置於基材缺陷檢測裝置Q上的輸送模組4來輸送並承載基材S，輸送模組4可包括多個滾輪41，藉由滾輪41的帶動將基材S輸送至一預定地檢測區域Z上。舉例來說，多個滾輪41中的其中一個，可以通過一馬達(圖未示)的驅動而作為主動輪，通過主動輪的設置，可以帶動位於輸送模組4上的待檢測基材S。藉此將待檢測的基材S輸送到一用於檢測基材S的檢測區域Z。

光源模組1可用於產生一照射在位於檢測區域Z內的基材S上的檢測光源P，光源模組1具有一第一發光面11及一第二發光面12，且第一發光面11及第二發光面12之間具有一暗區範圍N。舉例來說，以本創作實施例而言，位於第一發光面11及第二發光面12之間的暗區範圍N的其中一種實施態樣，可以通過在光源模組1上設置有一遮光單元13，遮蔽原本光源模組1所產生的連續性光源，而形成前述暗區範圍N。藉此，可以通過調整遮光單元13在光源模組1表面的面積大小而調整暗區範圍N的大小。進一步來說，光源模組1可以包括至少一發光二極體，以提供一照射於檢測區域Z上之高亮度及高均勻度的檢測光源P，較佳地，光源模組1所產生的檢測光源P可以是一線性光源，使檢測光源P具有指向性地垂直向上射出，然本創作不以此限。舉例來說，光源模組1亦可選自由鹵素燈或日光燈管所組成之其他光源構造。此外，也可以通過調整光源模組1的光源位置、排列方式等，進而獲得較佳之光源散射效果。

接著，檢測模組2可以與光源模組1彼此相對應設置，以本 創作第一實施例而言，光源模組1可設置於基材S的一第一側邊S1外，檢測模組2可設置於基材S的一第二側邊S2外。檢測模組2可包括一用於擷取位於檢測區域Z內的基材S的影像資訊的線性影像擷取單元21，其中線性影像擷取單元21具有一等於或大於暗區範圍N的截取範圍T，其中，線性影像擷取單元21的截取範圍T會穿過基材S而直接投影在光源模組1的暗區範圍N上。舉例來說，線性影像擷取單元21可以包括有互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS)晶片或一電荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD)晶片。藉此，一維的線性影像擷取單元21可以於基材S上形成一掃描線。具體來說，掃描線可通過改變線性影像擷取單元21的焦距、線性影像擷取單元21至基材S之間的距離而改變掃描線的寬度。

接著，控制模組3可電性連接於檢測模組2，以接收檢測模組2所擷取到的影像資訊，以本創作實施例而言，控制模組3可以是一電腦，其中影像資訊通過控制模組3的運算，以得到一位於基材S上的瑕疵區域F的一瑕疵資訊。藉此，第一發光面11及第二發光面12兩者其中之一通過瑕疵區域F，以偏折投射在線性影像擷取單元21的所述截取範圍T中。值得一提的是，若待檢測基材S具有一預定的長度時，可以通過一電性連接於於控制模組3的計碼單元(圖未示)記錄待檢測基材S的長度資訊，並將該長度資訊傳送至控制模組3中，藉此，控制模組3可以根據該長度資訊及影像資訊而判斷每一批待檢測基材S的瑕疵資訊，同時可以記錄基材S的何段、何位置有何缺陷，並將該些瑕疵資訊記錄於控制模組3內，以便後續之使用。

換言之，請同時參閱圖1C-1D所示，圖1C為本創作第一實施例的其中一光軸路徑的示意圖，圖1D為本創作第一實施例的另外一光軸路徑的示意圖。如圖1C所示，當光源模組1所發出的檢測光源P穿透一不具有瑕疵區域F的基材S時，可以分成第一光軸 C1、第二光軸C2及第三光軸C3，藉此，當穿透的基材S上不具有缺陷時，第一光軸C1會進入基材S當中並在基材S中形成一第二光軸C2，當穿透基材S後第二光軸C2會形成第三光軸C3而穿透基材S，其中，由於基材S上不具有瑕疵區域F，因此第一光軸C1的入射角度及第三光軸C3的角度會相同。藉此，利用暗場檢測(Dark Field Inspection)原理，當待檢測得基材S上不具有瑕疵區域F時，位於基材S下方的光源模組1所產生的光源，會因為線性影像擷取單元21的截取範圍T乃等於或稍大於暗區範圍N，使得光源不會直射進入至線性影像擷取單元21中。據此，對於線性影像擷取單元21而言，所擷取到的影像資訊為全黑或僅具有一微弱的光線。以本創作實施例而言，可以通過控制模組3將該全黑或微弱光線的影像資訊換算成一灰階值(0至255)，以作為判斷的基準值。較佳地，以線性影像擷取單元21能夠感測到微弱光線為佳，其灰階值的基準值可以預設為128。

接著，如圖1D所示，當光源模組1所發出的檢測光源P穿透一具有瑕疵區域F的基材S時，可以分成第一光軸C1’、第二光軸C2’及第三光軸C3’，藉此，當穿透的基材S上具有缺陷時，第一光軸C1’會進入基材S當中並在基材S中形成一第二光軸C2’，當穿透基材S後第二光軸C2’會形成第三光軸C3’，而第三光軸C3’會由於基材S上的瑕疵區域F而產生偏折，使得偏折的第三光軸C3’所發出之光源會進入到線性影像擷取單元21中。換言之，當光源模組1所產生的檢測光源P照射到基材S上的瑕疵區域F時，由於瑕疵區域F上具有不平整的表面，因此穿過瑕疵區域F上的檢測光源P將會產生偏折，將會迫使檢測光源P的光軸路徑產生改變，導致部分由第一發光面11及第二發光面12的檢測光源P往左右偏折而進入至線性影像擷取單元21中，因此線性影像擷取單元21所擷取到的影像資訊上的亮點可能就是瑕疵區域F。藉此，若將亮度轉換成灰階值時，當進入至線性影像擷取單元21 中的光線越多時，灰階值得數值將會提高，而當瑕疵區域F為基材S內吸附有一雜質時，該雜質會遮蔽第一發光面11及第二發光面12的檢測光源P，所檢測到的灰階值將會降低至一定數值。因此，可利用灰階值的高低來判斷基材S上的瑕疵區域F，以辨識基材S上的缺陷。同時，也可以通過灰階值的高低來判斷基材S的缺陷程度。

進一步來說，請參照圖1A及圖2所示，圖2為本創作第一實施例的另外一前視示意圖。有鑑於各種情況下對於基材S有著不同的品質要求，對於瑕疵的判斷標準也不盡相同。舉例來說，可通過調整線性影像擷取單元21的截取範圍T投影在光源模組1的暗區範圍N大小來調整瑕疵區域F的辨別靈敏度，藉以判斷基材S的缺陷程度，舉例來說，可通過調整線性影像擷取單元21至基材S之間的距離(D1,D2)，來調整線性影像擷取單元21的截取範圍T投影在光源模組1的暗區範圍N大小，換言之，可以調整線性影像擷取單元21的位置，以增加線性影像擷取單元21的截取範圍T投影在光源模組1的暗區範圍N大小。另外，也可以通過調整光源模組1至基材之間的距離(D3,D4)，以調整線性影像擷取單元21的截取範圍T投影在光源模組1的暗區範圍N的大小。換言之，可將線性影像擷取單元21及光源模組1分別設置在一基座(圖未示)上，以調整線性影像擷取單元21及光源模組1彼此之間的相對位置。另外，也可以直接通過調整線性影像擷取單元21的光圈大小，來調整調整線性影像擷取單元21的截取範圍T投影在光源模組1的暗區範圍N的大小。

接著，請參閱圖3A-3C所示，圖3A為本創作第一實施例的光源模組立體示意圖，圖3B為本創作第一實施例的光源模組的其中一使用狀態示意圖，圖3C為本創作第一實施例的光源模組的另外一使用狀態示意圖。在另外一種光源模組1’的實施態樣中，光源模組1’可包括一第一發光單元14、一第二發光單元15及一定 位座16，定位座16可設置於第一發光單元14及第二發光單元15兩者的旁側，定位座16具有一樞轉軸161，第一發光單元14及第二發光單元15分別具有第一發光面11及第二發光面12，第一發光單元14及第二發光單元15之間彼此間隔一預定距離，舉例來說，第一發光單元14及第二發光單元15可以是一具有指向性的發光二極體，使檢測光源P垂直向上射出，然本創作不以此為限。藉此，通過轉動定位座16使得定位座16樞轉於樞轉軸161上，而可以界定出暗區範圍N的大小。具體來說，如圖3B及3C所示，對於線性影像擷取單元21而言，光源模組1的暗區範圍N會等於第一發光單元14及第二發光單元15所形成的投影範圍R1。當轉動定位座16後，對於線性影像擷取單元21而言，光源模組1’的暗區範圍N會等於第一發光單元14及第二發光單元15所形成的投影範圍R2，由圖3B及3C的比較可以了解，當轉動定位座16後投影範圍R2會小於投影範圍R1，藉此調整光源模組1的暗區範圍N大小。

本創作第一實施例所提供之用於檢測基材S的基材缺陷檢測裝置Q，能藉由基材S上的瑕疵區域F偏折投射檢測光源P至線性影像擷取單元21的截取範圍T中，以判斷基材S是否有缺陷的存在。同時，可通過轉動設置在第一發光單元14及第二發光單元15旁側的定位座16，以調整第一發光單元14及第二發光單元15所形成的投影範圍(R1,R2)，進而調整線性影像擷取單元21的截取範圍T投影在光源模組1的暗區範圍N大小。

〔第二實施例〕

首先，請參閱圖4A-4C所示，圖4A為本創作第二實施例的前視示意圖，圖4B為本創作第二實施例的其中一光軸路徑的示意圖，圖4C為本創作第二實施例的另外一光軸路徑的示意圖。第二實施例與第一實施例的差別在於：通過改變光源模組1及檢測模組2之間的位置關係，使得本創作第二實施例所提供的用於檢測 基材S’的基材缺陷檢測裝置Q’，可以用來檢測不具有透光性的基材S’，或是透光性較低的基材S’。

以本創作第二實施例而言，用於檢測基材S’的基材缺陷檢測裝置Q’，其包括一光源模組1、一檢測模組2及一控制模組3。如同前述，光源模組1可用於產生一照射在位於檢測區域Z內的基材S’上的檢測光源P，光源模組1具有一第一發光面11及一第二發光面12，且第一發光面11及第二發光面12之間具有一暗區範圍N。檢測模組2可包括一用於擷取位於檢測區域Z內的基材S’的影像資訊的線性影像擷取單元21，其中線性影像擷取單元21具有一等於或大於暗區範圍N的截取範圍T。控制模組3可電性連接於檢測模組2，以接收檢測模組2所擷取到的影像資訊，影像資訊通過控制模組3的運算，可得到一位於基材S’上的瑕疵區域F的一瑕疵資訊。藉此，第一發光面11及第二發光面12兩者其中之一通過瑕疵區域F，以偏折投射在線性影像擷取單元21的截取範圍T中。具體而言，以本創作第二實施例而言，光源模組1及檢測模組2都設置於基材S’的一第一側邊S1’外，光源模組1可通過基材S’上的瑕疵區域F，以反射檢測光源P至線性影像擷取單元21中。其中，線性影像擷取單元21的截取範圍T會直接投影在光源模組1的暗區範圍N所投影在基材S’表面的範圍上。

具體來說，如圖4B所示，當光源模組1所發出的檢測光源P穿透一不具有瑕疵區域F的基材S’時，可以分成一入射光軸E1及一反射光軸E2，藉此，當穿透的基材S’上不具有缺陷時，入射光軸E1經由基材S’的反射會折射成一不進入線性影像擷取單元21的反射光軸E2。換言之，當基材S上不具有瑕疵區域F時，檢測光源P並不會直接反射到線性影像擷取單元21中。因此，對於線性影像擷取單元21而言，所擷取到的影像資訊為全黑或僅具有一微弱的光線。以本創作實施例而言，可以通過控制模組3將該全黑或微弱光線的影像資訊換算成一灰階值(0至255)，以作為判 斷的基準值。

接著，如圖4C所示，當光源模組1所發出的檢測光源P照射在一具有瑕疵區域F的基材S’時，可以分成一入射光軸E1’及一反射光軸E2’，藉此，當穿透的基材S’上具有缺陷時，入射光軸E1’會被瑕疵區域F所偏折，而形成一反射光軸E2’，使得偏折的反射光軸E2’所發出之光源會進入到線性影像擷取單元21中。換言之，當光源模組1所產生的檢測光源P照射到基材S’上的瑕疵區域F時，由於瑕疵區域F上具有不平整的表面，因此穿過瑕疵區域F上的檢測光源P將會產生偏折，將會迫使檢測光源P的光軸路徑產生改變，導致部分由第一發光面11及第二發光面12的檢測光源P偏折反射而進入至線性影像擷取單元21中。藉此，若將亮度轉換成灰階值時，當進入至線性影像擷取單元21中的光線越多時，灰階值得數值將會提高。因此，可利用灰階值的高低來判斷基材S’上的瑕疵區域F，以辨識基材S’上的缺陷。同時，也可以通過灰階值的高低來判斷基材S’的缺陷程度。進一步來說，第二實施例所提供的光源模組1、檢測模組2及控制模組3的結構與前述第一實施例相同，在此容不再贅述。

本創作第二實施例所提供之用於檢測基材S’的基材缺陷檢測裝置Q’，能藉由基材S’上的瑕疵區域F偏折反射檢測光源P至線性影像擷取單元21的截取範圍T中，以判斷透光性較低的基材S’是否有缺陷的存在。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本創作實施例所提供的用於檢測基材(S,S’)的基材缺陷檢測裝置(QQ’)，能夠藉由線性影像擷取單元21所取得之基材(S,S’)表面影像，來判斷基材(S,S’)表面是否有缺陷的存在。換言之，藉由基材(S,S’)上的瑕疵區域F偏折投射檢測光源P至線性影像擷取單元21的截取範圍T中，以判斷基材(S,S’)是否有缺陷的存在。

以上所述僅為本創作的較佳可行實施例，非因此侷限本創作的專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本創作的保護範圍內。

Q‧‧‧基材缺陷檢測裝置

S‧‧‧基材

S1‧‧‧第一側邊

S2‧‧‧第二側邊

1‧‧‧光源模組

11‧‧‧第一發光面

12‧‧‧第二發光面

13‧‧‧遮光單元

2‧‧‧檢測模組

21‧‧‧線性影像擷取單元

3‧‧‧控制模組

4‧‧‧輸送模組

41‧‧‧滾輪

P‧‧‧檢測光源

T‧‧‧截取範圍

N‧‧‧暗區範圍

Z‧‧‧檢測區域

Claims (10)

1. 一種用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其包括：一光源模組，所述光源模組用於產生一照射在位於一檢測區域內的所述基材上的檢測光源，所述光源模組具有一第一發光面及一第二發光面，且所述第一發光面及所述第二發光面之間具有一暗區範圍；一檢測模組，所述檢測模組與所述光源模組彼此相對應設置，所述檢測模組包括一用於擷取位於所述檢測區域內的所述基材的影像資訊的線性影像擷取單元，其中所述線性影像擷取單元具有一等於或大於所述暗區範圍的截取範圍；以及一控制模組，所述控制模組電性連接於所述檢測模組，以接收所述檢測模組所擷取到的所述影像資訊，其中所述影像資訊通過所述控制模組的運算，以得到一位於所述基材上的瑕疵區域的一瑕疵資訊；其中，所述第一發光面及所述第二發光面兩者其中之一通過所述瑕疵區域，以偏折投射在所述線性影像擷取單元的所述截取範圍中。
2. 如請求項1所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中所述光源模組包括一第一發光單元、一第二發光單元及一定位座，所述定位座設置於所述第一發光單元及所述第二發光單元兩者的旁側，其中所述第一發光單元及所述第二發光單元分別具有所述第一發光面及所述第二發光面，所述第一發光單元及所述第二發光單元之間彼此間隔一預定距離，通過轉動所述定位座以界定出所述暗區範圍。
3. 如請求項1所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中所述光源模組上設置有一遮光單元，以產生所述暗區範圍。
4. 如請求項1所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中通 過調整所述線性影像擷取單元至所述基材之間的距離，以調整所述線性影像擷取單元的所述截取範圍的大小。
5. 如請求項1所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中通過調整所述光源模組至所述基材之間的距離，以調整所述線性影像擷取單元的所述截取範圍投影在所述暗區範圍的大小。
6. 如請求項1所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中所述光源為線性光源。
7. 如請求項1所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中所述光源模組設置於所述基材的一第一側邊，所述檢測模組設置於所述基材的一第二側邊。
8. 如請求項7所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中所述線性影像擷取單元的所述截取範圍直接穿過所述基材而投影在所述光源模組的所述暗區範圍上。
9. 如請求項1所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中所述光源模組及所述檢測模組都設置於所述基材的一第一側邊，所述光源模組通過所述基材上的所述瑕疵區域，以反射所述檢測光源至所述線性影像擷取單元中。
10. 如請求項9所述之用於檢測基材的基材缺陷檢測裝置，其中所述線性影像擷取單元的所述截取範圍投影在所述光源模組的所述暗區範圍所投影在所述基材表面的範圍上。