CN111189479A - 倒吊式双面光学检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种倒吊式双面光学检测设备,包括一检测平台以及一倒吊式载具。检测平台具有至少一第一站台以及至少一第二站台。第一站台包括一正检载台,并在正检载台的一侧设置有一第一取像装置,用以拍摄一待测对象的第一侧影像。第一站台及第二站台之间设置有一检测区域,并在检测区域的一侧设置有一第二取像装置。倒吊式载具设置在检测平台的第一站台及第二站台之间,并包括一线性传动模块、以及一配合线性传动模块设置并由线性传动模块驱动的背检吸附载台。背检吸附载台配合线性传动模块移动,以吸附待测物件的第一侧,在当待测对象的另一侧经过检测区域供检测区域的第二取像装置拍摄。
Description
技术领域
本发明是有关于一种光学检测设备,尤指一种倒吊式双面光学检测设备。
背景技术
现有技术要进行双面光学检测时,一般的做法是先通过载具或移载装置将待测对象移动至检测区域,通过取像装置对待测对象的一侧表面先进行拍摄,在拍摄完成时通过翻面装置进行翻面后,再重新通过载具或移载装置移动至检测区域进行第二次拍摄,藉此获得待测对象的双面影像。上述的方式固然符合直觉性的设计,然而在检测的过程中由于增加了过多的步骤,势必增加检测所需的时间,造成检测的效率无法有效的提升。
发明内容
本发明的目的,在于提供一种倒吊式双面光学检测设备,包括一检测平台以及一倒吊式载具。检测平台具有至少一第一站台以及至少一第二站台。第一站台包括一正检载台,并在正检载台的一侧设置有一第一取像装置,用以拍摄待测对象的第一侧影像。第一站台及第二站台之间设置有一检测区域,并在检测区域的一侧设置有一第二取像装置。倒吊式载具设置在检测平台的第一站台及第二站台之间。倒吊式载具包括一线性传动模块、以及一配合线性传动模块设置并由线性传动模块驱动的背检吸附载台。背检吸附载台配合线性传动模块在第一站台及第二站台之间移动,以吸附待测对象的第一侧,在当待测对象的第二侧经过检测区域供第二取像装置拍摄。
本发明无需另外设置一翻面装置对待测对象进行翻面程序,可以有效的降低检测单一待测对象所需的时间,进一步增加检测效率。
本发明通过线性传动模块以及气浮式定位传动模块可以解决待测对象双面检测精密度要求不一的问题,尤其通过气浮式定位传动模块可以有效针对纳米级精度工件进行精准的光学检测。
附图说明
图1,本发明倒吊式双面光学检测设备的外观示意图。
图2,本发明中正检载台的外观示意图。
图3,本发明中正检载台的结构分解示意图。
图4,本发明倒吊式载具的部分透明示意图。
图5a至图5d,本发明倒吊式双面光学检测设备的工作流程示意图(一)至工作流程示意图(四)。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容,现就配合图式说明如下。同时,本发明中的图式,为说明方便,其比例未必照实际比例绘制,所述图式及其比例并非用以限制本发明的范围,在此先行说明。
尽管在本发明中并未在图式中明确揭示有控制器,但可理解本发明是应用于光学检测设备,必然包括有用于执行图像处理用的图像处理器;为协调各部装置的运作,其必然包括中央控制器(例如PLC)调整各部装置的参数,以确保装置的运作顺畅并消弭误差;装置可个别包括独立的控制器及对应的韧体,以切换各装置的工作模式、或是由传感器反馈对应的参数等,在此必须先予以说明。
所述控制器例如可以为中央处理器(Central Processing Unit;CPU),或是其他可程序化之一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor;DSP)、可程序化控制器、特殊应用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits;ASIC)、可程序化逻辑设备(Programmable Logic Device;PLD)或其他类似装置或这些装置的组合。
以下是针对本发明举一较佳具体实施例进行说明,请一并参阅图1,为本发明倒吊式双面光学检测设备的外观示意图,如图所示:
本实施例提供一种倒吊式双面光学检测设备100,主要包括一检测平台10、以及一配合检测平台10设置的倒吊式载具20。
所述的检测平台10依据对待测对象P(如图5a所示)执行正面检测及背面检测的功能性区分为一对应于第一检测位置的第一站台11及一对应于第二检测位置的第二站台12。在此所述的第一检测位置及第二检测位置是由一第一取像装置111及一第二取像装置121的取像范围而决定。具体而言,所述的检测位置是指设备人员配合待测对象的种类、精准度、以及镜头及像机的性能(例如分辨率、焦距)所配置的较佳取像位置,所述的用语并非用以限制本发明所欲保护的范围,在此先行说明。
第一站台11包括一正检载台112,并在正检载台112的一侧设置有第一取像装置111。在一较佳实施例中,第一取像装置111可以为面扫描摄影机(Area Scan Camera)或线扫描摄影机(Line Scan Camera)。在面扫描摄影机的实施例,可以减少载台移动时对拍摄精度所造成的减损;在使用线扫描摄影机的实施例,则可以减少设备的体积并增加检测的效率,在本发明中不予以限制。
第二站台12设置在第一站台11的后端,用以通过倒吊式载具20吸附第一站台11的待测对象P,并用以将待测对象P传送至第二检测位置进行拍摄。在本实施例中,第二站台12与第一站台11共同设置在同一基座(气浮平台114)上。依据实际需求,第二站台12亦可以与第一站台11分开设置,在本发明中不予以限制。为了拍摄待测对象P的影像,第二站台12具有一检测区域SP对应在第二检测位置上,并在检测区域SP的一侧上设置有第二取像装置121,用以对准检测区域SP,对经过的待测对象P进行拍摄。与第一取像装置111相同,在一较佳实施例中,第二取像装置121可以为面扫描摄影机(Area Scan Camera)或线扫描摄影机(Line Scan Camera)。在面扫描摄影机的实施例,可以减少载台移动时对拍摄精度所造成的减损;在线扫描摄影机的实施例,则可以减少设备的体积并增加检测的效率,在本发明中不予以限制。检测区域SP为第二站台12上基座未遮蔽的区域;在本实施例中,检测区域SP位在基座延伸方向的末端位置的一侧,在正检载台112移动至末端时,通过倒吊式载具20吸附待测对象P并移动至检测区域SP上,以便第二取像装置121拍摄。除上述的实施例外,检测区域亦可以为基座上的开槽、两两相邻基座、平台或机台之间的间隔等,所述的设定并非属本发明所欲限制的范围。
以下针对本发明中所述的正检载台112举一具体实施例进行详细的说明。请一并参阅图2及图3,为本发明中正检载台的外观示意图及结构分解示意图,如图所示:
所述的正检载台112配合一气浮式定位传动模块设置,由气浮式定位传动模块驱动以经过第一取像装置111的取像区域(第一检测位置),通过第一取像装置112拍摄待测对象P的第一侧影像。
在一较佳实施例,气浮式定位传动模块包括一线性马达113、以及一配合线性马达113设置的气浮平台114。气浮平台114具有一轨道114A,用以设置正检载台112。线性马达113包括一定子113A及一激磁线圈113B,分别设置在轨道114A以及正检载台112上,以驱动正检载台112在轨道114A分布的范围内移动。具体而言,在本实施例中,定子113A设置在轨道114A的内侧,平行设置在轨道114A的延伸方向。正检载台112内侧(或底侧)则结合有激磁线圈113B,以便通过定子113A及激磁线圈113B让正检载台112沿着轨道114A的延伸方向上移动。在另一可行的实施例中,定子113A及激磁线圈113B的配置亦可以反向设置,例如将激磁线圈设计为直条状并设置在轨道114A内,在正检载台112上则设置对应的定子(磁铁组),通过调变激磁线圈的感应电流方向驱动定子移动,此部分非属本发明所欲限制的范围。
为了让正检载台112相对浮起,增加正检载台112在Z轴上的精度(即正检载台112与第一取像装置111之间的距离),正检载台112的底侧及两侧结合有多个空气轴承(例如直向空气轴承R1、侧向空气轴承R2)。通过气压装置115对空气轴承输入正压以令正检载台112浮起。在一较佳实施例中,正检载台112具有一上侧承座112A及一下侧底座112B。上侧承座112A锁固在下侧底座112B上,下侧底座112B的两侧则对称设置有直向空气轴承R1。直向空气轴承R1的气压作用力是朝向下侧,以供正检载台112浮起。在本实施例为左侧4个及右侧5个,共计9个。在左侧位置上由于提供了一段空间供线路支架的固定端结合在正检载台112,因此配置为4个;在正检载台112的四个角落位置上则分别设置有一个侧向空气轴承R2。侧向空气轴承R2的气压作用力是朝向正检载台112两侧,作用在轨道114A的内侧壁面,藉以避免正检载台112与两侧壁面之间的接触或碰撞。在此必须先行说明的是,有关于空气轴承的数量主要是依据正检载台112的重量及体积进行考虑。直向空气轴承R1及侧向空气轴承R2的数量非属本发明所欲限制的范围。在一较佳实施例中,正检载台112可以为真空吸附载台(图未示),在本发明中不予以限制。
在一较佳实施例中,为达到高精度的需求,气浮平台114表面的材料为花岗岩,经由打磨后其平面精度可以控制在3μm范围内;正检载台112用以摆设待测对象P的表面为陶瓷材料,其平面精度可以控制在5μm范围内。线性马达113与正检载台112则可以将误差控制在定位精度1μm范围,因此整体装置的误差最高不会超过10μm。
为了反馈正检载台112移动的行程,增加正检载台112移动时的精准度,轨道114A的一侧设置有一光学尺116A,而正检载台112一侧结合有一读写头116B,用以读取并反馈光学尺116A的数值至一控制器(图未示)。控制器依据数值控制正检载台112的移动速度及移动行程。
待测对象P在移动至第二站台12时,是通过第二站台12的倒吊式载具20吸附待测对象P的第一侧,并移动至第二检测位置供对应的第二取像装置121对待测对象P的第二侧(背面)进行拍摄,以进行背面的检测。以下是针对本发明中所述的倒吊式载具20举一具体实施例进行详细的说明,请一并参阅图4,为本发明倒吊式载具的部分透明示意图,如图所示:
所述的倒吊式载具20主要包括一线性传动模块21、以及一由线性传动模块21驱动的背检吸附载台22。背检吸附载台22配合线性传动模块21在规划路径上移动。
为了驱动背检吸附载台22移动,线性传动模块21主要包括一驱动马达211、一由驱动马达211驱动枢转的螺杆212、以及至少一设置在螺杆212一侧的线性滑轨213。背检吸附载台22的一侧具有一螺接部221结合在螺杆212上,并具有至少一滑块222可滑动地设置在线性滑轨213上。通过螺杆212驱动背检吸附载台22在线性滑轨213所界定的轨道范围内沿规划路径上移动。
为了保持背检吸附载台22移动时的稳定性,同时降低侧向力所产生的力矩作用在线性滑轨213上,在本实施例中,线性滑轨213的数量为二个,并对称设置在螺杆212的两侧。螺接部221及滑块222结合在背检吸附载台22的一侧。滑块222的数量为四个,并两两对称设置在螺接部221的两侧,以分别固定在二线性滑轨213上。通过上述的配置,支点的位置位于中心而与螺杆212平行,减少作用在滑块222的侧向力矩。在一较佳实施例中,驱动马达211为一步进马达。在其他可行的实施例中,驱动马达211亦可以为伺服马达、伺服步进马达等,在本发明中不予以限制。
为了吸附待测对象P,背检吸附载台22包括有一基座223、一设置在基座223上的气缸224、以及一由气缸224驱动并垂直移动的吸附平台225。基座223用以供上述的螺接部221及滑块222设置,以乘载整个背检吸附载台22沿轨道上移动。气缸224固定在基座223上。在一较佳实施例中,基座223上可进一步设置一定位支架224A,设置在气缸224一侧用以支撑气缸224的延伸臂224B。吸附平台225结合在延伸臂224B上,以配合延伸臂224B向上或向下在至少两个行程上移动。吸附平台225连接至气压装置(图未示),藉以在吸附平台225表面形成真空吸力。
以下是针对倒吊式双面光学检测设备100的工作流程进行说明,请一并参阅图5a至图5d,为本发明倒吊式双面光学检测设备的工作流程示意图(一)至工作流程示意图(四),如图所示:
首先,如图5a所示,待侧对象P经由人工或经由移载装置移动至第一站台11的正检载台112上,正检载台112通过线性马达113驱动,朝第一取像装置111的取像范围(第一检测位置)移动。
进一步,如图5b所示,正检载台112移动至第一检测位置时,经由第一取像装置111拍摄待测对象P的第一侧影像,即待测对象P的正面影像。
更进一步,如图5c所示,正检载台112进一步移动至移载位置,此时对应在移载位置上的倒吊式载具20由气缸224驱动后,向下移动并吸附正检载台112上的待测对象P,此时被吸附的区域为待测对象P的第一侧(正面),第二侧(背面)则向下露出。
最后,如图5d所示,倒吊式载具20通过线性传动模块21驱动,移动至第二站台12的检测区域SP上方,以通过检测区域SP下侧的第二取像装置121拍摄待测对象P的第二侧影像(背面影像),藉此通过两次拍摄后获得待测对象P的两面影像。
综上所述,本发明无需另外设置一翻面装置对待测对象进行翻面程序,可以有效的降低检测单一待测对象所需的时间,进一步增加检测效率。此外,本发明通过线性传动模块以及气浮式定位传动模块可以解决待测对象双面检测精密度要求不一的问题,尤其通过气浮式定位传动模块可以有效针对纳米级精度工件进行精准的光学检测。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明的一较佳实施例而已,当不能以此限定本发明实施的范围,即凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰,皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,包括:
一检测平台,该检测平台具有至少一第一站台、以及至少一第二站台,该第一站台包括一正检载台,并在该正检载台的一侧设置有一第一取像装置,用以拍摄一待测对象的第一侧影像,该第一站台及该第二站台之间设置有一检测区域,并在该检测区域的一侧设置有一第二取像装置;以及
一倒吊式载具,设置在该检测平台的该第一站台及该第二站台之间,该倒吊式载具包括一线性传动模块、以及一配合该线性传动模块设置并由该线性传动模块驱动的背检吸附载台;
其中,该背检吸附载台配合该线性传动模块在该第一站台及该第二站台之间移动,以吸附该待测对象的第一侧,在当该待测对象的另一侧经过该检测区域供该第二取像装置拍摄。
2.根据权利要求1所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该线性传动模块包括一驱动马达、一由该驱动马达驱动枢转的螺杆、以及至少一设置在该螺杆一侧的线性滑轨,该背检吸附载台的一侧具有一螺接部结合在该螺杆上,并具有至少一滑块可滑动地设置在该线性滑轨上,通过该螺杆驱动该背检吸附载台在该线性滑轨所界定的轨道范围内沿一规划路径上移动。
3.根据权利要求2所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该线性滑轨的数量为二个,并对称设置在该螺杆的两侧,该螺接部及该滑块结合在该背检吸附载台的一侧,该滑块的数量为四个,并两两对称设置在该螺接部的两侧以分别固定在二该线性滑轨上。
4.根据权利要求2所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该驱动马达为一步进马达。
5.根据权利要求1所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该正检载台配合一气浮式定位传动模块设置,并由该气浮式定位传动模块驱动以经过该第一取像装置的取像区域。
6.根据权利要求5所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该气浮式定位传动模块包括一线性马达、一配合该线性马达设置的气浮平台,以及多个气浮式空气轴承,该气浮平台具有一轨道,用以设置该正检载台,该线性马达包括一定子及一转子,分别设置在该正检载台以及该轨道上,以驱动该正检载台在该轨道分布的范围内移动,该多个气浮式空气轴承设置在该正检载台与该轨道之间。
7.根据权利要求6所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该轨道的一侧设置有一光学尺,该正检载台一侧结合有一读写头,用以读取并反馈该光学尺的数值至一控制器,该控制器依据该数值控制该正检载台的移动速度及移动行程。
8.根据权利要求6所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该气浮平台表面的材料为花岗岩。
9.根据权利要求6所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该正检载台用以摆设该待测对象的表面为陶瓷材料。
10.根据权利要求1至9项中任一项所述的倒吊式双面光学检测设备,其特征在于,该第一取像装置及该第二取像装置为面扫描摄影机或线扫描摄影机。
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