TW201405093A - 平整度檢測裝置及其檢測方法 - Google Patents

Abstract

一種平整度檢測裝置，包括一承載平台、一發光模組、一光接收模組、一影像處理模組以及一比對模組。承載平台具有一平面，用以承載一待測物以及供一光線穿透。發光模組配置於承載平台中，並朝平面發出光線。光線由待測物靠近此平面之側邊與此平面間射出而產生一檢測光。光接收模組位於承載平台之一側，用以接收檢測光，並產生一影像訊號。影像處理模組用以處理影像訊號，以量測待測物靠近此平面之側邊與平面間的一間隙高度。比對模組根據間隙高度與一標準值之比對結果，輸出一檢測訊號，以判斷間隙高度是否符合標準。

Description

平整度檢測裝置及其檢測方法

本發明是有關於一種平整度檢測裝置及其檢測方法，且特別是有關於一種以光學影像訊號判斷待測工件之表面平整度的檢測裝置及其檢測方法。

在傳統平整度的檢測方法上，多是利用平台與間隙尺進行人工檢測。其平整度檢測方式過程為：先將待測物放置於一經過驗證之基準平台上，然後操作人員利用標準規格之間隙尺，塞入待測物與平台之間的間隙以檢驗平整度是否合格。但是採用此方式檢測待測物之平整度，受限於間隙尺的最小單位為0.1毫米(100微米)，故其精度一般只能達到0.1毫米，且檢測過程需經由操作人員涉入判斷，因此會有標準不一致之問題。此外，此方式為接觸式之檢測方式，即檢測時待測物的表面需與間隙尺進行接觸，而在檢測過程中，難免發生碰撞與摩擦。如此，平台與間隙尺在長時間使用後其檢測精度必然會下降，並且也可能使待測物的表面產生刮痕，進而影響表面品質。

本發明係有關於一種平整度檢測裝置及其檢測方法，藉由間隙透光影像處理之方式來做為平整度檢測的基準，並透過數值分析來計算待測物之下緣與承載平面之間的間隙高度，以判斷平整度是否合格。

根據本發明之一方面，提出一種平整度檢測裝置，包括一承載平台、一發光模組、一光接收模組、一影像處理模組以及一比對模組。承載平台具有一平面，用以承載一待測物以及供一光線穿透。發光模組配置於承載平台中，用以發出此光線。此光線由待測物靠近此平面之側邊與此平面間射出而產生一檢測光。光接收模組位於承載平台之一側，用以接收檢測光，並產生一影像訊號。影像處理模組用以接收並處理影像訊號，以量測待測物靠近此平面之側邊與平面間的一間隙高度。比對模組根據間隙高度與一標準值之比對結果，輸出一檢測訊號，以判斷間隙高度是否符合標準。

根據本發明之另一方面，提出一種平整度檢測方法，包括下列步驟。將一待測物放置於一承載平台之平面上。使一光線由待測物靠近此平面之側邊與平面間射出而產生一檢測光。對檢測光進行一影像處理，以量測待測物靠近此平面之側邊與平面間的一間隙高度。根據間隙高度與一標準值之比對結果，產生一檢測訊號，以判斷間隙高度是否符合標準。

為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

本實施例之平整度檢測裝置及其檢測方法，係將待測物放置於承載平台上，承載平台內具有發光模組朝待測物投射光線，光線會經由待測物與承載平台間的狹縫中透 出，再由光接收模組接收而產生影像訊號，影像訊號經由影像處理模組處理後，可用以計算待測物之下緣(側邊)與承載平面之間的間隙高度，並以間隙高度與一標準值進行比對。若比對結果顯示間隙高度大於標準值，則判定為不合格，若間隙高度小於標準值，則判定為合格，以做為平整度檢測之依據。本實施例之檢測裝置採用非接觸式量測，不會刮傷待測物，且為準標化自動檢測流程並根據比對結果自動判斷是否符合標準，故能提高精度(可達0.01毫米以下)、效率(檢測時間小於1.5秒/片)及準確率，以節省人力及成本，更能避免人為因素而造成標準不一致的問題。

以下係提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並非用以限縮本發明欲保護之範圍。

第一實施例

請參照第1及2圖，其中第1圖繪示依照本發明一實施例之平整度檢測裝置的方塊示意圖，第2圖繪示一實施例中承載平台之內部示意圖。在第1圖中，平整度檢測裝置100包括一承載平台110、一發光模組120、一光接收模組130、一影像處理模組140以及一比對模組150。承載平台110具有一平面112，用以承載一待測物10以及供一光線L穿透。此平面112包括一透光部，例如是一中空部、透明玻璃或壓克力，其係做為平整度檢測的基準面。承載平台110於平面112下方為一中空本體，用以放置發光模組120，例如為發光二極體陣列或其他發光元件122。 如第2圖所示，例如以多個串聯連接之發光二極體做為發光元件122，環繞於承載平台110的內部，並朝承載平台110的平面112直射發光，或者是朝側壁114發光並藉由反射將光線導向平面112，以使光線在各個方向上均勻發散。此外，藉由四周均勻發散的發光模組120可避免強光/雜光干擾而影響檢測的品質，並可同時在各個檢測方向A~F上進行平整度檢測，以提高效率。

在第1及2圖中，光線L例如是經由直射或反射後朝平面112前進，並穿過平面112而到達待測物10的下緣12。需說明的是，下緣12係指待測物10靠近平面112之側邊，其位於下方，故以方向性定義為「下緣」，並非指特定之側邊。此時，一部分光線會經由待測物10之下緣12與平面112間有狹縫之處射出而產生一檢測光T。檢測光T射出的方向大略平行於平面112。此檢測光T會被配置於檢測方向A~F其中之一上的光接收模組130接收，並產生一影像訊號。光接收模組130例如為一組影像感測器，其數量不限定為1個或多個，可依照實際情況增加或減少，例如6個影像感測器分別設置於不同檢測方向A~F上。

在第1及2圖中，影像處理模組140電性連接或無線連接光接收模組130，用以接收並處理影像訊號，並以間隙光影像處理的方式來量測待測物10的下緣12與平面112間的一間隙高度G。在一實施例中，影像處理模組140接收並處理不同檢測方向之影像訊號。由於各個檢測方向A~F上所得到的檢測數值是不同的，本實施例可透過數值 分析及運算比對來精確地得知各個檢測方向A~F上的間隙高度是否符合標準。數值越大表示間隙高度G越大，數值越小表示間隙高度G越小。

舉例來說，在一實施例中，影像處理模組140可連接至外部的比對模組150或以內建的方式將影像處理模組140與比對模組150整合為一檢測單元132。當間隙高度G大於一預設的標準值時，比對模組150可根據比對結果發出一不合格檢測訊號，倘若間隙高度G小於預設的標準值時，比對模組150可根據比對結果發出一合格檢測訊號。此外，假設各個檢測方向A~F中若有一個或多個間隙高度大於預設的標準值時，比對模組150亦可根據比對結果發出一不合格檢測訊號。

請參照第1圖，除了利用影像處理模組140進行間隙光影像處理之外，本實施例之平整度檢測裝置100更可包括一調光模組160，連接於比對模組150與發光模組120之間，用以調整發光模組120的亮度，以使影像處理模組140能在最適化影像條件下進行處理，以避免在過度曝光或亮度不足的情況下進行檢測。調光機制係將一標準工件做為待測物10，放置在承載平台110上，且在標準工件的下緣12與平面112間的間隙高度為已知的條件下進行，並以已知的間隙高度做為調光時之標準值。

請參照第1及3圖，其中第3圖繪示依照一實施例之調光方法的流程圖。步驟S30為擷取影像，以進行間隙光之影像處理。步驟S32為進行數值分析，以計算待測物10的下緣12與平面112間的間隙高度。步驟S34為輸入一 間隙標準值於步驟S32，以進行步驟S36之運算比對。在步驟S36中，當間隙高度G與標準值之間的誤差值相對於標準值小於一比值(例如小於1%)時，則判定發光模組120之亮度在理想狀態下，如步驟S38。反之，倘若間隙高度G與標準值之間的誤差值相對於標準值大於或等於一比值(例如大於1%)時，則進行步驟S40之調整亮度，並於調整亮度後，進行步驟S42之重新擷取影像。上述步驟S32、S36、S40、S42之循環可進行一次或多次，直到發光模組120之亮度在理想狀態下為止。

接著，請參照第4及5圖，其中第4圖繪示依照本發明一實施例之間隙光影像處理方法的流程圖，第5圖繪示間隙光影像的放大示意圖。步驟S50為擷取間隙光影像，步驟S52係根據影像訊號中代表間隙高度的一亮紋訊號M，搜尋亮紋訊號M的下緣以做為一下方基準線S1。此下方基準線S1也就是對應第1圖中承載平台110之平面112的第一邊緣所形成之參考線。步驟S53係決定第一個畫素位置，例如P1，以開始進行數值運算。步驟S54係沿著垂直基準線S1的方向找出與亮紋訊號M的上緣(也就是對應於靠近平面112之下緣12的第二邊緣)相交的一座標點，例如(X1,Y1)。步驟S55為計算座標點與基準線S1之間的距離做為第一間隙高度G1。步驟S56係決定下一個畫素位置，例如P2、P3，並回到步驟S54，重複步驟S54與步驟S55至少一次，以找出對應的座標點，例如(X2,Y2)、(X3,Y3)，並計算各個座標點與基準線S1之間的距離，以做為第二間隙高度G2與第三間隙高度G3，直 到完成一區間內多個座標點的量測為止，以計算區間的平均間隙高度。假設以10~30個畫素為一個區間單位，先計算一座標點到基準線S1之間的距離，再於基準線S1移動1~3個畫素，以計算另一個座標點到基準線S1之間的距離。待完成多個座標點的量測之後，計算此些座標點與基準線S1的平均距離。依此類推，待完成整個亮紋的量測之後，進行步驟S58，判斷距離是否符合設定值。舉例來說，判斷最小間隙高度是否小於標準值、判斷各個間隙高度是否分別小於標準值或判斷各區間之間隙高度平均值是否小於標準值。在一實施例中，若判斷的距離大於標準值，則判定為不合格，反之，倘若判斷的距離小於標準值，則判定為合格。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧待測物

12‧‧‧下緣(靠近平面之側邊)

100‧‧‧平整度檢測裝置

110‧‧‧承載平台

112‧‧‧平面

114‧‧‧側壁

120‧‧‧發光模組

122‧‧‧發光元件

130‧‧‧光接收模組

132‧‧‧檢測單元

140‧‧‧影像處理模組

150‧‧‧比對模組

160‧‧‧調光模組

A~F‧‧‧檢測方向

L‧‧‧光線

M‧‧‧亮紋訊號

S1‧‧‧基準線

T‧‧‧檢測光

P1、P2、P3‧‧‧畫素位置

G、G1、G2、G3‧‧‧間隙高度

(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)‧‧‧座標點

第1圖繪示依照本發明一實施例之平整度檢測裝置的方塊示意圖。

第2圖繪示一實施例中承載平台之內部示意圖。

第3圖繪示依照一實施例之調光方法的流程圖。

第4圖繪示依照本發明一實施例之間隙光影像處理 方法的流程圖。

第5圖繪示間隙光影像的放大示意圖。

10‧‧‧待測物

12‧‧‧下緣

100‧‧‧平整度檢測裝置

110‧‧‧承載平台

112‧‧‧平面

120‧‧‧發光模組

122‧‧‧發光元件

130‧‧‧光接收模組

132‧‧‧檢測單元

140‧‧‧影像處理模組

150‧‧‧比對模組

160‧‧‧調光模組

L‧‧‧光線

T‧‧‧檢測光

G‧‧‧間隙高度

Claims (16)

1. 一種平整度檢測裝置，包括：一承載平台，具有一平面，用以承載一待測物以及供一光線穿透；一發光模組，配置於該承載平台中，用以發出該光線，該光線由該待測物靠近該平面之側邊與該平面間射出而產生一檢測光；一光接收模組，位於該承載平台之一側，用以接收該檢測光，並產生一影像訊號；以及一影像處理模組，用以接收並處理該影像訊號，以量測該待測物靠近該平面之側邊與該平面間的一間隙高度，該影像處理模組連接一比對模組，該比對模組根據該間隙高度與一標準值之比對結果，輸出一檢測訊號，以判斷該間隙高度是否符合標準。
2. 如申請專利範圍第1項所述之平整度檢測裝置，其中該待測物靠近該平面之側邊為該待測物之下緣。
3. 如申請專利範圍第1項所述之平整度檢測裝置，其中該光接收模組接收該檢測光的方向大略平行於該平面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之平整度檢測裝置，更包括一調光模組，連接於該比對模組與該發光模組之間，用以調整該發光模組的亮度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之平整度檢測裝置，其中當該待測物靠近該平面之側邊與該平面間的該間隙 高度為一已知的間隙高度時，以該已知的間隙高度做為該標準值，且該調光模組根據該間隙高度與該標準值之間的誤差值，調整該發光模組的亮度。
6. 如申請專利範圍第1項所述之平整度檢測裝置，其中該影像處理模組根據該影像訊號中代表該間隙高度的一亮紋訊號，搜尋該亮紋訊號對應該平面的第一邊緣以做為一基準線，再沿著垂直該基準線的方向找出與該亮紋訊號對應該側邊的第二邊緣相交的一座標點，並計算該座標點與該基準線之間的距離做為該間隙高度。
7. 如申請專利範圍第6項所述之平整度檢測裝置，其中該亮紋訊號對應該平面的第一邊緣為該亮紋訊號之下緣，該亮紋訊號對應該側邊的第二邊緣為該亮紋訊號之上緣。
8. 如申請專利範圍第6項所述之平整度檢測裝置，其中該影像處理模組根據一區間中複數個座標點與該基準線之間的距離，計算該區間的平均間隙高度。
9. 如申請專利範圍第1項所述之平整度檢測裝置，其中該發光模組包括複數個發光元件，該些發光元件環繞於該承載平台的內部，並朝該承載平台的該平面直射發光，或者是朝側壁發光並藉由反射將光線導向該平面。
10. 一種平整度檢測方法，包括：將一待測物放置於一承載平台之平面上；使一光線由該待測物靠近該平面之側邊與該平面間 射出而產生一檢測光；對該檢測光進行一影像處理，以量測該待測物靠近該平面之側邊與該平面間的一間隙高度；以及根據該間隙高度與一標準值之比對結果，產生一檢測訊號，以判斷該間隙高度是否符合標準。
11. 如申請專利範圍第10項所述之平整度檢測方法，其中該待測物靠近該平面之側邊為該待測物之下緣。
12. 如申請專利範圍第10項所述之平整度檢測方法，其中該檢測光射出的方向大略平行於該平面。
13. 如申請專利範圍第10項所述之平整度檢測方法，其中當該待測物靠近該平面之側邊與該平面間的該間隙高度為一已知的間隙高度時，更包括以該已知的間隙高度做為該標準值，並根據該間隙高度與該標準值之間的一誤差值，調整該檢測光的亮度。
14. 如申請專利範圍第10項所述之平整度檢測方法，其中進行該影像處理包括根據一影像訊號中代表該間隙高度的一亮紋訊號，搜尋該亮紋訊號對應該平面的第一邊緣以做為一基準線，再沿著垂直該基準線的方向找出與該亮紋訊號對應該側邊的第二邊緣相交的一座標點，以計算該座標點與該基準線之間的距離做為該間隙高度。
15. 如申請專利範圍第14項所述之平整度檢測方法，其中該亮紋訊號對應該平面的第一邊緣為該亮紋訊號之下緣，該亮紋訊號對應該側邊的第二邊緣為該亮紋訊號之上緣。
16. 如申請專利範圍第14項所述之平整度檢測方 法，其中進行該影像處理包括根據一區間中複數個座標點與該基準線之間的距離，計算該區間的平均間隙高度。