多重瑕疵检出的光学检测设备

摘要

一种多重瑕疵检出的光学检测设备，包含多轴机械臂，该多轴机械臂分别将该待测物品移动至第一、第二、及第三光学检测站以分别进行检测。该第一光学检测站包含第一影像扫描装置以及提供均匀光的第一辅助照明装置。该第二光学检测站包含第二影像扫描装置以及提供平行面同轴光的第二辅助照明装置。该第三光学检测站包含有线扫描摄影机以及提供侧向线准直光的第三辅助照明装置。该多轴机械臂移动该待测物品至该第一、第二、第三光学检测站，并旋转或翻转该待测物品藉以检测该待测物品的一个或数个可视平面，以检出待测物品的表面上所有可能出现的难检瑕疵，可有效提升瑕疵产品的检出率。

权利要求

1.一种多重瑕疵检出的光学检测设备，用于对一待测物品进行多面的检测，其特征在于，该光学检测设备包含：

多轴机械臂，包含有固定该待测物品的拾取部、以及连接于该拾取部以带动该待测物品移动的机臂，该机臂带动该待测物品沿多维度的方向旋转，并移动该待测物品以进行检测；

第一光学检测站，包含有第一待测区、对应于该第一待测区的第一影像扫描装置、以及设置于该第一影像扫描装置及该第一待测区之间并提供均匀光至该第一待测区的第一辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第一待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该第一影像扫描装置检测该待测物品的一个或数个可视平面；

第二光学检测站，包含有第二待测区、对应于该第二待测区的第二影像扫描装置、以及设置于该第二影像扫描装置及该第二待测区之间并提供平行面同轴光至该第二待测区的第二辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第二待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该第二影像扫描装置检测该待测物品的一个或数个该可视平面；以及第三光学检测站，包含有第三待测区、对应于该第三待测区的线扫描摄影机、以及对应于该第三待测区一侧并提供侧向线准直光至该第三待测区的第三辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第三待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该线扫描摄影机检测该待测物品的一个或数个该可视平面。

2.如权利要求1所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第一辅助照明装置包含有朝一第一方向提供面光的发光单元数组、设置于该发光单元数组的该第一方向上的扩散板、以及一设置于该扩散板的该第一方向上的分光镜，该扩散板将该发光单元数组所提供的面光转换为均匀面光，该分光镜对应于该第一待测区以及该第一影像扫描装置之间，用以将该均匀面光由该第一方向转换为与该第一影像扫描装置的机器视觉方向平行的第二方向。

3.如权利要求2所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第一辅助照明装置进一步包含有设置于该分光镜的该第二方向上的穹形灯，该穹形灯包含有具有弧形曲面的漫射部、设置于该漫射部内并对应至该分光镜的开口、以及一个或数个环设于该弧形曲面周侧并向内朝该弧形曲面方向照射的发光单元。

4.如权利要求1所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第一辅助照明装置为穹形灯、冷阴极荧光灯、或环形荧光灯。

5.如权利要求1所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第二辅助照明装置包含有朝一第一方向提供发散光的单一光源、设置于该单一光源的该第一方向上的准直透镜、以及设置于该准直透镜的该第一方向上的分光镜，该准直透镜将该单一光源所提供的发散光转换为平行光，该分光镜对应于该第二待测区以及该第二影像扫描装置之间，用以将该平行光由该第一方向转换为与该第二影像扫描装置的机器视觉方向平行的第二方向。

6.如权利要求1所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三辅助照明装置包含有提供矩形发散光的线数组光源、以及对应于该线数组光源设置并将该矩形发散光转换为该侧向线准直光的准直透镜。

7.如权利要求1所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三待测区内的该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间，该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间。

8.如权利要求1所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三待测区内的该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角跟该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角相同。

9.如权利要求1所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三光学检测站包含有移动式载台，该移动式载台包含有对应于该第三待测区的轨道机构、以及设置于该轨道机构上并藉由驱动装置驱动以移动于该轨道机构上的活动载台，该活动载台上载置有所述线扫描摄影机以及所述第三辅助照明装置，并藉由该驱动装置驱动以朝一扫描路径移动，以藉由该线扫描摄影机拍摄该待测物品的影像。

10.如权利要求1至9中任一项所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第一影像扫描装置为面扫描摄影机。

11.如权利要求1至9中任一项所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第二影像扫描装置为面扫描摄影机。

12.一种多重瑕疵检出的光学检测设备，用于对一待测物品进行多面的检测，其特征在于，该光学检测设备包含：

多轴机械臂，包含有固定该待测物品的拾取部、以及连接于该拾取部以带动该待测物品移动的机臂，该机臂带动该待测物品沿多维度的方向旋转，并移动该待测物品以进行检测：移动式影像扫描装置，包含有导轨、设置于该导轨上并藉由驱动装置驱动以移动于该导轨上的移动载具、以及设置于该移动载具上的面扫描摄影机，该移动载具对应地移动至一第一位置及一第二位置；

第一光学检测站，包含有对应于该第一位置的第一待测区、以及设置于该第一位置及该第一待测区之间并提供均匀光至该第一待测区的第一辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第一待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该面扫描摄影机检测该待测物品的数个可视平面；

第二光学检测站，包含有对应于该第二位置的第二待测区、以及设置于该第二位置及该第二待测区之间并提供平行面同轴光至该第二待测区的第二辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第二待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该面扫描摄影机检测该待测物品的数个可视平面；以及第三光学检测站，包含有第三待测区、对应于该第三待测区的线扫描摄影机、以及对应于该第三待测区一侧并提供侧向线准直光至该第三待测区的第三辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第三待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该线扫描摄影机检测该待测物品的数个可视平面。

13.如权利要求12所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第一辅助照明装置包含有朝一第一方向提供面光的发光单元数组、设置于该发光单元数组的该第一方向上的扩散板、以及设置于该扩散板的该第一方向上的分光镜，该扩散板将该发光单元数组所提供的面光转换为均匀面光，该分光镜对应于该第一待测区以及该面扫描摄影机之间，用以将该均匀面光由该第一方向转换为与该面扫描摄影机的机器视觉方向平行的第二方向。

14.如权利要求13所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第一辅助照明装置进一步包含有设置于该分光镜的该第二方向上的穹形灯，该穹形灯包含有具有弧形曲面的漫射部、设置于该漫射部内并对应至该分光镜的开口、以及一个或数个环设于该弧形曲面周侧并向内朝该弧形曲面方向照射的发光单元。

15.如权利要求12所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第一辅助照明装置为穹形灯、冷阴极荧光灯、或环形荧光灯。

16.如权利要求12所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第二辅助照明装置包含有朝一第一方向提供发散光的单一光源、设置于该单一光源的该第一方向上的准直透镜、以及设置于该准直透镜的该第一方向上的分光镜，该准直透镜将该单一光源所提供的发散光转换为平行光，该分光镜对应于该第二待测区以及该面扫描摄影机之间，用以将该平行光由该第一方向转换为与该面扫描摄影机的机器视觉方向平行的第二方向。

17.如权利要求12所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三辅助照明装置包含有提供矩形发散光的线数组光源、以及对应于该线数组光源设置并将该矩形发散光转换为侧向线准直光的准直透镜。

18.如权利要求12所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三待测区内的该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间，该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间。

19.如权利要求12所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三待测区内的该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角跟该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角相同。

20.如权利要求12所述的多重瑕疵检出的光学检测设备，其特征在于，所述第三光学检测站包含有移动式载台，该移动式载台包含有对应于该第三待测区的轨道机构、以及设置于该轨道机构上并藉由驱动装置驱动以移动于该轨道机构上的活动载台，该活动载台上载置有所述线扫描摄影机以及所述第三辅助照明装置，并藉由该驱动装置驱动以朝一扫描路径移动，以藉由该线扫描摄影机拍摄该待测物品的影像。

说明书

多重瑕疵检出的光学检测设备

技术领域

[0001] 本发明有关于一种光学检测设备，尤指一种可检出多种表面瑕疵的光学检测设备。

背景技术

[0002] 观之自动控制技术的发展，可由量产的概念说起。量产为大量生产(Mass Production)的缩写，其概念很早即出现于人类的社会，具有低成本、高效率的优点。但量产的实行受制于规格化的先决条件。在规格化尚未能达成之前，量产的对象仅限于低技术、低精密度的产业，如砖块、玻璃等简单产品。随着规格化的普及、分工越细，量产所能处理的对象也同时增多。然而随之精密工业所带来的高规格的需求，对于产品的质量亦需经过严密的检测始可符合一般供应链的标准。是以，如何对产品进行高精密度的检测，以提供高质量的产料输出，为原始设备制造商(Original Equipment Manufacturer,OEM)及原始设计制造商(Original Design Manufacturer,ODM)们共同的课题。

[0003] 精密检测，为自动化产线中极为重要的一环，其不仅涉及产线良率的问题，亦是判定一个产线中整体设备效率(Overall Equipment Effectiveness,OEE)的重要指标。随着饥饿营销的商业模式崛起，电子产品已朝向精品化、高单价的形式发展。过往可于检测中被忽略的细小缺陷，于现今标榜高规的产品中已不能被消费者所接受，对于任何肉眼可及的瑕疵(甚或肉眼难以察觉的瑕疵)，均必须于末端检测中被检出。于高精度的需求下，已知的检测设备明显已不能满足OEM及ODM厂商的需求。

[0004] 已知的检测设备中，惯以使用多轴移动载台调整待测物品的位置、角度，藉以透过光学仪器对待测物品取像。然而透过多轴移动载台移动待测物品，须于该载台的单一方向移动至定点时，始可进行另一方向的调整，于检测的效率上多有受限，且载台于移动、旋转时容易产生震动，不适合用于精密检测。是以，为提升检测的精密度、增加表面瑕疵的检出率，于自动检测中逐渐采用相对高精密度的多轴机械臂取代忆知的多轴移动载台。有关于多轴机械臂的技术，例如中国台湾第M445176号专利，该专利揭示一种检测装置，包含有影像扫描装置、以及多轴机械臂。该多轴机械臂可拾取待测物品至该影像扫描装置的可视区域范围内旋转该待测物品，使影像扫描装置能对该待测物品进行多面检测。基此，可提升检测过程中的精密度、并提升整体检测的效率。此外，于中国台湾第M453145号专利，其揭示一种自动光学检测机结构，是于机架内设有一用以抓取对象的六轴机械手臂，利用该六轴机械手臂进行对象的移动及旋转，并藉由光学检测模块进行表面检测，藉以增加检测作业的便利性。

[0005] 又如中国第103728302号专利，揭示一种对象外观的自动检测设备。该自动检测设备包括机架、多轴机械手臂、光学检测模块、置物台、升降机构、及翻转机构。其中，该光学检测模块可藉由该多轴机械手臂带动产生位移及旋转，藉以对对象的外观进行检测，提高检测效率。

[0006] 以上均为将多轴机械臂应用于影像检测的实例。另外于中国台湾第M454539号专利，揭示一种用于待测物品外观的影像感测装置，包含有影像传感器、承载台、以及影像感测轨道。该承载台用以承载该影像传感器，并于在该影像感测轨道上移动时同时撷取待测物品的影像。其中，该影像感测轨道对应于该待测物品的形状设置，于转折处时可针对该倒角区域等距取像，于拍摄该倒角区域时可维持相同的景深(Depth of field)，减少检测时影像失真的情况。

[0007] 以上的前案技术均可有效地提升检测的效率及瑕疵的检出率，惟，所述前案技术于实际上进行检测时，针对特定瑕疵虽然能够具备优秀的检出率，却不足以应付所有可能于待测物品表面上出现应检而未检出的瑕疵。

发明内容

[0008] 本发明的目的，在于提供一种多重瑕疵检出的光学检测设备，可检出待测物品的表面上所有可能出现的难检瑕疵，藉以有效提升瑕疵产品的检出率。

[0009] 为达到上述目的，本发明提供一种多重瑕疵检出的光学检测设备，用于对一待测物品进行多面的检测，其特点是，该光学检测设备包含：多轴机械臂，包含有固定该待测物品的拾取部、以及连接于该拾取部以带动该待测物品移动的机臂，该机臂带动该待测物品沿多维度的方向旋转，并移动该待测物品以进行检测；第一光学检测站，包含有第一待测区、对应于该第一待测区的第一影像扫描装置、以及设置于该第一影像扫描装置及该第一待测区之间并提供均匀光至该第一待测区的第一辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第一待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该第一影像扫描装置检测该待测物品的一个或数个可视平面；第二光学检测站，包含有第二待测区、对应于该第二待测区的第二影像扫描装置、以及设置于该第二影像扫描装置及该第二待测区之间并提供平行面同轴光至该第二待测区的第二辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第二待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该第二影像扫描装置检测该待测物品的一个或数个该可视平面；以及第三光学检测站，包含有第三待测区、对应于该第三待测区的线扫描摄影机、以及对应于该第三待测区一侧并提供侧向线准直光至该第三待测区的第三辅助照明装置，该机臂移动该待测物品至该第三待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该线扫描摄影机检测该待测物品的一个或数个该可视平面。

[0010] 进一步地，该第一辅助照明装置包含有朝一第一方向提供面光的发光单元数组、设置于该发光单元数组的该第一方向上的扩散板、以及设置于该扩散板之该第一方向上的分光镜，该扩散板将该发光单元数组所提供的面光转换为均匀面光，该分光镜对应于该第一待测区以及该第一影像扫描装置之间，用以将该均匀面光由该第一方向转换为与该第一影像扫描装置的机器视觉方向平行的第二方向。

[0011] 进一步地，该第一辅助照明装置进一步包含有设置于该分光镜的该第二方向上的穹形灯，该穹形灯包含有具有弧形曲面的漫射部、设置于该漫射部内并对应至该分光镜的开口、以及一个或数个环设于该弧形曲面周侧并向内朝该弧形曲面方向照射的发光单元。

[0012] 进一步地，该第一辅助照明装置为穹形灯(dome)、冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)、或环形荧光灯。

[0013] 进一步地，该第二辅助照明装置包含有朝一第一方向提供发散光的单一光源、设置于该单一光源的该第一方向上的准直透镜、以及设置于该准直透镜的该第一方向上的分光镜，该准直透镜将该单一光源所提供的发散光转换为平行光，该分光镜对应于该第二待测区以及该第二影像扫描装置之间，用以将该均匀面光由该第一方向转换为与该第二影像扫描装置的机器视觉方向平行的第二方向。

[0014] 进一步地，该第三辅助照明装置包含有提供矩形发散光的线数组光源、以及对应于该线数组光源设置并将该矩形发散光转换为该侧向线准直光的准直透镜。

[0015] 进一步地，所述待测区域内的该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间，该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间。

[0016] 进一步地，所述待测区域内的该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角跟该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角相同。

[0017] 进一步地，该第三光学检测站包含有移动式载台，该移动式载台包含有对应于该第三待测区的轨道机构、以及设置于该轨道机构上并藉由驱动装置驱动以移动于该轨道机构上的活动载台，该活动载台上载置有所述线扫描摄影机以及所述第三辅助照明装置，并藉由该驱动装置驱动以朝一扫描路径移动，以藉由该线扫描摄影机拍摄该待测物品的影像。

[0018] 进一步地，该第一影像扫描装置为面扫描摄影机。

[0019] 进一步地，该第二影像扫描装置为面扫描摄影机。

[0020] 本发明的另一目的在于提供一种多重瑕疵检出的光学检测设备，用于对一待测物品进行多面的检测。该光学检测设备包含多轴机械臂、移动式影像扫描装置、第一光学检测站、第二光学检测站、以及第三光学检测站。该多轴机械臂包含有固定该待测物品的拾取部、以及连接于该拾取部以带动该待测物品移动的机臂。该机臂带动该待测物品沿多维度的方向旋转，并移动该待测物品移动以进行检测。该移动式影像扫描装置包含有导轨、设置于该导轨上并藉由驱动装置驱动以移动于该导轨上的移动载具、以及设置于该移动载具上的面扫描摄影机。该移动载具可对应的移动至一第一位置及一第二位置。该第一光学检测站包含有对应于该第一位置的第一待测区、以及设置于该第一位置及该第一待测区之间并提供均匀光至该第一待测区的第一辅助照明装置。该机臂移动该待测物品至该第一待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该面扫描摄影机检测该待测物品的数个可视平面。该第二光学检测站包含有对应于该第二位置的第二待测区、以及设置于该第二位置及该第二待测区之间并提供平行面同轴光至该第二待测区的第二辅助照明装置。该机臂移动该待测物品至该第二待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该面扫描摄影机检测该待测物品的数个可视平面。该第三光学检测站包含有第三待测区、对应于该第三待测区的线扫描摄影机、以及对应于该第三待测区一侧并提供侧向线准直光至该第三待测区的第三辅助照明装置。该机臂移动该待测物品至该第三待测区，并旋转或翻转该待测物品以供该线扫描摄影机检测该待测物品的数个可视平面。

[0021] 进一步地，该第一辅助照明装置包含有朝一第一方向提供面光的发光单元数组、设置于该发光单元数组的该第一方向上的扩散板、以及设置于该扩散板的该第一方向上的分光镜，该扩散板将该发光单元数组所提供的面光转换为均匀面光，该分光镜对应于该第一待测区以及该面扫描摄影机之间，用以将该均匀面光由该第一方向转换为与该面扫描摄影机的机器视觉方向平行的第二方向。

[0022] 进一步地，该第一辅助照明装置进一步包含有设置于该分光镜的该第二方向上的穹形灯，该穹形灯包含有具有弧形曲面的漫射部、设置于该漫射部内并对应至该分光镜的开口、以及一个或数个环设于该弧形曲面周侧并向内朝该弧形曲面方向照射的发光单元。

[0023] 进一步地，该第一辅助照明装置为穹形灯(dome)、冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)、或环形荧光灯。

[0024] 进一步地，该第二辅助照明装置包含有朝一第一方向提供发散光的单一光源、设置于该单一光源的该第一方向上的准直透镜、以及设置于该准直透镜的该第一方向上的分光镜，该准直透镜将该单一光源所提供的发散光转换为平行光，该分光镜对应于该第二待测区以及该面扫描摄影机之间，用以将该均匀面光由该第一方向转换为与该面扫描摄影机的机器视觉方向平行的第二方向。

[0025] 进一步地，该第三辅助照明装置包含有提供矩形发散光的线数组光源、以及对应于该线数组光源设置并将该矩形发散光转换为侧向线准直光的准直透镜。

[0026] 进一步地，所述第三待测区内的该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间，该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角介于10°至45°之间。

[0027] 进一步地，所述第三待测区内该待测物品的可视平面设定一垂直轴，该线扫描摄影机的机器视觉方向与该垂直轴间的夹角跟该第三辅助照明装置所输出的该侧向线准直光的方向与该垂直轴间的夹角相同。

[0028] 进一步地，该第三光学检测站包含有移动式载台，该移动式载台包含有对应于该第三待测区的轨道机构、以及设置于该轨道机构上并藉由驱动装置驱动以移动于该轨道机构上的活动载台，该活动载台上载置有所述线扫描摄影机以及所述第三辅助照明装置，并藉由该驱动装置驱动以朝一扫描路径移动，以藉由该线扫描摄影机拍摄该待测物品的影像。

[0029] 是以，本发明比起已知技术具有以下的优势功效：

[0030] 1.本发明的光学检测设备可检出待测物品上所有可能出现的难检瑕疵，有效提升瑕疵产品的检出率。

[0031] 2.本发明的面扫描摄影机可藉由移动载具移动于第一光学检测站及第二光学检测站之间，使该第一光学检测站及该第二光学检测站共享一面扫描摄影机，藉以降低设备的成本。

附图说明

[0032] 图1为本发明第一实施例的外观示意图。

[0033] 图2为待测物品的外观示意图。

[0034] 图3A-图3P为由影像检测中所检出的各种常见瑕疵。

[0035] 图4为本发明第一实施例的第一光学检测站的示意图。

[0036] 图5为本发明第一实施例的第二光学检测站的示意图。

[0037] 图6为本发明第一实施例的第三光学检测站的示意图。

[0038] 图7A-图7H为本发明第一实施例的操作示意图。

[0039] 图8为本发明第二实施例的外观示意图。

[0040] 图9A-图9H为本发明第二实施例的操作示意图。

[0041] 标号说明：

[0042] 100  光学检测设备            10  第一光学检测站

[0043] 11   第一影像扫描装置        12  第一辅助照明装置

[0044] 121  发光单元数组            122 扩散板

[0045] 123  分光镜                  124 穹形灯

[0046] 125  漫射部                  126 弧形曲面

[0047] 127  开口                    128 发光单元

[0048] 20   第二光学检测站          21  第二影像扫描装置

[0049] 22   第二辅助照明装置        221 单一光源

[0050] 222  准直透镜                223 分光镜

[0051] 30   第三光学检测站          31  线扫描摄影机

[0052] 32   第三辅助照明装置        321 线数组光源

[0053] 322  准直透镜                33  移动式载台

[0054] 331  轨道机构                332 活动载台

[0055] 40   多轴机械臂              41  拾取部

[0056] 42   机臂                    50  机架

[0057] It   待测物品                R   圆角

[0058] S    侧面                    L   底面

[0059] A1   第一待测区              A2  第二待测区

[0060] A3   第三待测区              D1  第一方向

[0061] D2   第二方向                K1  第一方向

[0062] K2   第二方向                Z   垂直轴

[0063] θ1   夹角                    θ2   夹角

[0064] In   进料区                  W   扫描路径

[0065] 箭头A                        箭头B

[0066] 箭头C

[0067] 200  光学检测设备            60  移动式影像扫描装置

[0068] 61   导轨                    62  移动载具

[0069] 63   面扫描摄影机            70  第一光学检测站

[0070] 71   第一辅助照明装置        80  第二光学检测站

[0071] 81   第二辅助照明装置        T1  第一待测区

[0072] T2   第二待测区              T3  第三待测区。

具体实施方式

[0073] 兹就本案的结构特征与操作方式举部分较佳实施例，并配合图示说明，谨述于后，以提供审查参阅。

[0074] 本发明为一种多重瑕疵检出的光学检测设备，用以对待测物品的一或数个可视平面分别进行表面瑕疵的检测。该待测物品可为具有数个可视平面的多面体结构，该待测物品可为但不限定为芯片、晶圆表面、电子封装零件、电子产品外壳、基板或其它类此的常见加工成品。

[0075] 请参阅图1，为本发明第一实施例的外观示意图，如图所示：

[0076] 该光学检测设备100主要包含有多轴机械臂40(Robotic Arm)、第一光学检测站10、第二光学检测站20、第三光学检测站30、以及供上述设备设置的机架50。

[0077] 所述的多轴机械臂40包含有固定待测物品It的拾取部41、以及连接于该拾取部41以带动该待测物品It移动的机臂42。该机臂42可藉由该拾取部41定位该待测物品It，藉以带动该待测物品It沿多维度的方向旋转。所述的多轴机械臂40较佳可为六轴机械臂(Six-axis Robotic)，可对应于不同维度X、Y、Z、Xθ、Yθ或Zθ的方向移动或旋转。所述的拾取部41较佳可为一真空吸附装置，用以吸附并固定所述的待测物品It。除真空吸附装置外，该拾取部亦可为夹取装置、定位平台(Positioning Platform)、或磁吸装置(Magnetic Suction Device)等，本发明并不欲限定于上述的实施式样。

[0078] 请参阅图2所示，所述的待测物品具有数个圆角R及可视平面，所述的可视平面包含侧面S及底面L，于本实施例中，可有效地检出该数个圆角R及可视平面上的数种瑕疵。所述常见的瑕疵种类后方将配合图式进一步说明。

[0079] 以下是针对各种不同的瑕疵种类辅以图示分别说明，请参阅图3A-图3P的内容所示，分别为由影像检测中所检出的各种常见瑕疵：

[0080] 图3A显示金属尺寸不合的情况，常见于铣床时产生的瑕疵；图3B显示金属变色的情况；图3C显示料件尺寸不合的情况；图3D显示料件表面变色的情况；图3E显示表面出现黑线的情况；图3F显示表面出现积墨的情况；图3G显示漏底材的情况；图3H显示表面出现亮点的情况；图3I显示表面出现花斑的情况；图3J显示表面出现脏污的情况；图3K显示表面出现刮伤的情况；图3L显示圆角不顺的情况；图3M显示表面发蒙的情况；图3N显示表面出现竖纹的情况；图3O显示表面出现刀纹的情况；图3P显示表面出现砂光纹的情况。

[0081] 所述的机臂42分别将该待测物品It移动至以下检测站分别进行检测。

[0082] 第一光学检测站(均匀光+面扫描摄影机)：

[0083] 请一并参阅图4，为本发明第一实施例的第一光学检测站的示意图，如图所示：

[0084] 所述的第一光学检测站10包含有第一待测区A1、对应于该第一待测区A1的第一影像扫描装置11、以及设置于该第一影像扫描装置11及该第一待测区A1之间的第一辅助照明装置12。该机臂42移动该待测物品It至该第一待测区A1，并旋转或翻转该待测物品It以供该第一影像扫描装置11检测该待测物品It的一个或数个该可视平面。

[0085] 该第一影像扫描装置11较佳为面扫描摄影机(Area-scan Camera)，例如运用感光耦合组件(Charge-coupled Device,CCD)或是互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)的摄像装置。

[0086] 请一并参阅图3A至图3K，该第一辅助照明装置12提供均匀光至该第一待测区A1。所述均匀光为一种漫射光，且其光路径大致与该第一影像扫描装置11的机器视觉方向同轴输出，于打光至待测物品It上时，其待侧物品It的可视平面上每一处的亮度呈均匀分布。基此，于所撷取到的影像中相对于周遭的色调、饱和度、亮度反差较大的区域将容易经由影像处理程序(如二值化法)后被辨识出来，例如金属变色、料件表面变色、黑线、积墨、漏底材、亮点、花斑、脏污、刮伤的部分，均可被清晰的辨识。另外由于亮度是均匀分布于待测物品It的可视平面上，影像中的边界亦可得到清晰地表示，于辨识金属尺寸、料件尺寸的情况亦可得到优异的效果。

[0087] 于本实施例中，该第一辅助照明装置12包含有朝第一方向D1提供面光的发光单元数组121、设置于该发光单元数组121的该第一方向D1上的扩散板122(Diffuser)、设置于该扩散板122的该第一方向D1上的分光镜123(Dichroic Mirror)、以及设置于该分光镜123的该第二方向D2上的穹形灯124。所述的发光单元数组121可排列成N×N的形式(常见为3×3、4×4)，藉以输出一面光。该扩散板122将该发光单元数组121所提供的面光转换为均匀面光，该分光镜123对应于该第一待测区A1以及该第一影像扫描装置11之间，用以将该均匀面光由该第一方向D1转换为与该第一影像扫描装置11的机器视觉方向平行的第二方向D2，藉以输出均匀面同轴光。该穹形灯124包含有具有弧形曲面126的漫射部125、设置于该漫射部
125内并对应至该分光镜123的开口127、以及一个或数个环设于该弧形曲面126周侧并向内朝该弧形曲面126方向照射的发光单元128。该发光单元128的光线入射于该弧形曲面126上时，光线透过该弧形曲面126漫射至该待测物品It的可视平面上，使待测物品It的表面亮度分布更显均匀。

[0088] 除上述的实施例外，本发明中所述的第一辅助照明装置亦可为提供该均匀光的漫射光源、穹形灯(dome)、冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp,CCFL)、环形荧光灯、或其它类似的照明装置，于本发明并不仅限制于上述的实施例。

[0089] 第二光学检测站(平行面同轴光+面扫描摄影机)：

[0090] 请一并参阅图5，为本发明第一实施例的第二光学检测站的示意图，如图所示：

[0091] 所述的第二光学检测站20包含有第二待测区A2、对应于该第二待测区A2的第二影像扫描装置21、以及设置于该第二影像扫描装置21及该第二待测区A2之间的第二辅助照明装置22。该机臂42移动该待测物品It至该第二待测区A2，并旋转或翻转该待测物品It以供该第二影像扫描装置21检测该待测物品It的一个或数个该可视平面。

[0092] 同上述第一光学检测站10(见图4)的第一影像扫描装置11，该第二影像扫描装置21较佳为面扫描摄影机(Area-scan Camera)。

[0093] 请一并参阅图3L至图3M，该第二辅助照明装置22提供平行面同轴光至该第二待测区A2。所述平行面同轴光为平行光，其光路径与该第二影像扫描装置21的机器视觉方向平行，并沿同一角度打光于该待测物品It的可视平面上。由于平行光均能大致维持相同的入射角度，对应于圆角区域及表面发蒙的情况具有优异的检出效果。

[0094] 于本实施例中，该第二辅助照明装置22包含有朝第一方向K1提供发散光的单一光源221、设置于该单一光源221的该第一方向K1上的准直透镜222、以及设置于该准直透镜222的该第一方向K1上的分光镜223。该准直透镜222将该单一光源221所提供的发散光转换为平行光，该分光镜223对应于该第二待测区A2以及该第二影像扫描装置21之间，用以将该平行光由该第一方向K1转换为与该第二影像扫描装置21的机器视觉方向平行的第二方向K2，藉以输出该平行面同轴光。

[0095] 第三光学检测站(侧向线准直光+线扫描摄影机)：

[0096] 请一并参阅图6，为本发明第一实施例的第三光学检测站的示意图，如图所示：

[0097] 所述的第三光学检测站30包含有第三待测区A3、对应于该第三待测区A3的线扫描摄影机31(Line-Scan Camera)、对应于该第三待测区A3一侧的第三辅助照明装置32、以及用以载置该线扫描摄影机31及该第三辅助照明装置32的移动式载台33。该机臂42移动该待测物品It至该第三待测区A3，并旋转或翻转该待测物品It，以供该线扫描摄影机31检测该待测物品It的一个或数个该可视平面。该移动式载台33包含有对应于该第三待测区A3的轨道机构331、以及设置于该轨道机构331上并藉由驱动装置(图未示)驱动以移动于该轨道机构331上的活动载台332。该活动载台332上载置有所述线扫描摄影机31以及所述第三辅助照明装置32，并藉由该驱动装置驱动以朝一扫描路径W移动，以藉由该线扫描摄影机31拍摄该待测物品It的每一可视平面的影像。

[0098] 所述的线扫描摄影机31包含有单排的感应单元，藉由连续的拍摄将待测物品It表面上的影像回馈至控制计算机(例如Programmable Logic Controller,PLC)，并组成一完整的影像。该线扫描摄影机31例如为运用感光耦合组件(Charge-coupled Device,CCD)或是互补式金属氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor,CMOS)的摄像装置。

[0099] 请一并参阅图3N至图3P，该第三辅助照明装置32提供侧向线准直光至该第三待测区A3。所述的侧向线准直光为平行光，其光路径与该待测物品It的可视平面形成一夹角，使影像中的不平整区域产生相对应的阴影，适合用于检测例如竖纹、刀纹、砂光纹等造成待测物品It表面不平整的瑕疵。

[0100] 该第三辅助照明装置32包含有提供矩形发散光的线数组光源321、以及对应于该线数组光源321设置并将该矩形发散光转换为侧向线准直光的准直透镜322。于较佳的实施例中，该线扫描摄影机31以及该第三辅助照明装置32与该第三待测区A3内的可视平面具有一适当角度。经大量实验的结果，藉由对该第三待测区域A3内该待测物品It的可视平面设定一垂直轴Z，该线扫描摄影机31的机器视觉方向与该垂直轴Z间的夹角θ1介于10°至45°之间时，该第三辅助照明装置32所输出的侧向线准直光的方向与该垂直轴Z间的夹角θ2介于10°至45°之间时，影像中瑕疵的检出率较高。为增加该线扫描摄影机31的进光量，该线扫描摄影机31的机器视觉方向与该垂直轴Z间的夹角θ1跟该第三辅助照明装置32所输出的侧向线准直光的方向与该垂直轴Z间的夹角θ2应大致相同。

[0101] 以下的控制程序，于较佳实施例中可藉由可程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)所完成，惟，本发明亦不排除其它例如中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、可程序化控制器等可完成以下所述控制流程的均等实例。另外，以下所揭示的控制程序中，第一、第二、第三光学检测站10、20、30并非用以界定检测的顺序，仅用以揭示本发明的一较佳实施例，其中的顺序、步骤并非用以限制本发明的申请专利范围，在此先予叙明。请一并参阅图7A-图7H，为本发明第一实施例的操作示意图，如图所示：

[0102] 起始时，首先多轴机械臂40移动至进料区In，拣选对应的待测物品It，并藉由该机臂42上的拾取部41(真空吸附装置)拾取该待测物品It，藉以将该待测物品It移载至第一光学检测站10(见图7A)。

[0103] 接续，于该多轴机械臂40将该待测物品It移动至该第一光学检测站10的第一待测区A1时，该多轴机械臂40将该待测物品It侧面S正对于该第一影像扫描装置11的前方，并使该待测物品It经由箭头A的方向旋转，使该第一影像扫描装置11得以对待测物品It的每一侧面S及圆角R分别取像(见图7B)。

[0104] 于待测物品It侧面的所有可视平面均取像完成后，该多轴机械臂40系将该待测物品It向上翻转，使该待测物品It的底面L正对于该第一影像扫描装置11的前方，并移动该待测物品It相对该第一影像扫描装置11经由S型的路径位移，使该第一影像扫描装置11得以拍摄取得该待测物品It底面每一块分区影像。于取像完成时，顺势将该待测物品It移动至第二光学检测站20，藉以进行第二站的检测(图7C)。

[0105] 于该待测物品It移动至该第二光学检测站20时，该多轴机械臂40使该待测物品It的底面L正对于该第二影像扫描装置21的前方，并移动该待测物品It相对该第二影像扫描装置21经由S型的路径位移，使该第二影像扫描装置21得以拍摄取得该待测物品It底面L每一块分区影像(图7D)。

[0106] 于该待测物品It底面L的每一块分区影像均取像完成后，该多轴机械臂40将该待测物品It向下翻转，将该待测物品It侧面S正对于该第二影像扫描装置21的前方，并使该待测物品经由箭头B的方向旋转，使第二影像扫描装置21得以对待测物品It的每一侧面S分别取像，并于取像完成时，将该待测物品It移动至第三光学检测站30，藉以进行第三站的检测(图7E)。

[0107] 于该待测物品It移动至该第三光学检测站30时，该多轴机械臂40将该待测物品It移动至该第三待侧区A3，并将该待测物品It的侧面S大致正对于该线扫描摄影机31及该第三辅助照明装置32的延伸交会处的平面。接续，藉由该驱动装置驱动该活动载台332，使该活动载台332沿一扫描路径W移动，藉以透过该线扫描摄影机31扫描该待测物品It侧面S的影像(图7F至图7H)。接续，该多轴机械臂40带动该待测物品It沿箭头C的方向旋转，使该待测物品It的另一侧面大致正对于该线扫描摄影机31及该第三辅助照明装置32的延伸交会处的平面，藉由该驱动装置再次驱动该活动载台332，使该活动载台332重复沿该扫描路径W移动，使该线扫描摄影机31扫描该待测物品It另一侧面的影像，并重复上述的步骤，直至待测物品It的四个面均取像完成(图7H)。惟，第三光学检测站30除藉由活动载台332带动该线扫描摄影机31移动的方式外，亦可藉由该多轴机械臂40带动该待测物品It，使该待测物品It相对该线扫描摄影机31移动藉以连续拍摄该待测物品It的侧面影像，所述的实施式样应被包含于本发明的均等式样之中。

[0108] 以下是针对本发明的第二实施例进行说明。本实施例与第一实施例的差异点在于影像扫描装置的配置方式，其余部分相同，不再予以赘述：

[0109] 请参阅图8，为本发明第二实施例之外观示意图，如图所示：

[0110] 于第二实施例中，所述的光学检测设备200包含有多轴机械臂40、移动式影像扫描装置60、第一光学检测站70、第二光学检测站80以及第三光学检测站30。

[0111] 其中，多轴机械臂40及第三光学检测站30的功能与第一实施例相同，于此不再赘述。所述的移动式影像扫描装置60包含有导轨61、设置于该导轨61上并藉由驱动装置(图未示)驱动以移动于该导轨61上的移动载具62、以及设置于该移动载具62上的面扫描摄影机63。该移动载具62可对应的移动至一第一位置及一第二位置。

[0112] 请一并参阅图9A，该第一光学检测站70包含有对应于该第一位置的第一待测区T1、以及设置于该第一位置及该第一待测区T1之间并提供均匀光至该第一待测区T1的第一辅助照明装置71。(所述的第一辅助照明装置71与第一实施例中第一辅助照明装置12的内部结构大致相同，于此不再赘述)。

[0113] 该第二光学检测站80包含有对应于该第二位置的第二待测区T2、以及设置于该第二位置及该第二待测区T2之间并提供平行面同轴光至该第二待测区T2的第二辅助照明装置81。(所述的第二辅助照明装置81与第一实施例中第二辅助照明装置22的内部结构大致相同，于此不再赘述)。

[0114] 基此，该面扫描摄影机63移动至该第一位置时，可透过第一辅助照明装置71对待测物品It打光，藉以拍摄第一组待测物品It的影像；于该面扫描摄影机63移动至第二位置时，可透过第二辅助照明装置81对待测物品It打光，藉以拍摄第二组待测物品It的影像，该面扫描摄影机63可同时为第一光学检测站70及第二光学检测站80所共享。

[0115] 以下的控制程序，于较佳实施例中可藉由可程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)所完成，惟，本发明亦不排除其它例如中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、可程序化控制器等可完成以下所述控制流程的均等形态。有关于本发明第二实施例的控制程序，请一并参阅图9A-图9H，为本发明第二实施例的操作示意图，如图所示：

[0116] 起始时，首先多轴机械臂40移动至进料区In，拣选对应的待测物品It，并藉由该机臂42上的拾取部41(真空吸附装置)拾取该待测物品It，藉以将该待测物品It移载至第一光学检测站70(图9A)。

[0117] 接续，于此程序中，该面扫描摄影机63藉由该移动载具62移动至该第一位置，使该面扫描摄影机63的镜头对正于该第一辅助照明装置71上的分光镜，于该多轴机械臂40将该待测物品It移动至该第一光学检测站70的第一待测区T1时，该多轴机械臂40将该待测物品It侧面S正对于该第一位置的面扫描摄影机63的前方，并使该待测物品It经由箭头A的方向旋转，使该面扫描摄影机63得以对待测物品It的每一侧面S及圆角R分别取像(图9B)。

[0118] 于侧面S及圆角R的影像均取像完成后，该多轴机械臂40将该待测物品It向上翻转，使该待测物品It的底面L正对于该面扫描摄影机63的前方，并移动该待测物品It相对该面扫描摄影机63经由S型的路径位移，使该面扫描摄影机63得以拍摄取得该待测物品It底面L每一块分区影像，并于取像完成时，将该待测物品It移动至第二光学检测站80，藉以进行第二站的检测(图9C)。

[0119] 于该待测物品It移动至该第二光学检测站80的同时，该面扫描摄影机63藉由移动载具62移动至该第二位置，使该面扫描摄影机63的镜头正对于该第二辅助照明装置81上的分光镜。接续，该多轴机械臂40使该待测物品It的底面L正对于该面扫描摄影机63的前方，并移动该待测物品It相对该面扫描摄影机63经由S型的路径位移，使该面扫描摄影机63得以拍摄取得该待测物品It底面L每一块分区影像(图9D)。

[0120] 于底面L的每一块分区影像均取像完成后，该多轴机械臂40将该待测物品It向下翻转，将该待测物品It侧面S正对于该面扫描摄影机63的前方，并使该待测物品It经由箭头B的方向旋转，使面扫描摄影机63得以对待测物品It的每一侧面S及圆角R的可视平面分别取像，并于取像完成时，将该待测物品It移动至第三光学检测站30，藉以进行第三站的检测，于此同时，该面扫描摄影机63藉由移动载具62复归至第一位置(图9E)。

[0121] 于该待测物品It移动至该第三光学检测站30时，该多轴机械臂40将该待测物品It移动至该第三待测区T3，并将该待测物品It的侧面S大致正对于该线扫描摄影机31及该第三辅助照明装置32的延伸交会处的平面。接续藉由该驱动装置驱动该活动载台332，使该活动载台332沿一扫描路径W移动，以透过该线扫描摄影机31扫描该待测物品It侧面S的影像(图9F至图9H)。接续，该多轴机械臂40带动该待测物品It沿箭头C的方向旋转，使该待测物品It的另一侧面大致正对于该线扫描摄影机31及该第三辅助照明装置32的延伸交会处的平面，藉由该驱动装置再次驱动该活动载台332，使该活动载台332重复沿该扫描路径W移动，使该线扫描摄影机31扫描该待测物品It另一侧面的影像，并重复上述的步骤，直至待测物品It的四个面均取像完成(图9H)。惟，第三光学检测站30除藉由活动载台332带动该线扫描摄影机31移动的方式外，亦可藉由该多轴机械臂40带动该待测物品It，使该待测物品It相对该线扫描摄影机31移动藉以连续拍摄该待测物品It的侧面影像，所述的实施式样应被包含于本发明的均等式样之中。

[0122] 综上所述，本发明的光学检测设备可检出待测物品上所有可能出现的难检瑕疵，有效提升瑕疵产品的检出率。本发明的面扫描摄影机可藉由移动载具移动于第一光学检测站及第二光学检测站之间，使该第一光学检测站及该第二光学检测站共享一面扫描摄影机，藉以降低设备的成本。

[0123] 本发明已藉上述较佳具体例进行更详细说明，惟本发明并不限定于上述所举例的实施例，凡在本发明所揭示的技术思想范围内，对该等结构作各种变化及修饰，该等变化及修饰仍属本创作的范围。