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TWI490471B - 非破壞性的複合材料檢測裝置及其檢測方法 - Google Patents

非破壞性的複合材料檢測裝置及其檢測方法 Download PDF

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TWI490471B
TWI490471B TW102103143A TW102103143A TWI490471B TW I490471 B TWI490471 B TW I490471B TW 102103143 A TW102103143 A TW 102103143A TW 102103143 A TW102103143 A TW 102103143A TW I490471 B TWI490471 B TW I490471B
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Hao Ming Hsiao
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Univ Nat Taiwan
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Description

非破壞性的複合材料檢測裝置及其檢測方法
本發明乃是關於一種檢測裝置，特別是指一種非破壞性的複合材料檢測裝置，可用於檢測複合材料的韌化強度與纖維配置方向。
現有科技已發展出一種包括基材及強化材(Reinforcement)的複合材料。強化材例如是碳纖維或玻璃纖維等強化纖維，主要是使成品具有高剛性及高強度。基材之功能則用來賦型，並保護強化材以免直接機械性接觸而導致表面被磨損。
上述以強化纖維來提供剛性及強度的複合材料，特別是以碳纖維強化的複合材料，具有質量輕，單位重量的強度與剛性高、耐天候、耐腐蝕、耐疲勞等特性，因此被廣泛應用於各個領域中。
此外，近年來由於油價上漲，有些交通工具已採用複合材料來製造，例如：飛機，以減輕交通工具的重量而減少汽油消耗。基於上述理由，在航太工業中，飛機的機身，包括機翼及尾翼等主要結構，應用複合材料的比例大幅增加。然而，飛機在起飛與降落時承受複雜的應力變化，在飛行中，飛機處於嚴苛的環境下，因此對於飛機所使用的複合材料，要求也變得特別嚴格。
據此，應用於航太的複合材料通常是由多層纖維材料層堆疊而形成。不過這些纖維材料層的纖維配置方向不一定相同，其中每一纖維材料層具有相同的配置方向，以提供複合材料在特定方向的強度。除此之外，有些複合材料還添加許多韌化微粒，這些 韌化微粒基本上分布在兩相鄰的纖維材料層之間，並提供複合材料韌性，以防止複合材料中疲勞裂縫的擴展。由於，韌化微粒的尺寸大小與分布狀態，和複合材料的韌化強度(Fracture Toughness,GIC )與撞擊後抗壓強度(Compression After Impact,CAI)習習相關，在製作上述複合材料過程中，需要被精確地控制。
關於上述複合材料的檢測，目前多採用破壞性的光學檢測。比如，先將待測複合材料切片，以製備多片試片。之後利用光學顯微鏡或掃描式電子顯微鏡來進行檢測。然而，前述檢測的方式僅能檢測複合材料局部的橫截面結構，無法得知韌化微粒在複合材料層板表面分布的情況。也就是說，目前的檢測大致上難以觀察韌化微粒的分布狀態以預測複合材料的韌化強度與撞擊後抗壓強度。另一方法是進行破壞性的機械測試，然而以上幾種方法均曠日費時且所費不貲，無法及時提供資訊給生產線作快速因應，有可能造成產品不符合規格而大量增加成本。
本發明實施例在於提供一種非破壞性的複合材料檢測裝置，適用於檢測一複合材料，複合材料表層具有多條纖維及多個韌化微粒，其中纖維具有一纖維配置方向，韌化微粒則分佈於該些纖維上。複合材料檢測裝置包括一第一光源模組及一立體顯微攝影模組。第一光源模組用以產生第一光線投射於複合材料表面之一待測區域，其中第一光線為偏振光，偏振光具有一偏振方向。其中偏振方向與纖維配置方向同向或交錯。立體顯微攝影模組用以擷取待測區域的反射光以輸出檢測影像。當偏振方向與纖維配置方向平行時，檢測影像為一明場影像，而明場影像顯示複合材料表面待測區域內纖維配置方向與韌化微粒分布狀態。當偏振方向與纖維配置方向垂直時，檢測影像為一暗場影像。而暗場影像可用於韌化微粒分布的影像分析，以預測複合材料韌化強度。
本發明另一實施例在於提供一種非破壞性的複合材料檢測裝 置，適用於檢測上述的複合材料。複合材料檢測裝置包括一光源模組、一調整機構及一立體顯微攝影模組。光源模組用以產生一光線，光線為一非極化光。調整機構連接於光源模組，用以調整光線對複合材料表面的入射角度及入射方向，其中入射角度為布魯斯特角(Brewster’s angle)。立體顯微攝影模組用以擷取待測區域的一反射光以輸出檢測影像。其中，當調整機構調整光線對待測區域的入射方向，使反射光的偏振方向與複合材料的纖維配置方向平行時，檢測影像為一明場影像，而明場影像顯示纖維配置方向與韌化微粒分布狀態。當調整機構調整光線對待測區域的入射方向，使反射光的偏振方向與纖維配置方向垂直時，檢測影像為一暗場影像。暗場影像可用於韌化微粒分布的影像分析，以預測複合材料韌化強度。
本發明實施例另提供一種非破壞性的複合材料檢測方法，適用於檢測上述複合材料。上述檢測方法包括下列步驟：提供第一光源模組，以產生第一光線，其中第一光線以預定入射角度及入射方向入射複合材料的待測區域，第一光線為一偏振光；提供一立體顯微攝影模組，以擷取待測區域的反射光，並輸出檢測影像；調整第一光線的偏振方向、入射角度或入射方向，直至立體顯微攝影模組輸出的檢測影像為明場影像；分析明場影像，以得知複合材料的纖維配置方向與韌化微粒分布狀態；調整第一光線的偏振方向、入射角度或入射方向，直至立體顯微攝影模組輸出的檢測影像為一暗場影像；分析暗場影像，以得知分佈於複合材料表層多個韌化微粒分佈性質的參數。
基於上述，本發明實施例的非破壞性的複合材料檢測裝置是使用非破壞性的光學檢測技術，因此可於生產線上直接對複合材料進行檢測。並且，可得知複合材料表層纖維的配置方向，或者韌化微粒的分布狀態。
為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、 方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
1‧‧‧複合材料檢測裝置
110‧‧‧第一光源模組
120‧‧‧第二光源模組
130‧‧‧立體顯微攝影模組
140‧‧‧調整機構
150‧‧‧處理模組
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
R‧‧‧反射光
5‧‧‧複合材料
500‧‧‧待測區域
F‧‧‧纖維配置方向
141‧‧‧環型架
142‧‧‧轉動元件
1420‧‧‧旋轉刻度
S1、S2、SA、SB‧‧‧位置
143a、143b‧‧‧升降元件
144a、144b‧‧‧角度調節定位元件
θ a、θ b‧‧‧入射角度
131‧‧‧鏡筒
132‧‧‧光學透鏡組
160‧‧‧定位組件
161‧‧‧定位柱
151‧‧‧處理單元
152‧‧‧顯示單元
153‧‧‧控制單元
51‧‧‧纖維材料
50‧‧‧韌化微粒
111‧‧‧第一光源
112‧‧‧偏光器
113‧‧‧偏振調整元件
L‧‧‧初始光
L'‧‧‧偏振光
P1、P2、P‧‧‧偏振方向
1300‧‧‧檢測影像
S400~S407‧‧‧檢測步驟
圖1顯示本發明實施例的非破壞性的複合材料檢測裝置之立體圖。
圖2A 顯示本發明實施例的第一光源模組投射第一光線至待測區域之示意圖。
圖2B 顯示在圖2A的情況下，立體顯微攝影模組所輸出的檢測影像。
圖2C顯示本發明實施例的第一光源模組投射第一光線至待測區域之示意圖。
圖2D顯示在圖2C的情況下，立體顯微攝影模組所輸出的檢測影像。
圖3顯示第一光源模組及第二光源模組在不同位置照射複合材料表面的俯視示意圖。
圖4 顯示本發明實施例的非破壞性的複合材料檢測方法的流程圖
請參考圖1。圖1為本發明實施例的非破壞性的複合材料檢測裝置。複合材料檢測裝置1適用於檢測複合材料5。複合材料5由連續相的基體和被基體包容的纖維材組成。上述的複合材料5可以是疊層複合材料、連續纖維複合材料、顆粒複合材料或短纖維複合材料。本發明實施例中，複合材料5可為疊層或單層的複合材料或預浸材，複合材料5表層的纖維具有一纖維配置方向F，並且有許多韌化微粒分布於複合材料表面的纖維上。。
複合材料檢測裝置1包括第一光源模組110、第二光源模組 120、立體顯微攝影模組130、調整機構140及處理模組150。第一光源模組110及第二光源模組120分別用以產生第一光線L1及第二光線L2，其中第一光線L1與第二光線L2投射於複合材料5同一個待測區域500，並且第一光線L1和第二光線L2皆為偏振光。此外，第一光線L1和第二光線L2具有相同的偏振方向。
當第一光線L1及第二光線L2投射至待測區域500後，立體顯微攝影模組130則用以擷取待測區域500的反射光R，以輸出檢測影像，詳細說明如下。
請參照圖2A至2D。圖2A及2C顯示本發明實施例的第一光源模組投射第一光線至待測區域之示意圖。圖2B顯示在圖2A的情況下，立體顯微攝影模組所輸出的檢測影像。而圖2D顯示在圖2C的情況下，立體顯微攝影模組所輸出的檢測影像。
圖2A中，第一光源模組110包括第一光源111、偏光器112及偏振調整元件113。而第二光源模組120所包含之元件和第一光源模組110大致上相同。第一光源111例如是雷射光源或光纖光源，用以產生初始光L，而初始光L為一非極化光。
偏光器112設置於第一光源111的出光面，並位於光線通過的路徑上，用以極化初始光L。也就是說，初始光L由第一光源111出射後，經偏光器112極化後成為偏振光L’。在本實施例中，偏光器112為一線偏光器，使偏振光L’為線偏振光。
偏振調整元件113為選擇性元件，用以控制由偏光器112出射的偏振光L’之偏振方向，而產生具有特定偏振方向的第一光線L1。在一實施例中，偏振調整元件113例如是能利用磁場來旋轉偏振方向的偏振磁旋光元件(magnetic polarization rotator)，例如法拉第旋光鏡(Faraday rotator)。並且，偏振調整元件113設置於偏光器112的出光面，且位於偏振光L’通過的路徑上。在另一實施例中，偏振調整元件113亦可以是旋轉元件(圖未示)，旋轉元件連接於偏光器112，用以使偏光器112旋轉，來改變第一光線L1 的偏振方向。
如圖2A所示，第一光源模組110產生的第一光線L1具有一偏振方向P1。請配合參照圖2B，當偏振方向P1正好和複合材料5表層的纖維配置方向F同向時，立體顯微攝影模組130所輸出的檢測影像1300為明場影像。圖2B中的明場影像清楚顯示了複合材料表層多條纖維51以及多個韌化微粒50的影像。也就是說，當第一光線的偏振方向與複合材料5表層的纖維配置方向F同向時，利用立體顯微攝影模組130所拍攝到的檢測影像1300，實質上就是複合材料表面的影像。
詳細而言，因為複合材料5表層的平行纖維51具有類似偏振片的效果。當第一光線L1的偏振方向P1和纖維配置方向F大致上平行時，第一光線L1入射到複合材料5表面中大部分的光可再被複合材料5表層的纖維51反射出來，而不會被複合材料5表層的纖維51所吸收。被纖維51所反射的光由立體顯微攝影模組130擷取，立體顯微攝影模組130可輸出複合材料5表面的明場影像。
相反地，若偏振調整元件113使第一光線L1的偏振方向P1旋轉大約90度，而改變為偏振方向P2，如圖2C所示。在這樣的情況下，第一光線L1的偏振方向P2和複合材料5表層的纖維配置方向F交錯或大致上垂直，則立體顯微攝影模組130所輸出的檢測影像1300即為一暗場影像，如圖2D所示。
具體而言，當第一光線L1的偏振方向P2和纖維配置方向F大致上垂直時，第一光線L1入射到複合材料5表面的待測區域500時，大部分的光會被複合材料5表層的纖維51所吸收，無法反射至立體顯微攝影模組130，因此在暗場影像中無法看到複合材料5表層的纖維51。然而，分布於複合材料5表面的韌化微粒50仍可反射第一光線L1，而被立體顯微攝影模組130擷取成像。因此，在圖2D所顯示的暗場影像中，可呈現韌化微粒50所形成的亮點。所以可由圖2D分析出韌化微粒50分布的狀態，包括韌化 微粒50的尺寸大小及分布的密度/均勻度等等。
也就是說，由立體顯微攝影模組130所輸出的檢測影像，即可得知複合材料5的多種資訊。當檢測影像為明場影像時，代表纖維配置方向F與第一光線L1(及第二光線L2)的偏振方向同向。因此，可由明場影像及第一光線L1的偏振方向來推知複合材料5表層的纖維配置方向F。而當檢測影像為一暗場影像時，第一光線L1(及第二光線L2)的偏振方向與纖維配置方向F垂直。暗場影像難以顯示纖維51的影像，但卻能顯示韌化微粒50影像，所以由暗場影像，可測量韌化微粒50的尺寸大小及分布密度/均勻度。
在前述實施例中，主要是利用偏振調整元件113改變第一光線L1及第二光線L2的偏振方向，來檢測複合材料5表層的纖維配置方向F或韌化微粒50分布的資訊。但在另一實施例中，利用調整機構140調整第一光線L1及第二光線L2對複合材料5表面的入射方向，亦可達到本發明之目的。
調整機構140連接於第一光源模組110及第二光源模組120，用以調整第一光線L1及第二光線L2對複合材料5表面的入射角度或入射方向。請再參照圖1。本發明實施例的調整機構140包括環型架141及轉動元件142，用以調整第一光線L1及第二光線L2對待測區域500的入射方向。
環型架141套設於立體顯微攝影模組130，並且第一光源模組110及第二光源模組120架設於環型架141。本實施例中，第一光源模組110及第二光源模組120是相對而設。轉動元件142連接於環型架141，使環型架141可相對於立體顯微攝影模組130而旋轉。當環型架141旋轉時，第一光源模組110及第二光源模組120繞立體顯微攝影模組130的中心軸而旋轉。請配合參照圖3。圖3顯示第一光源模組110及第二光源模組120在不同位置照射複合材料表面的俯視示意圖。也就是說，若以球座標系統定義，第一光源模組110及第二光源模組120的經度位置將隨環型架141轉 動而變化，進而改變第一光線L1及第二光線L2的入射方向。此外，在本實施例中，轉動元件142上可設有旋轉刻度1420。由於第一光線L1及第二光線L2的偏振方向是隨第一光源模組110及第二光源模組120的經度座標而改變，因此，由旋轉刻度1420所標示第一光源模組110及第二光源模組120的經度座標，可得知第一光線L1及第二光線L2在不同經度座標的偏振方向。
圖3並顯示第一光源模組110及第二光源模組120在位置S1時，第一光線L1及第二光線L2入射複合材料表面時的偏振方向P和纖維配置方向F大致上同向。在這樣的情況下，立體顯微攝影模組130輸出的檢測影像為類似圖2B所示的明場影像。
當第一光源模組110及第二光源模組120由位置S1旋轉約90度至位置S2時，第一光線L1及第二光線L2入射複合材料表面時的偏振方向P也變為和纖維配置方向F大致上垂直。此時，立體顯微攝影模組130所輸出的檢測影像為類似圖2D所示的暗場影像。
請再參照圖1，本實施例中，調整機構140更包括一對升降元件143a、143b及一對角度調節定位元件144a、144b。本實施例中，升降元件143a連接第一光源模組110，另一升降元件143b連接於第二光源模組120，其中第一光源模組110及第二光源模組120分別以升降元件143a及143b架設於環型架141。升降元件143a及143b用以分別控制第一光源模組110及第二光源模組120靠近或遠離複合材料5表面。本實施例中，升降元件143a及143b是分別提供第一光源模組110及第二光源模組120在Z方向的自由度。
角度調節定位元件144a連接於升降元件143a及第一光源模組110之間，以配合第一光源模組110的升降而調整第一光線L1的入射角度。另一個角度調節定位元件144b則配合第二光源模組120的升降，調節第二光線L2的入射角度。如圖1所示，第一光源模組110(及第二光源模組120)在位置SA時，第一光線L1(及第 二光線L2)於待測區域500的入射角度為θ a。當以升降元件143a(143b)將第一光源模組110(第二光源模組120)下降至位置SB時，角度調節定位元件144a(144b)同時將第一光線L1(及第二光線L2)入射待測區域500的角度調小，使入射角度θ b小於入射角度θ a。這可確保不論第一光源模組110及第二光源模組120在Z方向的位置如何改變，第一光線L1及第二光線L2仍可投射於同一待測區域500。
立體顯微攝影模組130包含一鏡筒131及一光學透鏡組132，其中光學透鏡組132容置於鏡筒131內。本發明實施例的複合材料檢測裝置1更包括一定位組件160，定位組件160為選擇性元件。定位組件160固定於鏡筒131外側，並具有至少一定位柱161。定位柱161凸出於鏡筒131的底面。定位組件160可輔助立體顯微攝影模組130，更快速地對複合材料5表面進行檢測。
詳細而言，當定位柱161的底端面抵靠複合材料5表面，並且第一光源模組110及第二光源模組120分別投射第一光線L1及第二光線L2於待測區域500時，定位柱161底端面和待測區域500形成同一平面，並且待測區域500就正好位於光學透鏡組132的景深內。當立體顯微攝影模組130拍攝複合材料5表面多個待測區域的影像時，不需要再一一調整待測區域500和立體顯微攝影模組130之間的距離，只需微調光學透鏡組132的焦距，即可拍攝影像。
在本發明另一實施例中，第一光源模組110及第二光源模組120所產生的第一光線L1及第二光線L2是一非極化光。當立體顯微攝影模組130欲擷取複合材料5的待測區域500影像時，利用轉動元件142轉動環型架141，調整第一光源模組110及第二光源模組120的經度位置，進而調整第一光線L1及第二光線L2對待測區域500的入射方向。並利用角度調節定位元件144a、144b調整第一光線L1及第二光線L2對複合材料表面的入射角度，使 入射角度等於布魯斯特角(Brewster’s angle)。在一實施例中，第一光線L1及第二光線L2對複合材料5表面的入射角度約30度至60度。
眾所皆知，當非極化光線以布魯斯特角入射一介質時，反射光及折射光皆為偏振光。在本實施例中，當調整機構140調整第一光線L1及第二光線L2對待測區域500的入射方向，使反射光R的偏振方向與纖維配置方向F平行時，立體顯微攝影模組130輸出的檢測影像為明場影像。當調整機構140調整第一光線L1及第二光線L2對待測區域500的入射方向，使反射光R的偏振方向與纖維配置方向F垂直時，檢測影像為暗場影像。
處理模組150包括處理單元151、顯示單元152及控制單元153，其中處理單元151例如是一處理器。處理單元151耦接於立體顯微攝影模組130、第一光源模組110、第二光源模組120或調整機構140。處理單元151用以接收立體顯微攝影模組130所擷取的影像資料以進行處理，藉此取得對應複合材料5表層的纖維配置方向F，或複合材料5表面韌化微粒的分布性質(大小、密度、均勻度等)。處理單元151並儲存韌化微粒分布性質和複合材料韌化強度(GIC )之間的關係曲線，以及韌化微粒分布性質和複合材料撞擊後抗壓強度(CAI)的關係曲線。當處理單元151分析出韌化微粒的分布性質後，比對上述的關係曲線，即可預測複合材料韌化強度及撞擊後的抗壓強度。
顯示單元152耦接於處理單元151，並用以將處理單元151的信號轉換為拍攝者可視的影像，並顯示對應於纖維配置方向或表面韌化微粒分布性質的參數。控制單元153耦接處理單元151，用以接收拍攝者輸入的指令。如此，透過處理單元151對第一光源模組110、第二光源模組120、或調整機構140進行操作，能調整第一光線L1(或第二光線L2)的入射角度、入射方向或偏振方向。
請參照圖4。圖4顯示本發明實施例的非破壞性的複合材料檢 測方法的流程圖。
首先，於步驟S400中，提供第一光源模組，以產生第一光線入射複合材料的待測區域。在本發明實施例中，第一光線為偏振光，並具有一偏振方向。並且，第一光線是以預設的入射角度及入射方向入射於待測區域。
於步驟S401中，提供立體顯微攝影模組，以擷取待測區域的反射光，並輸出檢測影像。
於步驟S402中，調整第一光線的偏振方向、入射角度或入射方向，直至立體顯微攝影模組輸出的檢測影像為一明場影像。
在本發明實施例中，可利用前述的複合材料檢測裝置1來進行檢測，並可轉動元件142及環型架141來調整第一光線L1的入射方向，或者是利用第一光源模組110中的偏振調整元件113來調整第一光線L1的偏振方向。
在一實施例中，固定第一光線的偏振方向，而僅改變第一光線的入射方向，且每轉動一預定角度，例如：10度，即以立體顯微攝影模組拍攝影像，直到立體顯微攝影模組輸出明場影像。由第一光源模組的經度座標，可推得第一光線的偏振方向。
另一實施例中，則固定第一光線的入射方向，而以偏振調整元件113調整第一光線L1的偏振方向，直到立體顯微攝影模組輸出明場影像。
接著於步驟S403中，分析明場影像，以得知複合材料表層的纖維配置方向。如前所述，當立體顯微攝影模組輸出明場影像時，複合材料表層的纖維配置方向和第一光線的偏振方向大致上同向。明場影像除了顯示纖維配置方向之外，也可顯示韌化微粒的分布狀態。
於步驟S404中，調整第一光線的偏振方向、入射角度或入射方向，直至立體顯微攝影模組輸出的檢測影像為一暗場影像。
於步驟S405中，分析暗場影像，以得知韌化微粒分佈性質參 數。如前所述，當立體顯微攝影模組輸出暗場影像時，代表複合材料表層的纖維配置方向和第一光線的偏振方向大致上垂直。這是因為第一光線會被複合材料表層的纖維所吸收，而僅被韌化微粒所反射，所以在暗場影像中，僅能觀測到韌化微粒所形成的亮點，有利於分析韌化微粒分佈性質的參數。
在本發明實施例中，複合材料的檢測方法還包括於步驟S406中，建立韌化微粒分佈性質參數和複合材料韌化強度(GIC )的第一關係曲線，以及建立韌化微粒分佈性質參數和複合材料撞擊後抗壓強度(CAI)的第二關係曲線。
於步驟S407中，將步驟S405所得韌化微粒分佈性質的參數，比對第一關係曲線及第二關係曲線，以分別得到複合材料韌化強度及撞擊後抗壓強度的預測值。綜上所述，本發明非破壞性的複合材料檢測裝置可對複合材料進行非破壞性的檢測，所以不需要額外製作試片。因此，可簡化檢測流程，並縮短檢測時間。另外，本發明之非破壞性的複合材料檢測裝置可用來監測在生產線上的複合材料表層之纖維配置方向，以及韌化微粒的分布情形，並可配合複合材料機械測試，將製程參數最佳化。
以上所述僅為本發明的實施例，其並非用以限定本發明的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍為本發明的專利保護範圍內。
1‧‧‧複合材料檢測裝置
110‧‧‧第一光源模組
120‧‧‧第二光源模組
130‧‧‧立體顯微攝影模組
140‧‧‧調整機構
150‧‧‧處理模組
L1‧‧‧第一光線
L2‧‧‧第二光線
R‧‧‧反射光
5‧‧‧複合材料
500‧‧‧待測區域
F‧‧‧纖維配置方向
141‧‧‧環型架
142‧‧‧轉動元件
1420‧‧‧旋轉刻度
SA、SB‧‧‧位置
143a、143b‧‧‧升降元件
144a、144b‧‧‧角度調節定位元件
θ a、θ b‧‧‧入射角度
131‧‧‧鏡筒
132‧‧‧光學透鏡組
160‧‧‧定位組件
161‧‧‧定位柱
151‧‧‧處理單元
152‧‧‧顯示單元
153‧‧‧控制單元

Claims (15)

  1. 一種非破壞性的複合材料檢測裝置，適用於檢測一複合材料，該複合材料表層具有多條纖維及多個韌化微粒，其中該些纖維具有一纖維配置方向，該些韌化微粒分佈於該些纖維上，該複合材料檢測裝置包括：一第一光源模組，用以產生一第一光線投射於該複合材料表面之一待測區域，其中該第一光線為一偏振光，該偏振光具有一偏振方向；以及一立體顯微攝影模組，用以擷取該待測區域的反射光以輸出一檢測影像；當該偏振方向與該纖維配置方向平行時，該檢測影像為一明場影像，該明場影像顯示該纖維配置方向與該些韌化微粒分布狀態；當該偏振方向與該纖維配置方向垂直時，該檢測影像為一暗場影像，該暗場影像用於該些韌化微粒分布的影像分析，以預測該複合材料的韌化強度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的複合材料檢測裝置，其中該第一光源模組包括：一第一光源，用以產生一初始光，該初始光為一非極化光；以及一偏光器，設置於該第一光源的出光面，用以極化該初始光，而產生該偏振光。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的複合材料檢測裝置，其中該偏光器為一線偏光器，使該偏振光為一線偏振光。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的複合材料檢測裝置，其中該第一光源模組更包括一偏振調整元件，該偏振調整元件用以調整該偏振方向。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的複合材料檢測裝置，其中該偏振調整元件為一偏振磁光元件，設置於該偏光器的出光面，並位於 該偏振光的傳遞路徑上。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的複合材料檢測裝置，其中該偏振調整元件為一旋轉元件，該旋轉元件連接於該偏光器，使該偏光器旋轉而調整該偏振方向。
  7. 如申請專利範圍第1或2項所述的複合材料檢測裝置，更包括一調整機構，該調整機構連接於該第一光源模組，用以調整該第一光線對該複合材料表面的一入射角度或一入射方向。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的複合材料檢測裝置，其中該調整機構更包括：一環型架，該環型架套設於該立體顯微攝影模組，並且該第一光源模組連接於該環型架；及一轉動元件，連接於該環型架，使該環型架相對於該立體顯微攝影模組而旋轉，以調整該入射方向。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的複合材料檢測裝置，其中該調整機構更包括：一升降元件，該升降元件連接該第一光源模組，以控制該第一光源模組靠近或遠離該複合材料表面；及一角度調節定位元件，連接於該升降元件及該第一光源模組，以配合該第一光源模組的升降而調整該第一光線的該入射角度。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的複合材料檢測裝置，更包括一處理模組，該處理模組包括：一處理單元，耦接於該立體顯微攝影模組、該第一光源模組及該調整機構，該處理單元用以擷取該檢測影像以進行影像處理，藉此取得對應該複合材料的該纖維配置方向，或該複合材料表面的該些韌化微粒的分布性質；一顯示單元，耦接於該處理單元，用以顯示對應於該纖維配置方向或該表面韌化微粒分布性質的參數；以及一控制單元，耦接於該處理單元，以透過該處理單元對該第一 光源模組或該調整機構進行操作，以調整該第一光線的該入射角度、該入射方向或該偏振方向。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的複合材料檢測裝置，更包括一第二光源模組，用以產生一第二光線，其中該第二光線具有和該第一光線相同的該偏振方向，並且該第一光線與該第二光線投射至相同的該待測區域。
  12. 如申請專利範圍第1項所述的複合材料檢測裝置，更包括一定位組件，其中該立體顯微攝影模組至少包括：一鏡筒；一光學透鏡組，設置於該鏡筒內；其中該定位組件固定於該鏡筒外側，該定位組件具有至少一定位柱，該定位柱凸出於該鏡筒底面；當該定位柱的一底端面抵靠該複合材料表面，並且該第一光源模組投射該第一光線於該待測區域時，該底端面和該待測區域形成同一平面，並且該待測區域位於該光學透鏡組的景深內。
  13. 一種非破壞性的複合材料檢測裝置，適用於檢測一複合材料，該複合材料表層具有多條纖維及多個韌化微粒，其中該些纖維具有一纖維配置方向，該些韌化微粒分佈於該些纖維上，該複合材料檢測裝置包括：一光源模組，用以產生一光線投射於該複合材料表面之一待測區域，該光線為一非極化光；一調整機構，該調整機構連接於該光源模組，用以調整該光線對該複合材料表面的一入射角度及一入射方向，其中該入射角度為布魯斯特角；以及一立體顯微攝影模組，用以擷取該待測區域的一反射光以輸出一檢測影像；其中，當該調整機構調整該光線對該待測區域該入射方向，使該反射光的一偏振方向與該纖維配置方向平行時，該檢測影像為 一明場影像，該明場影像顯示該纖維配置方向與該些韌化微粒分布狀態；當該調整機構調整該光線對該待測區域該入射方向，使該反射光的該偏振方向與該纖維配置方向垂直時，該檢測影像為一暗場影像，該暗場影像用於該些韌化微粒分布的影像分析，以預測該複合材料韌化強度。
  14. 一種非破壞性的複合材料檢測方法，其中該複合材料表層具有多條纖維及多個韌化微粒，該些纖維具有一纖維配置方向，該些韌化微粒分佈於該些纖維上，該檢測方法包括：提供一第一光源模組，以產生一第一光線，該第一光線以一入射角度及一入射方向入射該複合材料的一待測區域，其中該第一光線為一偏振光；提供一立體顯微攝影模組，以擷取該待測區域的反射光，並輸出一檢測影像；調整該第一光線的該偏振方向、該入射角度或該入射方向，直至該立體顯微攝影模組輸出的該檢測影像為一明場影像；分析該明場影像，以得知該纖維配置方向；調整該第一光線的該偏振方向、該入射角度或該入射方向，直至該立體顯微攝影模組輸出的該檢測影像為一暗場影像；及分析該暗場影像，以得知該些韌化微粒分佈性質參數。
  15. 如申請專利範圍地14項所述的檢測方法，更包括：建立該些韌化微粒分佈性質參數和該複合材料韌化強度(GIC )的一第一關係曲線；建立該些韌化微粒分佈性質參數和該複合材料撞擊後抗壓強度(CAI)的第二關係曲線；將分析該暗場影像所得的該些韌化微粒分佈性質參數，比對該第一關係曲線，以得到該複合材料韌化強度的一第一預測值；及將分析該暗場影像所得的該些韌化微粒分佈性質參數，比對該第二關係曲線，以得到該複合材料撞擊後抗壓強度的一第二預測 值。
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