平整度檢測裝置及其檢測方法
【專利摘要】一種平整度檢測裝置，包括一承載平臺、一發光模塊、一光接收模塊、一圖像處理模塊以及一比對模塊。承載平臺具有一平面，用以承載一待測物以及供一光線穿透。發光模塊配置于承載平臺中，并朝平面發出光線。光線由待測物靠近此平面的側邊與此平面間射出而產生一檢測光。光接收模塊位于承載平臺的一側，用以接收檢測光，并產生一圖像信號。圖像處理模塊用以處理圖像信號，以測量待測物靠近此平面的側邊與平面間的一間隙高度。比對模塊根據間隙高度與一標準值的比對結果，輸出一檢測信號，以判斷間隙高度是否符合標準。
【專利說明】平整度檢測裝置及其檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明是有關于一種平整度檢測裝置及其檢測方法，且特別是有關于一種以光學圖像信號判斷待測工件的表面平整度的檢測裝置及其檢測方法。
【背景技術】
[0002]在傳統平整度的檢測方法上，多是利用平臺與間隙尺進行人工檢測。其平整度檢測方式過程為:先將待測物放置于一經過驗證的基準平臺上，然后操作人員利用標準規格的間隙尺，塞入待測物與平臺之間的間隙以檢驗平整度是否合格。但是采用此方式檢測待測物的平整度，受限于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的問題。此外，此方式為接觸式的檢測方式，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，平臺與間隙尺在長時間使用后其檢測精度必然會下降，并且也可能使待測物的表面產生刮痕，進而影響表面質量。
【發明內容】
[0003]本發明是有關于一種平整度檢測裝置及其檢測方法，通過間隙透光圖像處理的方式來作為平整度檢測的基準，并通過數值分析來計算待測物的下緣與承載平面之間的間隙高度，以判斷平整度是否合格。
[0004]根據本發明的一方面，提出一種平整度檢測裝置，包括一承載平臺、一發光模塊、一光接收模塊、一圖像處理模塊以及一比對模塊。承載平臺具有一平面，用以承載一待測物以及供一光線穿透。發光模塊配置于承載平臺中，用以發出此光線。此光線由待測物靠近此平面的側邊與此平面間射出而產生一檢測光。光接收模塊位于承載平臺的一側，用以接收檢測光，并產生一圖像信號。圖像處理模塊用以接收并處理圖像信號，以測量待測物靠近此平面的側邊與平面間的一間隙高度。比對模塊根據間隙高度與一標準值的比對結果，輸出一檢測信號，以判斷間隙高度是否符合標準。
[0005]根據本發明的另一方面，提出一種平整度檢測方法，包括下列步驟。將一待測物放置于一承載平臺的平面上。使一光線由待測物靠近此平面的側邊與平面間射出而產生一檢測光。對檢測光進行一圖像處理，以測量待測物靠近此平面的側邊與平面間的一間隙高度。根據間隙高度與一標準值的比對結果，產生一檢測信號，以判斷間隙高度是否符合標準。
[0006]為了對本發明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特舉實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1繪示依照本發明一實施例的平整度檢測裝置的方塊示意圖。
[0008]圖2繪示一實施例中承載平臺的內部示意圖。
[0009]圖3繪示依照一實施例的調光方法的流程圖。[0010]圖4繪示依照本發明一實施例的間隙光圖像處理方法的流程圖。
[0011]圖5繪示間隙光圖像的放大示意圖。
[0012][主要元件標號說明]
[0013]10:待測物12:下緣(靠近平面的側邊)
[0014]100:平整度檢測裝置 110:承載平臺
[0015]112:平面114:側壁
[0016]120:發光模塊122:發光兀件
[0017]130:光接收模塊132:檢測單元
[0018]140:圖像處理模塊150:比對模塊
[0019]160:調光模塊A~F:檢測方向
[0020]L:光線M:亮紋信號
[0021]S1:基準線T:檢測光
[0022]P1、P2、P3:像素位置 G、Gl、G2、G 3:間隙高度
[0023](XI，Yl)、(X2, Y2)、(X3, Y3):坐標點
【具體實施方式】
[0024]本實施例的平整度檢測裝置及其檢測方法，是將待測物放置于承載平臺上，承載平臺內具有發光模塊朝待測物投射光線，光線會經由待測物與承載平臺間的狹縫中透出，再由光接收模塊接收而產生圖像信號，圖像信號經由圖像處理模塊處理后，可用以計算待測物的下緣(側邊)與承載平面之間的間隙高度，并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于標準值，則判定為不合格，若間隙高度小于標準值，則判定為合格，以作為平整度檢測的依據。本實施例的檢測裝置采用非接觸式測量，不會刮傷待測物，且為標準化自動檢測流程并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(檢測時間小于1.5秒/片)及準確率，以節省人力及成本，還能避免人為因素而造成標準不一致的問題。
[0025]以下是提出各種實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為范例說明，并非用以限縮本發明欲保護的范圍。
[0026]第一實施例
[0027]請參照圖1及圖2，其中圖1繪示依照本發明一實施例的平整度檢測裝置的方塊示意圖，圖2繪示一實施例中承載平臺的內部示意圖。在圖1中，平整度檢測裝置100包括一承載平臺110、一發光模塊120、一光接收模塊130、一圖像處理模塊140以及一比對模塊150。承載平臺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`是作為平整度檢測的基準面。承載平臺110于平面112下方為一中空本體，用以放置發光模塊120，例如為發光二極管陣列或其它發光元件122。如圖2所示，例如以多個串聯連接的發光二極管作為發光元件122，環繞于承載平臺110的內部，并朝承載平臺110的平面112直射發光，或者是朝側壁114發光并通過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，通過四周均勻發散的發光模塊120可避免強光/雜光干擾而影響檢測的質量，并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。[0028]在圖1及圖2中，光線L例如是經由直射或反射后朝平面112前進，并穿過平面112而到達待測物10的下緣12。需說明的是，下緣12是指待測物10靠近平面112的側邊，其位于下方，故以方向性定義為「下緣」，并非指特定的側邊。此時，一部分光線會經由待測物10的下緣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于平面112。此檢測光T會被配置于檢測方向A?F其中之一上的光接收模塊130接收，并產生一圖像信號。光接收模塊130例如為一組圖像感測器，其數量不限定為I個或多個，可依照實際情況增加或減少，例如6個圖像感測器分別設置于不同檢測方向A?F上。
[0029]在圖1及圖2中，圖像處理模塊140電性連接或無線連接光接收模塊130，用以接收并處理圖像信號，并以間隙光圖像處理的方式來測量待測物10的下緣12與平面112間的一間隙高度G。在一實施例中，圖像處理模塊140接收并處理不同檢測方向的圖像信號。由于各個檢測方向A?F上所得到的檢測數值是不同的，本實施例可通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。
[0030]舉例來說，在一實施例中，圖像處理模塊140可連接至外部的比對模塊150或以內建的方式將圖像處理模塊140與比對模塊150集成為一檢測單元132。當間隙高度G大于一預設的標準值時，比對模塊150可根據比對結果發出一不合格檢測信號，倘若間隙高度G小于預設的標準值時，比對模塊150可根據比對結果發出一合格檢測信號。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于預設的標準值時，比對模塊150亦可根據比對結果發出一不合格檢測信號。
[0031]請參照圖1，除了利用圖像處理模塊140進行間隙光圖像處理之外，本實施例的平整度檢測裝置100還可包括一調光模塊160，連接于比對模塊150與發光模塊120之間，用以調整發光模塊120的亮度，以使圖像處理模塊140能在最適化圖像條件下進行處理，以避免在過度曝光或亮度不足的情況下進行檢測。調光機制是將一標準工件作為待測物10，放置在承載平臺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，并以已知的間隙高度做為調光時的標準值。
[0032]請參照圖1及圖3，其中圖3繪示依照一實施例的調光方法的流程圖。步驟S30為擷取圖像，以進行間隙光的圖像處理。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于步驟S32，以進行步驟S36的運算比對。在步驟S36中，當間隙高度G與標準值之間的誤差值相對于標準值小于一比值(例如小于1% )時，則判定發光模塊120的亮度在理想狀態下，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于標準值大于或等于一比值(例如大于1%)時，則進行步驟S40的調整亮度，并于調整亮度后，進行步驟S42的重新擷取圖像。上述步驟S32、S36.S40.S42的循環可進行一次或多次，直到發光模塊120的亮度在理想狀態下為止。
[0033]接著，請參照圖4及圖5，其中圖4繪示依照本發明一實施例的間隙光圖像處理方法的流程圖，圖5繪示間隙光圖像的放大示意圖。步驟S50為擷取間隙光圖像，步驟S52是根據圖像信號中代表間隙高度的一亮紋信號M，搜尋亮紋信號M的下緣以作為一下方基準線SI。此下方基準線SI也就是對應圖1中承載平臺110的平面112的第一邊緣所形成的參考線。步驟S53是決定第一個像素位置，例如P1，以開始進行數值運算。步驟S54是沿著垂直基準線SI的方向找出與亮紋信號M的上緣(也就是對應于靠近平面112的下緣12的第二邊緣)相交的一坐標點，例如(XI，Yl)。步驟S55為計算坐標點與基準線SI之間的距離作為第一間隙高度Gl。步驟S56是決定下一個像素位置，例如P2、P3，并回到步驟S54，重復步驟S54與步驟S55至少一次，以找出對應的坐標點，例如(X2，Y2)、(X3, Y3)，并計算各個坐標點與基準線SI之間的距離，以作為第二間隙高度G2與第三間隙高度G3，直到完成一區間內多個坐標點的測量為止，以計算區間的平均間隙高度。假設以10?30個像素為一個區間單位，先計算一坐標點到基準線SI之間的距離，再于基準線SI移動I?3個像素，以計算另一個坐標點到基準線SI之間的距離。待完成多個坐標點的測量之后，計算此些坐標點與基準線SI的平均距離。依此類推，待完成整個亮紋的測量之后，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于標準值、判斷各個間隙高度是否分別小于標準值或判斷各區間的間隙高度平均值是否小于標準值。在一實施例中，若判斷的距離大于標準值，則判定為不合格，反之，倘若判斷的距離小于標準值，則判定為合格。
[0034]綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明。本發明所屬【技術領域】中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾。因此，本發明的保護范圍當視所附的權利要求范圍所界定者為準。
【權利要求】
1.一種平整度檢測裝置，包括: 一承載平臺，具有一平面，用以承載一待測物以及供一光線穿透； 一發光模塊，配置于該承載平臺中，用以發出該光線，該光線由該待測物靠近該平面的側邊與該平面間射出而產生一檢測光； 一光接收模塊，位于該承載平臺的一側，用以接收該檢測光，并產生一圖像信號；以及 一圖像處理模塊，用以接收并處理該圖像信號，以測量該待測物靠近該平面的側邊與該平面間的一間隙高度，該圖像處理模塊連接一比對模塊，該比對模塊根據該間隙高度與一標準值的比對結果，輸出一檢測信號，以判斷該間隙高度是否符合標準。
2.根據權利要求1所述的平整度檢測裝置，其中該待測物靠近該平面的側邊為該待測物的下緣。
3.根據權利要求1所述的平整度檢測裝置，其中該光接收模塊接收該檢測光的方向大略平行于該平面。
4.根據權利要求1所述的平整度檢測裝置，還包括一調光模塊，連接于該比對模塊與該發光模塊之間，用以調整該發光模塊的亮度。
5. 根據權利要求4所述的平整度檢測裝置，其中當該待測物靠近該平面的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作為該標準值，且該調光模塊根據該間隙高度與該標準值之間的誤差值，調整該發光模塊的亮度。
6.根據權利要求1所述的平整度檢測裝置，其中該圖像處理模塊根據該圖像信號中代表該間隙高度的一亮紋信號，搜尋該亮紋信號對應該平面的第一邊緣以作為一基準線，再沿著垂直該基準線的方向找出與該亮紋信號對應該側邊的第二邊緣相交的一坐標點，并計算該坐標點與該基準線之間的距離作為該間隙高度。
7.根據權利要求6所述的平整度檢測裝置，其中該亮紋信號對應該平面的第一邊緣為該亮紋信號的下緣，該亮紋信號對應該側邊的第二邊緣為該亮紋信號的上緣。
8.根據權利要求6所述的平整度檢測裝置，其中該圖像處理模塊根據一區間中多個坐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.根據權利要求1所述的平整度檢測裝置，其中該發光模塊包括多個發光元件，該多個發光元件環繞于該承載平臺的內部，并朝該承載平臺的該平面直射發光，或者是朝側壁發光并通過反射將光線導向該平面。
10.一種平整度檢測方法，包括: 將一待測物放置于一承載平臺的平面上； 使光線由該待測物靠近該平面的側邊與該平面間射出而產生一檢測光； 對該檢測光進行一圖像處理，以測量該待測物靠近該平面的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的比對結果，產生一檢測信號，以判斷該間隙高度是否符合標準。
11.根據權利要求10所述的平整度檢測方法，其中該待測物靠近該平面的側邊為該待測物的下緣。
12.根據權利要求10所述的平整度檢測方法，其中該檢測光射出的方向大略平行于該平面。
13.根據權利要求10所述的平整度檢測方法，其中當該待測物靠近該平面的側邊與該平面間的該間隙高度為一已知的間隙高度時，還包括以該已知的間隙高度作為該標準值，并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.根據權利要求10所述的平整度檢測方法，其中進行該圖像處理包括根據一圖像信號中代表該間隙高度的一亮紋信號，搜尋該亮紋信號對應該平面的第一邊緣以作為一基準線，再沿著垂直該基準線的方向找出與該亮紋信號對應該側邊的第二邊緣相交的一坐標點，以計算該坐標點與該基準線之間的距離作為該間隙高度。
15.根據權利要求14所述的平整度檢測方法，其中該亮紋信號對應該平面的第一邊緣為該亮紋信號的下緣，該亮紋信號對應該側邊的第二邊緣為該亮紋信號的上緣。
16.根據權利要求14所述的平整度檢測方法，其中進行該圖像處理包括根據一區間中多個坐標點與該基準線之間的距離，計`算該區間的平均間隙高度。
【文檔編號】G01B11/30GK103575240SQ201210368108
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年7月25日
【發明者】黃國唐, 蔡雅惠, 呂尚杰, 張津魁, 鄭智杰, 李韋辰 申請人:財團法人工業技術研究院