TWI866395B - 線掃描式攝像機的混合觸發方法、控制裝置、及瑕疵檢測系統 - Google Patents

Abstract

本發明主要揭示一種混合觸發方法，係由一控制裝置執行，從而依據一編碼器的一檢測距離而產生複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號以控制一線掃描式攝像機自一物件拍攝獲得複數個影像條以組成一物件影像，其中，該複數個第二觸發信號係插設在任二個所述第一觸發信號之間。如此，在應用本發明之混合觸發方法的情況下，即使採用低精度的編碼器亦能夠觸發該線掃描式攝像機生成高解析度的物件影像。

Description

線掃描式攝像機的混合觸發方法、控制裝置、及瑕疵檢測系統

本發明為自動光學檢查(AOI)之有關技術領域，尤指一種線掃描式攝像機的混合觸發方法。

一般而言，利用工業技術生產製造的半成品或成品必須接受品質檢驗以判斷其是否符合工業標準，其中品質檢驗包括外觀(cosmetic)檢測和功能測試。因此，利用機器視覺(machine vision)技術的自動光學檢測(Automated optical inspection,AOI)系統於是被開發並導入自動化產線，用以取代人力以對工業半成品或成品執行外觀檢測。

圖1為習知的一種瑕疵檢測系統的立體圖。如圖1所示，該瑕疵檢測系統1a係用於對由一卷對卷設備2a傳送的一箔狀物3a進行表面瑕疵檢測，且包括至少一個線掃描式攝像機11a、一控制裝置12a、以及一編碼器(encoder)13a、以及。正常工作時，該編碼器13a對該箔狀物3a進行一移動距離監測，並發出一編碼器輸出信號至該控制 裝置12a。應可理解，通過對該編碼器輸出信號進行解碼，該控制裝置12a可以掌握該箔狀物3a的移動速度(即，移動距離)與移動方向。接著，配合該箔狀物3a的移動速度，該控制裝置12a分時發出複數個觸發信號以控制該線掃描式攝像機11a對該箔狀物3a進行逐行(line-by-line)影像採集以獲得如圖2所示之箔狀物影像。

值得說明的是，為了保證瑕疵檢測的精度，有必要通過解析度設定以使一個瑕疵至少有3個像素的成像。換句話說，以90μm的瑕疵而言，解析度就必須設定在30μm/pixel。另一方面，影像處理中習慣以縱向為行(line)且以橫向為欄(column)，故而可稱圖2所示之箔狀物影像圖係由Y個影像條組成，且每個影像條具有一行寬(line width)。

由前述說明可知，行寬越小則所述箔狀物影像的解析度越高。實務經驗指出，行寬和二個所述觸發信號之間的一時間間隔正相關。更詳細地說明，所述時間間隔指的是發送至該線掃描式攝像機11a的第i個觸發信號和第i+1個觸發信號之間的時間間隔，i=0~Y-1，且i、Y皆為正整數。舉例而言，當接收到第i個觸發信號之後，該線掃描式攝像機11a即受觸發而自該箔狀物3a擷取一第i個影像條。換句話說，該編碼器13a的精度與其可監測到的該箔狀物3a的最短移動距離正相關，亦即和二個所述觸發信號之間的時間間隔正相關，而行寬又和二個所述觸發信號之間的時間間隔正相關。因此，解析度和編碼器精度之間的關係可以利用下式(i)表示：

在上式(i)中，C為該編碼器13a的米輪(wheel)周長，P為編碼器13a的精度，用以表示為編碼器13a在米輪轉動一圈的過程中所產生的脈衝數量(即，1幀編碼器輸出信號所包含的脈衝數量)。

由式(1)式(2)可知，米輪周長越小則該瑕疵檢測系統1a的解析度越高(如：50μm/pixel→30μm/pixel)。然而，實務經驗指出，具小米輪的編碼器13a因其體積過小而不好架設在該卷對卷設備2a之上。另一方面，由式(1)式(2)還可知，亦可通過增加該編碼器13a的精度的方式來提升該瑕疵檢測系統1a的解析度。然而，實務上，高精度的編碼器13a必然伴隨著昂貴售價。

綜上所述，習知技術的線掃描式攝像機的觸發方法存在解析度受限的問題。有鑑於此，本案之發明人係極力加以研究發明，而終於研發完成本發明之一種線掃描式攝像機的混合觸發方法。

本發明之主要目的在於提供一種混合觸發方法，係由一控制裝置執行，從而依據一編碼器的一檢測距離而產生複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號以控制一線掃描式攝像機自一物件拍攝獲得複數個影像條以組成一物件影像，其中，該複數個第二觸發信號係插設在任二個所述第一觸發信號之間。如此，在應用本發明之混合觸發方法的情況下，即使採用低精度的編碼器亦能夠觸發該線掃描式攝像機生成高解析度的物件影像。

為達成上述目的，本發明提出所述混合觸發方法的一實施例，係由一控制裝置執行，其中該控制裝置整合在包含至少一個線掃描 式攝像機以及一編碼器的一瑕疵檢測系統之中，且該線掃描式攝像機受控於該控制裝置而自一物件拍攝獲得複數個影像條以組成一物件影像；所述混合觸發方法包括以下步驟： 自該編碼器接收一編碼器輸出信號，且依據該編碼器輸出信號產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個第一觸發信號；其中，任二個所述第一觸發信號之間具有一第一時間間距；依據所述影像條的寬度、該第一時間間距以及該編碼器的一檢測距離計算出一第二時間間距；以及產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個第二觸發信號，其中，該複數個第二觸發信號係插設在任二個所述第一觸發信號之間，二個所述第二觸發信號係具有所述第二時間間距，且所述第二觸發信號和所述第一觸發信號之間具有一第三時間間距。

在一實施例中，該控制裝置係利用下式(1)和式(2)計算出所述第二時間間距：

其中，D為所述檢測距離，t _IN1為所述第一時間間距，t _IN2為所述第二時間間距，V為速率，且R為所述影像條的寬度。

在一實施例中，該物件為由一卷對卷設備所傳送的一箔狀物，且該箔狀物為選自於由金屬箔、軟性基材、紙、和覆有外層的軟性基材所組成群組之中的任一者。

在一實施例中，該控制裝置為選自於由電路板組件(circuit board assembly)、電子裝置、筆記型電腦、桌上型電腦、工業電腦、平板電腦、和智慧型手機所組成群組之中的任一者。

本發明同時提供一種控制裝置的一實施例，其用以整合在包含至少一個線掃描式攝像機以及一編碼器的一瑕疵檢測系統之中；其特徵在於，該控制裝置被配置以執行一混合觸發方法，從而產生複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號用以控制該線掃描式攝像機自一物件拍攝獲得複數個影像條以組成一物件影像，且該混合觸發方法包括以下步驟：自該編碼器接收一編碼器輸出信號，且依據該編碼器輸出信號產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個所述第一觸發信號；其中，任二個所述第一觸發信號之間具有一第一時間間距；依據所述影像條的寬度、該第一時間間距以及該編碼器的一檢測距離計算出一第二時間間距；以及產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個所述第二觸發信號，其中，該複數個第二觸發信號係插設在任二個所述第一觸發信號之間，二個所述第二觸發信號係具有所述第二時間間距，且所述第二觸發信號和所述第一觸發信號之間具有一第三時間間距。

在一實施例中，該控制裝置為選自於由電路板組件(circuit board assembly)、電子裝置、筆記型電腦、桌上型電腦、工業電腦、平板電腦、和智慧型手機所組成群組之中的任一者。

在一實施例中，該控制裝置包括一處理器與一記憶體，該記憶體儲存有包含複數個子程式的一應用程式，且該複數個子程式包括：一第一子程式，其中該處理器通過存取該記憶體以執行該第一子程式，從而對所述編碼器輸出信號進行解碼以獲得所述檢測距離；以及 一第二子程式，其中該處理器通過存取該記憶體以執行該第二子程式，從而執行所述混合觸發方法。

在一實施例中，該處理器係利用下式(1)和式(2)計算出所述第二時間間距：

其中，D為所述檢測距離，t _IN1為所述第一時間間距，t _IN2為所述第二時間間距，V為速率，且R為所述影像條的寬度。

在一實施例中，該物件為由一卷對卷設備所傳送的一箔狀物，且該箔狀物為選自於由金屬箔、軟性基材、紙、和覆有外層的軟性基材所組成群組之中的任一者。

進一步地，本發明還提供一種瑕疵檢測系統的一實施例，其係用以對由一卷對卷設備傳送的一箔狀物進行表面瑕疵檢測，其特徵在於，所述瑕疵檢測系統包括至少一個線掃描式攝像機、一編碼器以及如前所述本發明之控制裝置。

1a:瑕疵檢測系統

11a:線掃描式攝像機

12a:控制裝置

13a:編碼器

2a:卷對卷設備

3a:箔狀物

1:瑕疵檢測系統

11:線掃描式攝像機

12:控制裝置

12P:處理器

12M:記憶體

12M1:解碼單元

12M2:混合觸發單元

13:編碼器

2:卷對卷設備

3:箔狀物

S1~S3:步驟

TS1:第一觸發信號

TS2:第二觸發信號

圖1為習知的一種瑕疵檢測系統的立體圖；圖2為驅動圖1所示之線掃描式攝像機拍攝獲得的一箔狀物影像圖；圖3為本發明之一種瑕疵檢測系統的立體圖；圖4為本發明之瑕疵檢測系統的方塊圖； 圖5為驅動圖3所示之線掃描式攝像機拍攝獲得的一箔狀物影像圖；圖6為本發明之一種混合觸發方法的流程圖；圖7A為複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號的第一示意性時序圖；以及圖7B為複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號的第二示意性時序圖。

為了能夠更清楚地描述本發明之一種線掃描式攝像機的混合觸發方法、控制裝置、及瑕疵檢測系統，以下將配合圖式，詳盡說明本發明之較佳實施例。

圖3為本發明之一種瑕疵檢測系統的立體圖，且圖4為本發明之瑕疵檢測系統的方塊圖。如圖3與圖4所示，該瑕疵檢測系統1係用於對由一卷對卷設備2傳送的一箔狀物3進行表面瑕疵檢測，且包括至少一個線掃描式攝像機11、一編碼器(encoder)12、以及一控制裝置12。在可行的實施例中，該箔狀物3可以是但不限於金屬箔、軟性基材、紙、或覆有外層的軟性基材。並且，該控制裝置12可以是但不限於電路板組件(circuit board assembly)、電子裝置、筆記型電腦、桌上型電腦、工業電腦、平板電腦、或智慧型手機。

具體地，該控制裝置12包括一處理器12P與一記憶體12M，且該記憶體12M儲存有包含複數個子程式的一應用程式。如圖4所示，該複數個子程式包括：一以解碼單元12M1呈現的第一子程式以及一 以混合觸發單元12M2呈現的第二子程式。正常工作時，該編碼器13對由該卷對卷設備2傳送的該箔狀物3進行一移動距離監測，並發出一編碼器輸出信號至該處理器12P。之後，該處理器12P通過存取該記憶體12M以執行該第一子程式(即，解碼單元12M1)，從而對所述編碼器輸出信號進行解碼以獲得一檢測距離(即，該箔狀物3的移動距離)。接著，配合該箔狀物3的移動速度(即，移動距離)以及該編碼器13的精度，該控制裝置12通過存取該記憶體12M以執行該第二子程式，從而執行本發明之一種混合觸發方法，藉此產生複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號用以控制該線掃描式攝像機11自該箔狀物3拍攝獲得複數個影像條以組成一物件影像(如圖5所示)。

圖6為本發明之一種混合觸發方法的流程圖。如圖6所示，方法流程首先執行步驟S1：自該編碼器13接收一編碼器輸出信號，且依據該編碼器輸出信號產生用以分時觸發該線掃描式攝像機11的複數個所述第一觸發信號。圖7A為複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號的第一示意性時序圖。如圖7A所示，在對該編碼器輸出信號進行解碼後，該處理器12P獲得該箔狀物3的一檢測距離(即，移動距離)。接著，依據該編碼器13a的精度與該檢測距離，該處理器12P可以產生複數個第一觸發信號TS1，且其中任二個所述第一觸發信號TS1之間具有一第一時間間距t _IN1。

應可理解，所述第一時間間距t _IN1指的是發送至該線掃描式攝像機11a的第i個第一觸發信號TS1和第i+1個第一觸發信號TS1之間的時間間隔，i=0~Y-1(即，圖5所示Y行)。舉例而言，當接收到第i個第一觸發信號TS1之後，該線掃描式攝像機11即受觸發而自該箔狀物3擷取一第i個影像條。因此，該編碼器13的精度與其可監測到的 該箔狀物3的最短移動距離(即，最短的所述檢測距離)正相關，亦即和二個所述第一觸發信號TS1之間的時間間隔(即，所述)正相關，而行寬又和二個所述第一觸發信號TS1之間的第一時間間距正相關。故而，行寬的最小值係受限於編碼器的精度及/或其米輪周長。

繼續地，如圖6所示，方法流程接著執行步驟S2：依據所述影像條的寬度、該第一時間間距以及該編碼器13的一檢測距離計算出一第二時間間距。接著，方法流程係執行步驟S3：產生用以分時觸發該線掃描式攝像機11的複數個所述第二觸發信號TS2。具體地，該處理器12P係利用下式(1)和式(2)計算出所述第二時間間距t _IN2：

於上式(1)和式(2)中，D為所述檢測距離，t _IN1為所述第一時間間距，t _IN2為所述第二時間間距，V為速率，且R為所述影像條的寬度。如圖7所示，計算出所述第二時間間距t _IN2之後，該處理器12P便可接著產生用以分時觸發該線掃描式攝像機11的複數個第二觸發信號TS2，其中，該複數個第二觸發信號TS2係插設在任二個所述第一觸發信號TS1之間，二個所述第二觸發信號TS2之間係具有所述第二時間間距t _IN2，且所述第二觸發信號TS2和所述第一觸發信號TS1之間具有一第三時間間距t _IN3。如此，該處理器12P發送複數個第一觸發信號TS1和複數個第二觸發信號TS2至該線掃描式攝像機11，從而控制該線掃描式攝像機11自該箔狀物3攝得Y個影像條以組成如圖5所示之箔狀物影像。並且，由上式(2)可知，各影像條的行寬為R=t _IN2/V。換句話說，該箔狀物影像的解析度也不再與該編碼器13的精度及/或米輪周長直接相關。

圖7B為複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號的第二示意性時序圖。比較圖7A與圖7B可以得知，在圖7B中所述第一時間間距t _IN1變長，這可以理解為原所述編碼器13被替換為另一較低精度者。由於t _IN1和D為已知，因此，在確定影像條的目標行寬(target line width，即R值)的情況下，該處理器12P利用上式(1)、(2)計算出所述第二時間間距t _IN2，接著產生用以分時觸發該線掃描式攝像機11的複數個第二觸發信號TS2。

綜上所述，即使該瑕疵檢測系統1係使用低經度的編碼器13而導致影像條的最小行寬受到限制，在應用本發明之混合觸發方法的情況下，該控制裝置12亦可產生插設於二個第一觸發信號TS1之間的複數個第二觸發信號TS2，藉此方式進一步縮短影像條的行寬，從而提高包含Y個影像條的箔狀物影像的解析度。換句話說，在應用本發明之混合觸發方法的情況下，該瑕疵檢測系統1被允許搭配低精度、便宜的編碼器，而不需要使有高精度、昂貴的編碼器。

如此，上述係已完整且清楚地說明本發明所提出的一種線掃描式攝像機的混合觸發方法、控制裝置、及瑕疵檢測系統。必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本發明之可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明創作的技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

S1~S3:步驟

Claims (10)

1. 一種混合觸發方法，係由一控制裝置執行，其中該控制裝置整合在包含至少一個線掃描式攝像機以及一編碼器的一瑕疵檢測系統之中，且該線掃描式攝像機受控於該控制裝置而自一物件拍攝獲得複數個影像條以組成一物件影像；所述混合觸發方法包括以下步驟： 自該編碼器接收一編碼器輸出信號，且依據該編碼器輸出信號產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個第一觸發信號；其中，任二個所述第一觸發信號之間具有一第一時間間距； 依據所述影像條的寬度、該第一時間間距以及該編碼器的一檢測距離計算出一第二時間間距；以及 產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個第二觸發信號，其中，該複數個第二觸發信號係插設在任二個所述第一觸發信號之間，二個所述第二觸發信號係具有所述第二時間間距，且所述第二觸發信號和所述第一觸發信號之間具有一第三時間間距。
2. 如請求項1所述之混合觸發方法，其中，該控制裝置係利用下式(1)和式(2)計算出所述第二時間間距： ··································· (1)； ··································· (2)； 其中，D為所述檢測距離， 為所述第一時間間距， 為所述第二時間間距，V為速率，且R為所述影像條的寬度。
3. 如請求項1所述之混合觸發方法，其中，該物件為由一卷對卷設備所傳送的一箔狀物，且該箔狀物為選自於由金屬箔、軟性基材、紙、和覆有外層的軟性基材所組成群組之中的任一者。
4. 如請求1所述之混合觸發方法，其中，該控制裝置為選自於由電路板組件(circuit board assembly)、電子裝置、筆記型電腦、桌上型電腦、工業電腦、平板電腦、和智慧型手機所組成群組之中的任一者。
5. 一種控制裝置，用以整合在包含至少一個線掃描式攝像機以及一編碼器一瑕疵檢測系統之中；其特徵在於，該控制裝置被配置以執行一混合觸發方法，從而產生複數個第一觸發信號和複數個第二觸發信號用以控制該線掃描式攝像機自一物件拍攝獲得複數個影像條以組成一物件影像，且該混合觸發方法包括以下步驟： 自該編碼器接收一編碼器輸出信號，且依據該編碼器輸出信號產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個所述第一觸發信號；其中，任二個所述第一觸發信號之間具有一第一時間間距； 依據所述影像條的寬度、該第一時間間距以及該編碼器的一檢測距離計算出一第二時間間距；以及 產生用以分時觸發該線掃描式攝像機的複數個所述第二觸發信號，其中，該複數個第二觸發信號係插設在任二個所述第一觸發信號之間，二個所述第二觸發信號係具有所述第二時間間距，且所述第二觸發信號和所述第一觸發信號之間具有一第三時間間距。
6. 如請求5所述之控制裝置，其中，該控制裝置為選自於由電路板組件(circuit board assembly)、電子裝置、筆記型電腦、桌上型電腦、工業電腦、平板電腦、和智慧型手機所組成群組之中的任一者。
7. 如請求5所述之控制裝置，其中，該控制裝置包括一處理器與一記憶體，該記憶體儲存有包含複數個子程式的一應用程式，且該複數個子程式包括： 一第一子程式，其中該處理器通過存取該記憶體以執行該第一子程式，從而對所述編碼器輸出信號進行解碼以獲得所述檢測距離；以及 一第二子程式，其中該處理器通過存取該記憶體以執行該第二子程式，從而執行所述混合觸發方法。
8. 如請求7所述之控制裝置，其中，該處理器係利用下式(1)和式(2)計算出所述第二時間間距： ··································· (1)； ··································· (2)； 其中，D為所述檢測距離， 為所述第一時間間距， 為所述第二時間間距，V為速率，且R為所述影像條的寬度。
9. 如請求項5所述之控制裝置，其中，該物件為由一卷對卷設備所傳送的一箔狀物，且該箔狀物為選自於由金屬箔、軟性基材、紙、和覆有外層的軟性基材所組成群組之中的任一者。
10. 一種瑕疵檢測系統，用以對由一卷對卷設備傳送的一箔狀物進行表面瑕疵檢測，其特徵在於，所述瑕疵檢測系統包括至少一個線掃描式攝像機、一編碼器以及如請求項5至請求項9之中任一項所述之控制裝置。