TWI409429B - 平整度檢測裝置及檢測方法 - Google Patents

Description

平整度檢測裝置及檢測方法

本發明涉及檢測技術領域，尤其涉及一平整度檢測裝置及檢測方法。

鏡頭作為成像設備如數位相機、攝像機及手機攝像頭之主要構件，其性能直接影響成像設備之影像品質，而鏡頭之成像品質與鏡頭組裝息息相關。鏡頭組裝製程包括將鏡片組入到鏡筒中，但鏡片於組入過程中容易發生形變或者組入位置不當導致鏡片非水平置入鏡筒，這將致使鏡片平整度較差，鏡片之間同心度欠佳，進而影響鏡頭之成像品質。因此，開發鏡片組入平整度檢測方法及檢測裝置勢在必行。參見Chir-weei Chang發表於Proceeding of SPIE第6671卷，Optical Manufacturing and Testing VII之論文：An analytical method for measuring the decentration of lens module。

參見圖1，其為習知物體表面平整度檢測裝置10之示意圖。該平整度檢測裝置10包括承載台11、平面成像設備12及人機介面13。承載台11具有承載面111，用於承載待測物體14。平面成像設備12設於待測物體14一側並與其側面141相對， 用於從側面對待測物體14成像，並將待測物體14之側影傳輸至人機介面13。人機介面13與平面成像設備12相連，用於接收與分析待測物體14之影像，並以圖像形式顯示經數據處理模組分析後之影像，該影像能藉由從待測物體14一側獲取待測物體14之檢測面142於其側面141之投影圖像，從而得知待測物體14之檢測面142之平整度。

當用平整度檢測裝置10檢測置入收容件之待測物體如組入鏡筒中之鏡片平整度時，由於平面成像設備12之成像光線只能從側面投射到待測物體，而鏡片收容於鏡筒中，鏡筒會遮擋平面成像設備12之成像光線投射到鏡片，導致平面成像設備12不能對鏡片取像，因此不能測試鏡片是否發生形變如翹曲且不能檢測待測鏡片組入鏡筒之平整度。

有鑑於此，提供一快速、準確檢測置入收容件之待測物體之平整度之裝置及檢測方法實為必要。

以下將以實施例說明一平整度檢測裝置及檢測方法。

該平整度檢測裝置包括一承載裝置、一控制器及一非接觸式測高裝置。該承載裝置包括承載台及與承載台相連之驅動器。該承載台用於承載待測物體。該驅動器用以驅動承載台繞其中心軸線轉動。該非接觸式測高裝置設於承載裝置上方，與承載台相對，用於連續記錄待測物體之檢測面上複數測量點相對參照點之高度值。該控制器包括一驅動控制模組及一數據處理模組，該驅動控制模組分別與驅動器及數據處理模 組相連，用於控制驅動器驅動承載台轉動之旋轉角度；該數據處理模組分別與非接觸式測高裝置、驅動控制模組及人機介面相連，用於分析所測量之高度值並記錄承載台之旋轉角度，並用於以承載台之旋轉角度與所測量之各點高度值為X軸及Y軸，作各測量點之高度值對承載台之旋轉角度之圖形。

該平整度檢測方法包括：將待測物體置於承載裝置之承載台，且使待測物體之中心軸線與承載台之中心軸線位於同一直線；旋轉承載台，使承載台帶動待測物體繞承載台之中心軸線轉動，選取參照點，連續測量待測物體之檢測面上複數測量點相對參照點之高度值，並記錄承載台之旋轉角度；分析各測量點之高度值，得出各測量點之高度值對承載台之旋轉角度之圖形。

與先前技術相比，本技術方案之平整度檢測裝置配合使用非接觸式測高裝置與旋轉承載台，克服了現有物體表面平整度之檢測裝置只能從側面對未收容於收容件之待測物體之與圖像感測器相對之表面取像，而不能對收容於收容件之待測物體成像之缺陷，因而其應用領域更廣。本技術方案之平整度檢測方法藉由連續記錄待測物體之檢測表面上複數測量點相對於參照點之高度值，並分析所測量之高度值，得出待測物體之平整度，因此本技術方案之檢測方法具有更高檢測效率及精度。

10，100‧‧‧平整度檢測裝置

11，1101‧‧‧承載台

12‧‧‧平面成像設備

13，1303‧‧‧人機介面

14‧‧‧待測物體

110‧‧‧承載裝置

111，1103‧‧‧承載面

120‧‧‧非接觸式測高裝置

130‧‧‧控制器

141‧‧‧待測物體之側面

142‧‧‧待測物體之檢測面

200‧‧‧待測鏡片

201‧‧‧待測鏡片之檢測面

300‧‧‧鏡筒

1102‧‧‧驅動器

1301‧‧‧驅動控制模組

1302‧‧‧數據處理模組

圖1係習知物體表面平整度檢測裝置之使用狀態示意圖。

圖2係本技術方案之實施例提供之平整度檢測裝置。

圖3係本技術方案之實施例提供之平整度檢測方法之流程圖。

圖4係圖2所示之平整度檢測裝置之使用狀態圖。

圖5A、5B係本技術方案之實施例提供之平整度裝置用於檢測待測鏡片時之檢測結果示意圖。

以下結合實施例及附圖對本技術方案提供之平整度檢測裝置及檢測方法進行進一步說明。

參見圖2，其為本技術方案實施例提供之平整度檢測裝置100之示意圖。該檢測裝置100包括承載裝置110、非接觸式測高裝置120與控制器130。

承載裝置110包括承載台1101及與承載台1101相連之驅動器1102。承載台1101具有承載面1103，用於承載收容有待測物體之收容件，如組入有待測鏡片之鏡筒。承載台1101可於驅動器1102驅動下，圍繞其中心軸線轉動。承載台1101還可包括表示其旋轉角度之刻度線。驅動器1103可為馬達或其它常見驅動器。

非接觸式測高裝置120利用高速掃描投影之原理設計，其設於承載台1101上方，與承載面1103相對，並與控制器130相 連，用於測量並連續記錄待測物體之檢測面上複數測量點相對參照點之高度值，並將所測量之高度值傳輸給控制器130。非接觸式測高裝置120可為雷射測高儀或其它常見非接觸式測高儀。

控制器130包括驅動控制模組1301、數據處理模組1302及人機介面1303。驅動控制模組1301分別與承載台1101之驅動器1102及數據處理模組1302相連，用於根據數據處理模組1302傳輸之承載台1101旋轉角度控制驅動器1102驅動承載台1101繞其中心軸線轉動。數據處理模組1302分別與驅動控制模組1301、非接觸式測高裝置120及人機介面1303相連，用於分析與處理待測物體檢測面上之複數測量點相對參照點之高度值，並記錄承載台1101之旋轉角度或旋轉時間。人機介面1303分別與驅動控制模組1301及數據處理模組1302相連，用於輸入指令並用圖形直觀顯示待測物體之平整度。

使用本實施例之平整度檢測裝置100檢測待測物體之平整度時，需先將待測物體置於承載台1101之承載面1103，且使待測物體之檢測面與非接觸式測高裝置120相對，然後啟動驅動器1102，使承載台1101繞其中心軸線轉動，從而帶動待測物體轉動，再使用非接觸式測高裝置120記錄待測物體之檢測面上之複數測量點相對於參照點之高度值。

本實施例之平整度檢測裝置100結構簡單，由於配合使用非接觸式測高裝置120與旋轉承載台1101，克服了習知物體表面平整度檢測裝置只能從側面對未置入收容件之待測物體之 與圖像感測器相對之表面取像，而不能對收容於收容件之待測物體取像之缺陷，因而具有更廣應用領域。

下面將以組入鏡筒之待測鏡片為例，提供一使用前述檢測裝置100檢測待測物體平整度之方法。

參見圖3，其為本技術方案提供之平整度檢測方法用於檢測待測鏡片200之流程示意圖，該檢測方法包括下述步驟：

步驟一，將組入有待測鏡片200之鏡筒300置於承載裝置110之承載台1101，且使鏡筒300之中心軸線與承載台1101之中心軸線位於同一直線。

請一併參閱圖3與圖4，待測鏡片200收容於鏡筒300內，其具有檢測面201。組入有待測鏡片200之鏡筒300與非接觸式測高裝置120相對設置，以使待測鏡片200之檢測面201與非接觸式測高裝置120相對。

步驟二，旋轉承載台1101，使承載台1101帶動鏡筒300及待測鏡片200繞承載台1101之中心軸線轉動，選取參照點，連續記錄待測鏡片200之檢測面201之一圓周上複數測量點相對參照點之高度值及承載台1101之旋轉角度。

啟動控制器130控制驅動器1102，使驅動器1102驅動承載台1101繞其中心軸線轉動，由此，承載台1101將帶動置於其承載面1103之鏡筒300及待測鏡片200轉動。

由於非接觸式測高設備120位置固定，當承載台1101繞其中 心軸線轉動一周時，非接觸式測高設備120發出之檢測光束會相應地繞承載台1101之中心軸線旋轉一周，從而測量待測鏡片200之檢測面201之一圓周上之複數測量點相對參照點之高度值。

該參照點可為鏡筒300表面之一點，亦可為承載台1101之承載面1103內之一點。為方便說明，本實施例中，參照點為承載面1103內之一點，並設定此參照點之高度為零。

鏡片200之檢測面201之一圓周上之複數測量點相對參照點之高度值藉由非接觸式測高裝置120測量並控制器130記錄之方式達成。承載台1101之旋轉角度可直接由數據處理模組1302傳輸給驅動控制模組1301，從而驅動承載台1101旋轉相應角度。該旋轉角度儲存於數據處理模組1302。同時，數據處理模組1302可記錄承載台1101旋轉一定角度所耗之旋轉時間。

步驟三，分析所測量之待測鏡片200之檢測面201一圓周之複數測量點相對於參照點之高度值，得出待測鏡片200之組入平整度。

待測鏡片200之檢測面201之一圓周上之複數測量點相對於參照點之高度值之分析可藉由控制器130之數據處理模組1302分別以承載台1101之旋轉角度與所測量之各點高度值為X軸及Y軸，作各測量點之高度值對承載台1101之旋轉角度之圖形，或分別以承載台1101之旋轉時間及所測量各測量點之高度值為X軸及Y軸，作各測量點之高度值對承載台1101之旋轉 時間之圖形。該圖形藉由人機介面1303顯示，以直觀表示鏡片200之組入平整度。本實施例中藉由作各測量點之高度值對承載台1101之旋轉角度之圖形來得出鏡片1101之組入平整度。請參見圖5A，各測量點之高度值對承載台1101之旋轉角度之圖形為一曲線，則表明待測鏡片200非水平置入鏡筒300或待測鏡片200於鏡筒300內發生了形變，鏡片組入鏡筒之平整度差。參見圖5B，各測量點之高度值對承載台1101之旋轉角度之圖形為一平行於X軸之直線，則表示待測鏡片200水平置入鏡筒300且未變形，鏡片組入鏡筒之平整度好。

此外，本實施例之平整度檢測方法亦可檢測待測鏡片之檢測面之複數圓周上之測量點相對參照點之高度值。此時，需於非接觸式測高裝置之檢測光束完成測量待測鏡片之檢測面之一圓周上之測量點相對參照點之高度後，調整非接觸式測高裝置之檢測光束繞承載台中心軸線之旋轉半徑，使其按前述方法測量待測鏡片之檢測面之另一圓周上之複數測量點相對參照點之高度，從而檢測待測鏡片之平整度。

本實施例之平整度檢測方法採用連續記錄待測鏡片之檢測面之一圓周上之複數測量點相對於參照點之高度及鏡筒之旋轉角度，無需分別對組入鏡筒前後之待測鏡片成像並對比二圖像以判斷鏡片是否發生形變及是否水平置於鏡筒內，有效地提高了檢測精度及效率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不 能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧平整度檢測裝置

110‧‧‧承載裝置

1101‧‧‧承載台

1102‧‧‧驅動器

1103‧‧‧承載面

120‧‧‧非接觸式測高裝置

130‧‧‧控制器

1301‧‧‧驅動控制模組

1302‧‧‧數據處理模組

1303‧‧‧人機介面

Claims (10)

1. 一種平整度檢測裝置，其包括：一承載裝置，其包括承載台及與承載台相連之驅動器，該承載台用於承載待測物體，該驅動器用以驅動承載台繞其中心軸線轉動；一非接觸式測高裝置，其設於承載裝置上方，與承載台相對，用於連續記錄待測物體之檢測面上之複數測量點相對參照點之高度值；及一控制器，該控制器包括：一驅動控制模組，該驅動控制模組分別與驅動器及數據處理模組相連，用於控制驅動器驅動承載台轉動之旋轉角度；及一數據處理模組，該數據處理模組分別與非接觸式測高裝置、驅動控制模組及人機介面相連，用於分析所測量之高度值並記錄承載台之旋轉角度，並用於以承載台之旋轉角度與所測量之各點高度值為X軸及Y軸，作各測量點之高度值對承載台之旋轉角度之圖形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之平整度檢測裝置，其中，該非接觸式測高裝置為雷射測高儀。
3. 如申請專利範圍第1項所述之平整度檢測裝置，其中，該控制器還包括人機介面，該人機介面分別與驅動控制模組及數據處理模組相連，用於輸入指令並直觀顯示待測物體之平整度。
4. 如申請專利範圍第3項所述之平整度檢測裝置，其中，該驅動器為馬達。
5. 一平整度檢測方法，包括以下步驟：將待測物體置於承載裝置之承載台，且使待測物體之中心軸線與承載台之中心軸線位於同一直線；旋轉承載台，使承載台帶動待測物體繞承載台之中心軸線轉動，選取參照點，連續測量待測物體之檢測面上之複數測量點相對參照點之高度值，並記錄承載台之旋轉角度；分析各測量點之高度值，得出各測量點之高度值對承載台之旋轉角度之圖形。
6. 如申請專利範圍第5項所述之平整度檢測方法，其中，該複數測量點位於待測物體之檢測面之一圓周。
7. 如申請專利範圍第5項所述之平整度檢測方法，其中，該複數測量點位於待測物體之檢測面之複數圓周。
8. 如申請專利範圍第5項所述之平整度檢測方法，其中，該參照點為收容件表面一點或為承載台之承載面內一點。
9. 如申請專利範圍第6項所述之平整度檢測方法，其中，該分析各測量點之高度值包括分別以各測量點之高度值及承載台旋轉角度為坐標系之二坐標軸，作各測量點之高度值與對應之承載台旋轉角度之圖形。
10. 如申請專利範圍第6項所述之平整度檢測方法，其中，分析各測量點之高度值包括分別以各測量點之高度值及承載台旋轉時間為坐標系之二坐標軸，作各測量點之高度值與對應之承載台旋轉時間之圖形。