TWM648148U - 視覺取像裝置及使用該裝置之視覺檢測裝置 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種視覺取像裝置，包括有光學模組、控制模組以及影像擷取模組。其中，光學模組用以在一第一光學參數的條件下，投射偵測光於待測物上，並接收從待測物反射之反射光；控制模組與光學模組耦接，用以改變第一光學參數；影像擷取模組與該光學模組耦接，接收反射光以產生對應第一光學參數的第一光學影像。在另一實施例中，利用該視覺取像裝置與乘載裝置結合形成檢測待測物的視覺檢測裝置。

Description

視覺取像裝置及使用該裝置之視覺檢測裝置

本創作為一種影像擷取與檢測技術，特別是指一種透過改變光學參數擷取相應不同光學參數的影像並進行檢測的技術。

視覺檢測技術是透過對待測物進行影像擷取，然後對擷取的影像進行影像辨識找出特定的部位或者是瑕疵缺陷等。此類技術已經廣泛使用在現今各工業技術技術領域，作為製造生產的輔助技術。

習用技術中，例如在半導體或者是面板上的多個微元件在進行視覺檢測的時候，由於都是檢測同一平面下的半導體製程微元件是否有缺陷，因此在影像擷取的時候，多個被攝元件聚失焦的問題並不明顯，即使有，也不會影響檢測。

然而，如圖1所示，該圖習用之檢測待測物之視覺檢測裝置示意圖。習用之視覺檢測裝置1具有光學鏡組11，其一端耦接影像擷取裝置10，另一端耦接有物鏡12。在物鏡12與複數個待測物90之間具有光源13用產生光學投射到設置在乘載台14的複數個待測物90上。當對多個具有特定高度的待測物90進行視覺檢測時，由於複數個待測物90表面具有斜度，再加上放置在乘載台14上的時候，每一個待測物90的位置也會有偏位或者是偏轉的問題發生，使得影像擷取裝置10擷取從待測物90表面的反射光91所成的影像，會因為曝光的問題，使得後續影像識別時難以判斷與識別出待測物的待測部位，而容易造成判斷不 出或錯誤判斷的問題。

此外，複數個待測物90被放置於乘載台14的時候，因為自動化設備以及機構本身的振動或者是升降位置準確度的控制問題，使得具有高度H的多個待測物至於乘載台14時，每一個待測物90的待偵測部位90a，例如待測物90的頂端，在高度方向的位置並未相同。因此影像擷取裝置在擷取待測物影像時，在同一影像上對於多個待測物90其同一個待測部位會有部分聚焦，部分失焦的問題，也會間接影響影像識別與檢測的效率。

綜合上述，因此需要一種視覺取像裝置及使用該裝置之視覺檢測裝置來解決習用技術的問題。

本創作提供一種視覺取像裝置，透過控制視覺取向裝置內的光學模組所具有的光學參數，例如：發光位置、或者是偏光角度等，可以輔助影像擷取模組順利取得待測物的影像，以利後續影像分析判斷要偵測的部位，在一實施例中，可以擷取一張影像之後進行辨識，如果辨識不出，則更改光學參數，之後再進行取像進行辨識，如此反覆直到辨識出來為止；在另一實施例中，也可以擷取多張對應不同光學參數的影像之後，再對多張影像進行辨識。透過前述的方式可以解決了習用技術待測部位難以識別，或者是不容易識別造成誤判斷的問題。

此外，本創作提供一種視覺檢測裝置，具有輸送能力的乘載裝置承載複數個位置高低不齊的待測物，並將複數個待測物輸送到位置調整裝置將複數個待測物調整至同一高度位置，調整位置之後的複數個待測物移動到視覺 取像裝置進行取像，達到提升影像辨識與檢測效率的功效。

在一實施例中，本創作提供一種視覺取像裝置，包括有光學模組、控制模組以及影像擷取模組。其中，光學模組用以在第一光學參數的條件下，投射偵測光於待測物上，並接收從待測物反射之反射光；控制模組與光學模組耦接，用以改變第一光學參數；影像擷取模組與該光學模組耦接，接收反射光以產生對應該第一光學參數的第一光學影像。

在另一實施例中，本創作利用該視覺取像裝置與乘載裝置結合形成檢測待測物的視覺檢測裝置。其中，視覺檢測裝置包括有位置調整裝置、乘載裝置以及視覺取像裝置。乘載裝置乘載複數個待測物，並輸送複數個待測物至位置調整裝置，再藉由位移運動，使複數個待測物的頂端與位置調整裝置接觸，進而使複數個待測物的頂端位於同一平面。視覺取像裝置設置於位置調整裝置之一側，乘載裝置在輸送複數個待測物至位置調整裝置調整位置之後，進一步輸送複數個待測物至視覺取像裝置，進行取像，其中視覺取像裝置更具有光學模組、控制模組以及影像擷取模組。其中，光學模組用以在一第一光學參數的條件下，投射偵測光於待測物上，並接收從待測物反射之反射光；控制模組與光學模組耦接，用以改變第一光學參數；影像擷取模組與該光學模組耦接，接收反射光以產生對應該第一光學參數的第一光學影像。

2、2a:視覺取像裝置

20:光學模組

200:光學鏡組

201:光源模組

201a:環狀發光面

201b:發光元件

201c:通孔

202:偏光元件

21:控制模組

210:轉動控制單元

211:驅動齒輪

212:從動齒輪

22:影像擷取模組

23:影像識別模組

230:顯示器

24:乘載裝置

3:視覺檢測裝置

31:乘載裝置

310:容置凹槽

311:調整桿

312:通孔

313:第二定位驅動單元

314:定位塊

315:第一定位驅動單元

32:位置調整裝置

320:高度基準面

92:待測物

92a:支撐座

92b:待測結構

92c:待測部位

IL:偵測光

RL:反射光

圖1為習用之檢測待測物之視覺檢測裝置示意圖。

圖2A為本創作之視覺取像裝置實施例示意圖。

圖2B為本創作之乘載裝置承載待測物剖面示意圖。

圖2C為本創作光源模組之一實施例底視示意圖。

圖2D為本創作控制模組控制偏光元件轉動的一實施例示意圖。

圖3為影像識別模組所產生的光學影像圖。

圖4A為本創作之視覺取像裝置另一實施例示意圖。

圖4B為本創作之光源模組改變光學參數，亦即不同發光位置，示意圖。

圖5A為本創作之視覺檢測裝置實施例示意圖。

圖5B~5E為乘載裝置與位置調整裝置調整待測物位置示意圖。

圖6為本創作之偏光元件與影像擷取模組結合示意圖。

在下文將參考隨附圖式，展示一些例示性實施例。然而，本創作概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等例示性實施例，以此使得本創作更為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本創作概念涵蓋之範疇。數字始終指示對應元件，以下將以多種實施例配合圖式，來說明本創作視覺取像裝置及使用該裝置之視覺檢測裝置，然而，下述實施例並非用以限制本創作。

請參閱圖2A與2B所示，其中圖2A為本創作之視覺取像裝置實施例示意圖；圖2B為本創作之乘載裝置承載待測物剖面示意圖。本實施例中，視覺取像裝置2包括有光學模組20、控制模組21、影像擷取模組22以及影像識別模組23。在本實施例中的光學模組20，用以在一光學參數的條件下，投射偵測光IL於放置在乘載裝置24的待測物92上，並接收從待測物92反射之反射光RL。其中，光學模組20更包括有光學鏡組200、光源模組201以及偏光元件202。

要說明的是，光學鏡組200為一個或多個光學鏡片與物鏡的組合，其結構為本領域技術之人所熟知，在此不做贅述。光學鏡組200的一端與影像擷取模組22，例如：數位相機、手機或者是CCD設備等，但不以此為限制，耦接在一起。而光源模組201設置在光學鏡組200與待測物92之間。請參閱圖2A與圖2C所示，其中圖2C為光源模組之一實施例底視示意圖。光源模組201為面光源，本實施例為一環狀光源模組，具有環狀發光面201a，其上佈滿了複數個成二維排列的發光元件201b，本實施例為二維環狀面的排列，但不以此為限制。光源模組201的中央區域具有通孔201c，與偏光元件202以及光學鏡組200相對，應提供從待測物92反射的反射光通過，而進入到偏光元件202以及光學鏡組200，最後被影像擷取模組22所接收而成像。

如圖2A與圖2B所示，偏光元件202設置於光源模組201與光學鏡組200之間，反射光RL經由偏光元件202通過光學鏡組200，而被影像擷取模組22接收以產生第一光學影像。其中，控制模組21與偏光元件202耦接，本實施例中的光學參數為偏光元件202的轉動角度，控制模組21根據一控制訊號轉動偏光元件202，以改變該光學參數。例如：偏光元件202在初始角度下為第一光學參數，在此第一光學參數下取像產生第一光學影像，當偏光元件202被控制模組21轉動至另一角度以形成第二光學參數，影像擷取模組22在此第二光學參數下擷取影像，以形成第二光學影像，如要取多張對應不同光學參數的影像，則依前述方式類推。

在本實施例中，如圖2D所示，該圖為本創作控制模組控制偏光元件轉動的一實施例示意圖。本實施例中，控制模組21包括有轉動控制單元210、驅動齒輪211以及從動齒輪212。其中轉動控制單元210為驅動馬達，接收控制訊 號產生轉動。驅動齒輪211與轉動控制單元210的轉軸連接，產生轉動。從動齒輪212與驅動齒輪211齒接在一起，偏光元件202與從動齒輪212連接。當轉動控制單元210接收到控制訊號轉動而帶動驅動齒輪211轉動時，驅動齒輪211進一步帶動從動齒輪212轉動，例如：根據控制訊號轉控制驅動齒輪211正轉、反轉以及轉動角度，進而改變偏光元件202的角度。要說明的是，在本實施例中，驅動齒輪211為蝸桿，從動齒輪212為蝸輪，但不以此為限制，例如亦可以使用傘形齒輪組，其為本領域技術之人所熟知，在此不做贅述。例如，除了齒輪的組合之外，也可以使用皮帶與皮帶輪或皮帶齒輪等方式來實施。

再回到圖2A與2B所示，影像識別模組23與影像擷取模組22以及控制模組21電性連接，其中該影像識別模組23接收第一光學影像，並對第一光學影像進行影像識別以辨識該待測物92上的待測部位，在本實施例中，待測物92包括有支撐座92a以及設置在支撐座92a上的待測結構92b。在一實施例中，待測結構92b為三維度具有高度H的立體結構，本實施例錐狀結構，例如：圓錐結構或者是多面體角錐結構，但不以此為限制，本實施例為四面角錐結構。而待測部位92c則為待測結構上的特定位置，並無一定限制，本實施例為頂端位置。影像識別模組23可以為具有運算處理能力的裝置，例如：桌上型電腦、筆記型電腦、工業電腦、雲端伺服器等，並無一定之限制。

接下來說明本圖2A的視覺取像裝置運作方式。當乘載待測物92的乘載裝置24移動到對應光學模組20的位置之後，會開始進行取像。此時光源模組201產生偵測光IL投射到待測物92上，然後從待測物92上反射的反射光RL通過光源模組201、然後通過偏光元件202，再進入光學鏡組200，被影像擷取模組22接收而產生第一光學影像。要說明的是，此時的偏光元件的偏光角度為第一 光學參數，所以第一光學影像為對應第一光學參數的影像。

之後，第一光學影像會傳輸給影像識別模組23，進行影像辨識，本實施例中，待測結構92b為四面角錐結構。影像識別模組23所產生的第一光學影像如圖3所示。影像識別模組要從第一光學影像中辨識出待測結構92b上的待測部位92c，本實施為角錐結構的頂端。由於待測物92被放置在乘載裝置24上的時候，可能因為振動或置放的位置有偏差，造成每一個待測結構92b的位置會有不同，因此偵測光投射到待測結構所產生的光學影像，會因為待測結構的位置，而有所差異，使得影像識別模組23不見得可以順利的從光學影像識別出待測結構92b的待測部位92c。因此，在本實施例中，如果影像識別模組23可以從第一光學影像中找出相應待測物的待測部位，則會在顯示器中顯示出對應位置的待測結構為正常的結構，然後會再識別下一個待測物，反之，如果影像識別模組23無法從第一光學影像識別出待測結構92b的待測部位92c時，影像識別模組23會發出控制訊號給控制模組21，使得控制模組21轉動偏光元件202以將第一光學參數改變成第二光學參數，使得偏光元件202的偏光角度改變成另一角度。

此時反射光RL通過具有第二光學參數狀態下的偏光元件202而再次被影像擷取模組22接收，形成第二光學影像。之後，影像識別模組23識別第二光學影像找出其待測部位92c。如果可以識別出待測部位，則換下一個待測物，反之，如果還是無法識別，則進一步轉動該偏光元件202再次取像，如此反覆多次前述的取像方式，直到找到待測結構92b的待測部位為止。如果轉動多次之後，都無法識別則影像識別模組會在顯示器230上顯示出該待測結構是異常的結構。要說明的是，前述的實施例為每改動一次光學參數，擷取影像之後就進行識別，但不以此為限制。例如在另一實施例中，對於每一個待測物而言，可 以一次取多張對應不同光學參數，亦即偏光元件202在不同的角度下的光學影像，然後再進行識別。以取兩張影像為例，影像識別模組23取得第一光學影像之後，發出控制訊號給控制模組21將第一光學參數改變成第二光學參數，影像擷取模組22產生對應第二光學參數的第二光學影像。之後，影像識別模組23從對第一與第二光學影像進行影像識別以辨識待測結構上的待測部位。

請參閱圖4A所示，該圖為本創作之視覺取像裝置另一實施例示意圖。在本實施例中，基本上與圖2A所示的裝置相似，差異的是，本實施例視覺取像裝置2a中的光學參數與前述實施例的光學參數不同。在前述實施例中，光學參數是指圖2D中，調整偏光元件202角度。在本實施例中，影像識別模組23傳給與光源模組201電性連接的控制模組21。控制模組21，在本實施例中，可以為控制環狀發光面201a的微控制器，當控制模組21收到控制訊號會根據控制訊號改變不同位置的發光元件來發光產生偵測光。例如：在圖4B中，第一光學參數，代表位置P1的發光元件201b發光產生偵測光，第二光學參數代表位置P2的發光元件201b發光產生偵測光。要說明的是，對應第一光學參數的位置P1與對應第二光學參數的位置P2僅為說明之示例，實際上可以依據使用者的需求而設定，因此並不以本實施例的說明為限制。

如圖5A所示，該圖為本創作之視覺檢測裝置實施例示意圖。具有複數個待測物92的乘載裝置31移動到位置調整裝置32的位置。本實施例中，位置調整裝置32為固定不動，且具有高度基準面320。如圖5B~5E所示，該圖為乘載裝置與位置調整裝置調整待測物位置示意圖。如圖5B所示，載有複數個待測物92的乘載裝置31移動至對應位置調整裝置32的下方，乘載裝置31具有複數個調整桿311，分別對應容置凹槽310。本實施例中，每一調整桿311與第一定位驅 動單元315連接，第一定位驅動單元315用以驅動調整桿311上升或下降。第一定位驅動單元315，可以為馬達或者是氣壓缸、油壓缸等結構。容置凹槽310底部具有通孔312，提供調整桿311通過。由於每一個待測物92的待測結構92b的待測部位92c(本實施例為待測結構92b的頂點)，在水平面上的高度不同，會影響到後來擷取影像的聚焦清晰度，因此需要透過每一個調整桿311來調整對應的待測結構92b的位置。如圖5C所示，調整桿311受到驅動往上移動將容置凹槽310內的待測物92頂起，使待測物92上的待測結構92b的待測部位92c(本實施例為待測結構92b的頂端)，抵靠到高度基準面320。如此一來，每一個待測結構92b的待測部位92c都可以位於相同的平面上。

接著如如圖5D所示，在每一個待測結構92b的待測部位92c都可以位於相同的平面上之後，再將待測物92保持在此定位狀態。本實施例中，保持定位的方式為透過該乘載裝置31具有的第二定位驅動單元313，例如：馬達或者是氣壓缸、油壓缸等結構，用以驅動位於每一個待測物92一側的定位塊314往待測物92方向移動，使得定位塊314壓到每一個待測物92上，確保每一個待測物92定位於容置凹槽310內，而不會在後續移動的過程中偏位。之後調整桿311下降回復到初始位置。要說明的是定位方式並不以本實施例為限制，所屬技術領域具有通常知識之人可以根據需要設計不同的實施方式來達到定位效果。

之後如圖5E所示，乘載裝置31移動，使得複數個待測物92的待測部位92c脫離高度基準面320，然後再移動到視覺取像裝置2的光源下方，進行取像與影像識別的程序，其係如前所述，在此不做贅述。要說明的是，雖然前述圖5B~5E中，位置調整裝置32為固定不動，但不以此為限制，例如：在另一實施例中，也可以為乘載裝置31保持不動，讓位置調整裝置32移動到對應乘載裝 置31的位置，然後再進行圖5B~5E的程序。此外，前述的實施例中，偏光元件202是設置在光源模組201與光學鏡組200之間，再另一實施例中，如圖6所示，偏光元件202也可以整合在影像擷取模組22內。

以上所述，乃僅記載本創作為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本創作專利實施之範圍。即凡與本創作專利申請範圍文義相符，或依本創作專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本創作專利範圍所涵蓋。

2:視覺取像裝置

20:光學模組

200:光學鏡組

201:光源模組

202:偏光元件

21:控制模組

22:影像擷取模組

23:影像識別模組

230:顯示器

24:乘載裝置

92:待測物

Claims (13)

1. 一種視覺取像裝置，包括有：一光學模組，用以在一第一光學參數的條件下，投射一偵測光於一待測物上，並接收從該待測物反射之一反射光；一控制模組，與該光學模組耦接，用以改變該第一光學參數；以及一影像擷取模組，與該光學模組耦接，接收該反射光以產生對應該第一光學參數的一第一光學影像。
2. 如請求項1所述之視覺取像裝置，其係更包括有一影像識別模組，與該影像擷取模組電性連接，其中該影像識別模組接收該第一光學影像，並對該第一光學影像進行影像識別以辨識該待測物上的一待測部位，如果無法從該第一光學影像識別出該待測部位時，該控制模組將該第一光學參數改變為一第二光學參數，使該偵測光從該待測物反射而被該影像擷取模組接收，以產生對應該第二光學參數的一第二光學影像，以使該影像識別模組重新從該第二光學影像辨識該待測物上的該待測部位。
3. 如請求項1所述之視覺取像裝置，其係更包括有一影像識別模組，與該影像擷取模組電性連接，其中該控制模組，於取得該第一光學影像之後將該第一光學參數改變成一第二光學參數，該影像擷取模組產生對應該第二光學參數的一第二光學影像，該影像識別模組從該第一與第二光學影像進行影像識別以辨識該待測物上的一待測部位。
4. 如請求項1所述之視覺取像裝置，其中，該光學模組更包括有：一光學鏡組，與該影像擷取模組耦接； 一光源模組，設置於該待測物與該光學鏡組之間，該光源模組用以產生該偵測光，該光源模組具有複數個成二維排列的發光元件；以及一偏光元件，設置於該光源模組與該光學鏡組之間，該反射光經由該偏光元件通過該光學鏡組，而被該影像擷取模組接收以產生該第一光學影像；其中，該控制模組與該偏光元件耦接，該控制模組根據一控制訊號轉動該偏光元件，以將該第一光學參數改變成一第二光學參數。
5. 如請求項1所述之視覺取像裝置，其中，該光學模組更包括有：一光學鏡組，與該影像擷取模組耦接；一光源模組，設置於該待測物與該光學鏡組之間，該光源模組用以產生該偵測光，該光源模組具有複數個成二維排列的發光元件；以及一偏光元件，設置於該光源模組與該光學鏡組之間，該反射光經由該偏光元件通過該光學鏡組，而被該影像擷取模組接收以產生該第一光學影像；其中，該控制模組與該光源模組電性連接，該控制模組根據一控制訊號改變該發光元件發光的位置，使該第一光學參數改變成為一第二光學參數。
6. 如請求項4或5所述之視覺取像裝置，其中，該偏光元件設置於該影像擷取模組內。
7. 一種視覺檢測裝置，包括有：一位置調整裝置；一乘載裝置，用以乘載複數個待測物，輸送該複數個待測物至該位置調整裝置，藉由一位移運動，使該複數個待測物與該位置調整裝置接觸，進而使每一個待測物的一待測部位位於同一平面； 一視覺取像裝置，設置於該位置調整裝置之一側，該乘載裝置在輸送該複數個待測物至該位置調整裝置之後，進一步輸送該複數個待測物至該視覺取像裝置進行取像，其中該視覺取像裝置更具有：一光學模組，用以在一第一光學參數的條件下，投射一偵測光於一待測物上，並接收從該待測物反射之一反射光；一控制模組，與該光學模組耦接，用以改變該第一光學參數；以及一影像擷取模組，與該光學模組耦接，接收該反射光以產生對應該第一光學參數的一第一光學影像。
8. 如請求項7所述之視覺檢測裝置，其係更包括有一影像識別模組，與該影像擷取模組電性連接，其中該影像識別模組接收該第一光學影像，並對該第一光學影像進行影像識別以辨識該待測物上的該待測部位，如果無法從該第一光學影像識別出該待測部位時，該控制模組將該第一光學參數改變為一第二光學參數，使該偵測光從待測物反射而被該影像擷取模組接收，以產生對應該第二光學參數的一第二光學影像，以使該影像識別模組重新從該第二光學影像辨識該待測物上的該待測部位。
9. 如請求項7所述之視覺檢測裝置，其係更包括有一影像識別模組，與該影像擷取模組電性連接，其中該控制模組，於取得該第一光學影像之後將該第一光學參數改變成一第二光學參數，該影像擷取模組產生對應該第二光學參數的一第二光學影像，該影像識別模組從該第一與第二光學影像進行影像識別以辨識該待測物上的一待測部位。
10. 如請求項7所述之視覺檢測裝置，其中，該光學模組更包括有：一光學鏡組，與該影像擷取模組耦接； 一光源模組，設置於該待測物與該光學鏡組之間，該光源模組用以產生該偵測光，該光源模組具有複數個成二維排列的發光元件；以及一偏光元件，設置於該光源模組與該光學鏡組之間，該反射光經由該偏光元件通過該光學鏡組，而被該影像擷取模組接收以產生該第一光學影像；其中，該控制模組與該偏光元件耦接，該控制模組根據一控制訊號轉動該偏光元件，以將該第一光學參數改變成一第二光學參數。
11. 如請求項7所述之視覺檢測裝置，其中，該光學模組更包括有：一光學鏡組，與該影像擷取模組耦接；一光源模組，設置於該待測物與該光學鏡組之間，該光源模組用以產生該偵測光，該光源模組具有複數個成二維排列的發光元件；以及一偏光元件，設置於該光源模組與該光學鏡組之間，該反射光經由該偏光元件通過該光學鏡組，而被該影像擷取模組接收以產生該第一光學影像；其中，該控制模組與該光源模組電性連接，該控制模組根據一控制訊號改變該發光元件發光的位置，使該第一光學參數改變成為一第二光學參數。
12. 如請求項10或11所述之視覺檢測裝置，其中，該偏光元件設置於該影像擷取模組內。
13. 如請求項7所述之視覺檢測裝置，其中，該乘載裝置更包括有：複數個容置凹槽，每一容置凹槽底部開設有通孔，每一容置凹槽用以提供容置該待測物；複數個調整桿，每一調整桿容置於一通孔內，該複數個調整桿藉由一第一定位驅動單元，當該乘載裝置將該複數個待測物移動至該位置調整裝置 時，該複數個調整桿分別經由每一個容置凹槽底部的通孔將該容置凹槽內的待測物頂出與該位置調整裝置的一高度基準面接觸；以及複數個第二定位驅動單元，用以在該複數個待測物與該高度基準面接觸之後，抵靠在該待測物的一側，用以定位每一待測物。