TWM619521U

TWM619521U - 光學檢測系統

Info

Publication number: TWM619521U
Application number: TW110207495U
Authority: TW
Inventors: 黃于凱; 張志銘
Original assignee: 顥天光電股份有限公司; 光磊科技股份有限公司
Priority date: 2021-06-28
Filing date: 2021-06-28
Publication date: 2021-11-11

Abstract

一種光學檢測系統，其中設有至少第一取像單元與第二取像單元，分別設有取像電路、鏡頭與光源，經協同作業後取得一待檢測物不同部位的影像。光學檢測系統設有一控制單元，所述第一取像單元與第二取像單元即根據控制單元產生的指令分別拍攝待檢測物不同部位，形成第一影像與第二影像，同時或分時啟動不同方向的光源照射待檢測物，光源較佳為同軸光源，運作時可分別成為第一取像單元與第二取像單元通過各自的鏡頭拍攝待檢測物在不同方向的正光與背光。

Description

光學檢測系統

說明書公開一種光學檢測技術，其中特別的是指一種可以協同檢測待測物兩面的光學檢測系統。

習知應用光學原理的瑕疵檢測需要組合使用不同的照光設備才能完整地檢測待檢測物，例如背光與正光的照明，習知技術是要在產品下方架設背光光源，所以無法同時做背面檢查。若要對此類產品進行多面向檢查，需要改變產品受照明的面向，進行多次拍攝。

然而，仍有習知技術如圖1所示的一種檢測特定物件的取像系統，為了要檢測其中待檢測物10(置於承載機機100上)的上下兩面，設置在待檢測物10正面的第一光源裝置103與同側的第一攝影鏡頭101以及用於拍攝待檢測物10反面的第二光源裝置104與同側的第二攝影鏡頭102。

說明書公開一種光學檢測系統，主要裝置包括有一第一取像單元，其中包括第一取像電路、第一鏡頭與第一光源，以及一第二取像單元，其中包括第二取像電路、第二鏡頭與第二光源。光學檢測系統設有一控制單元，所述第一取像單元與第二取像單元根據控制單元產生的指令分別拍攝一待檢測物不同部位，形成第一影像與第二影像，同時或分時啟動第一光源與第二光源照射待檢測物，分別成為第一取像電路通過第一鏡頭與第二取像電路通過第二鏡頭拍攝待檢測物在不同方向的正光與背光。

優選地，第一光源或第二光源可為一同軸光，同軸光的設計可以為通過一半透半反射分光片，拍攝時，將光線反射到待檢測物上，再由待檢測物反射並穿透半透半反射分光片射至第一鏡頭或第二鏡頭。

在一實施方案中，第一取像單元與第二取像單元分別設有第一輔助光源與第二輔助光源，這是用於輔助改善上述第一光源與第一光源的照射範圍與形成背光的範圍。其中，控制單元包括用於控制第一光源、第二光源、第一輔助光源與第二輔助光源運作的一光源控制電路。

優選地，系統中的控制單元為一主控電腦，主控電腦產生控制第一取像單元與第二取像單元運作的指令，並可以其中儲存裝置依據待檢測物的一識別碼儲存第一取像單元產與第二取像單元產生的檢測影像。

所述指令可以是主控電腦產生的一照明控制指令，控制光源可以同時或分時開啟以照射待檢測物，其中，當第一光源照射待檢測物時，第一光源可作為第一取像單元的正光，以及作為第二取像單元的背光；當第二光源照射待檢測物，可作為第二取像單元的正光，以及作為第一取像單元的背光。

為使能更進一步瞭解本新型的特徵及技術內容，請參閱以下有關本新型的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本新型加以限制。

10:待檢測物

100:承載機構

103:第一光源裝置

101:第一攝影鏡頭

104:第二光源裝置

102:第二攝影鏡頭

21、21’:第一取像單元

201:第一取像電路

203:第一鏡頭

205:第一光源

22、22’:第二取像單元

202:第二取像電路

204:第二鏡頭

206:第二光源

200:承載裝置

20:待檢測物

207:主控電腦

301:第一輔助光源

302:第二輔助光源

45:控制主機

43:光源控制電路

41:第一取像單元

411:第一通訊單元

412:第一光源控制器

413:第一光源

414:第一取像電路

415:第一鏡頭

42:第二取像單元

421:第二通訊單元

422:第二光源控制器

423:第二光源

424:第二取像電路

425:第二鏡頭

501:取像電路

503:鏡頭

505:環狀光源

507:同軸光源

509:半透半反射分光片

511:承載裝置

513:待檢測物

t1:照明控制時差

t2:攝影控制時差

S701~S717:步驟

圖1顯示為一種習知檢測特定物件的取像系統；圖2顯示光學檢測系統的實施例之一示意圖；圖3顯示光學檢測系統的實施例之二示意圖；圖4顯示光學檢測系統的電路方塊實施例示意圖；圖5顯示光學檢測系統中取像單元的實施例圖；圖6顯示光學檢測系統的運作時序圖；以及圖7顯示利用光學檢測系統的協同檢測方法實施例流程圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本創作的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本創作的優點與效果。本創作可通過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也可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的構思下進行各種修改與變更。另外，本創作的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本創作的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

一般執行瑕疵檢測時，需要組合使用不同的照光設備，以形成對一待檢測物照射的多面向光線，可概略分類背光與正光，若要對此類產品進行多面向檢查，需要改變產品受照明的面向，進行多次拍攝．本揭露書提出一種光學檢測系統，其中設有至少兩組取像單元，執行一協同檢測作業，可以對一待檢測物進行不同方向拍攝影檢測影像。

圖2顯示揭露書提出的光學檢測系統的實施例之一示意圖，在此實施例圖中，光學檢測系統中的光學設備主要包括第一取像單元21與第二取像單元22，控制設備可以圖中控制單元207為代表。

根據實施例所示，第一取像單元21主要元件包括第一取像電路201、第一鏡頭203與第一光源205，第二取像單元22主要元件包括第二取像電路202、第二鏡頭204與第二光源206。其中第一取像電路201與第二取像電路202如照相機中的感光元件與相關控制電路，分別連接第一鏡頭203與第二鏡頭204，其中光源亦可採用一種可以產生與鏡頭方向相同的光線的同軸光源，可使得待檢測物反射後的光與鏡頭處於同一個軸線上，其主要目的是在檢測待檢測物時形成各取像單元的正光與背光。

第一取像電路201與第二取像電路202電性連接系統中的控制單元207，可以一主控電腦實現，使得其中取像單元可根據控制單元207產生的指令控制拍攝的位置，對置放於承載裝置200上的待檢測物20拍攝檢測影像。在光學檢測系統運作中，根據一實施例，操作員可以藉由主控電腦(控制單元207)上的控制介面設定第一取像單元21與第二取像單元22中取像電路與鏡頭的檢測參數，例如通過第一取像單元21與第二取像單元22中的驅動機構移動其中鏡頭拍攝待檢測物20的位置，設定拍攝時的拍攝角度以及相關拍攝參數(如光圈、快門與感光度等)，還包括設定第一光源205與第二光源206的運作參數，如啟閉時序、亮度、色溫等參數。

光學檢測系統還可另外掛設輔助光源，如圖3所示光學檢測系統的另一實施例示意圖，其中顯示光學檢測系統中在第一取像單元21’與第二取像單元22’還可設有輔助光源，如示意圖顯示分別掛載於第一鏡頭203與第二鏡頭204上的第一輔助光源301與第二輔助光源302，其目的為輔助改善上述第一光源205與第二光源206的照射範圍與形成背光的範圍。

根據實施例，第一輔助光源301可為掛載於第一鏡頭203上的環狀光源，作為第一取像電路201拍攝待檢測物20時正面的輔助光源，亦同時作為第二取像電路202拍攝同一待檢測物的不同方向的背光。相似地，第二輔助光源302可為掛載於第二鏡頭204上的環狀光源，除作為第二取像電路202拍攝待檢測物20的正面光源，亦可同時作為第一取像電路201拍攝待檢測物20的背光。

光學檢測系統的電路實施例可參考圖4顯示電路方塊圖。

在光學檢測的部分，主要包括第一取像單元41與第二取像單元42，第一取像單元41包括有第一通訊單元411、第一光源控制器412與受控的第一光源413、第一取像電路414以及第一鏡頭415；第二取像單元42則相應地包括了第二通訊單元421、第二光源控制器422與受控的第二光源423、第二取像電路424以及第二鏡頭425。

光學檢測系統中的控制單元根據功能可分為控制主機45與光源控制電路43，控制主機45可通過其中通訊電路以一特定通訊方式連線第一取像單元41中的第一通訊單元411，以及第二取像單元42的第二通訊單元421，藉此傳送指令，可以控制各取像電路與鏡頭的運作，並接收完成拍攝形成的檢測數據。光源控制電路43電性連接第一取像單元41中的第一光源控制器412，藉此控制第一光源413的運作，光源控制電路43電性連接第二取像單元42的第二光源控制器422，藉此控制第二光源423的運作。其中第一光源413的第一光源控制器412主要根據光源控制電路43產生的控制指令決定第一光源413的運作參數，如上述的啟閉時序、亮度與色溫等，第二光源423相似地也受控於第二光源控制器422，根據光源控制電路43產生的控制指令運作。

光學檢測系統運作時，控制單元通過一通訊連線分別連線第一取像單元41的第一通訊單元411以及第二取像單元42的第二通訊單元421，用以傳送指令，可分別控制各自的取像電路與光源。第一取像單元41與第二取像單元42根據控制單元(控制主機45與光源控制電路43)產生的指令分別拍攝待檢測物不同部位，分別形成靜態或動態的第一影像與第二影像，其中特別可以同時或分時啟動第一光源413與第二光源423照射待檢測物，並分別成為第一取像電路414通過第一鏡頭415與第二取像電路424通過該第二鏡頭425拍攝待檢測物在不同方向的正光與背光。

根據上述實施例，可知光學檢測系統主要由兩組可協同作業的取像單元(41,42)組成，其中之一取像單元的結構設計可參考圖5所示的實施例圖。

圖5顯示取像單元中的取像電路501，連接一鏡頭503，所設的光源較佳地可為一種同軸光源507，鏡頭503上則可掛載輔助光源，如圖顯示的環狀光源505。

此例的取像單元中光源為同軸光，在鏡頭503拍攝承載裝置511上的待檢測物513的路徑上設有一半透半反射分光片509，這是用來將同軸光源507射出的光線反射照向待檢測物513，而自待檢測物513反射的光線可再穿透半透半反射分光片509後進入鏡頭503中，由其中取像電路501中個感光元件所感測到，產生檢測影像。

相應地，在光學檢測系統中的另一取像單元的機構設計也如圖5顯示圖例，設有另一同軸光源與對應設置的半透半反射分光片。此半透半反射分光片即將兩側取像單元中個同軸光線反射到待檢測物513上的不同部位(如正面與反面)，再由待檢測物513反射並穿透各自的半透半反射分光片射至兩個取像單元中的第一鏡頭與第二鏡頭。

根據以上實施例的描述，如圖2、圖3與圖4顯示的實施例，控制單元中控制主機45產生控制第一取像單元41與第二取像單元42運作的指令，光源控制電路43產生的控制指令用於控制第一光源413、第二光源423，並可進一步地控制第一輔助光源與第二輔助光源運作，其中光源與取像電路的運作除了可以同時運作拍攝取得待檢測物的檢測影像外，還可以分時方式運行，相關時序範例可參考圖6，系統運行一協同檢測方法，可參考圖7顯示的實施例流程圖。

在此流程中，一開始備置一待檢測物，置放於系統中的承載裝置上(步驟S701)，接著根據控制單元發出的初始化指令開始初始化第一取像單元與第二取像單元(步驟S703)，包括初始化其中取像電路、鏡頭、光源、電源與相關電路。

之後系統根據控制單元的控制指令開始運作，可參考圖6所示的光源與取像電路運作時序圖，但實際實施時並不限於圖6所示的時序範例。系統運行時，由控制單元產生一照明控制指令，通過通訊連線傳送此照明控制指令至第一取像單元與第二取像單元，以同時或分時開啟第一光源413與第二光源423以照射待檢測物(步驟S705)，圖例顯示第一光源413開啟時間比第二光源423早一個照明控制時差t1。

根據圖6所示光學檢測系統的運作時序圖，接著控制單元產生一攝影控制指令，通過通訊連線傳送此攝影控制指令至系統中的第一取像單元與第二取像單元，以通過驅動機構將第一取像單元與第二取像單元中的第一鏡頭與第二鏡頭到一定位後開始拍攝待檢測物，拍攝過程中上述第一光源與第二光源分別成為第一取像電路通過第一鏡頭與第二取像電路通過第二鏡頭拍攝待檢測物在不同方向的正光與背光。此例為先啟動第一取像電路414，並可開始控制拍攝待檢測物(步驟S707)，產生第一檢測影像(步驟S709)，經攝影控制時差t2後，啟動第二取像電路424，並控制拍攝待檢測物(步驟S711)，產生第二檢測影像(步驟S713)。

當第一取像單元與第二取像單元分別產生第一檢測影像與第二檢測影像後，可回傳控制單元，如圖4所示的控制主機45，控制主機45可依據待檢測物的一識別碼(ID)儲存產生的第一與第二檢測影像(步驟S715)。因此，在控制主機45的儲存裝置中，可以依據不同待檢測物的識別碼分別儲存對應的檢測數據。完成本次流程後，可重置光學檢測系統(步驟S717)，預備進行下一次協同檢測作業。

綜上所述，根據上述實施例描述的光學檢測系統，系統主要由兩組取像單元加上控制單元與相關電路組成，可利用其中光源同時擔任正光與背光的光源，還可利用同軸光作為光源，此新穎的檢測系統可以進行多面檢查以一次取得一個待檢測物不同部位的影像，亦可以在同時間進行檢測。

以上所公開的內容僅為本新型的優選可行實施例，並非因此侷限本新型的申請專利範圍，所以凡是運用本新型說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本新型的申請專利範圍內。

21:第一取像單元