TWI620926B - 工件表面檢測方法及應用其之系統 - Google Patents

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Abstract

一種工件表面檢測方法及應用其之系統。工件表面檢測方法包括以下步驟。首先，提供待測物第一環境，第一環境的第一環境溫度高於第一環境的第一環境相對濕度所對應的第一飽和溫度。然後，提供待測物第二環境，第二環境的第二環境溫度低於第一環境溫度，以使待測物的本身溫度降低至可霧化溫度。然後，提供待測物霧化環境，霧化環境的霧化環境相對濕度所對應的霧化飽和溫度等於或高於可霧化溫度，以霧化待測物的表面。然後，檢測待測物霧化後的表面。

Description

工件表面檢測方法及應用其之系統
本揭露是有關於一種工件表面檢測方法及應用其之系統，且特別是有關於一種可檢測霧化表面的工件表面檢測方法及應用其之系統。
為了偵測高反光度待測物表面的缺陷或進行尺寸等量測，常見方式是以消光粉等噴灑在待測物表面，以降低反光，凸顯表面缺陷與顯出尺寸後，以例如非接觸式取像檢測方式等，進行待測物表面之檢測或量測。然而，此方式必須在檢測後將待測物表面上的消光粉完全去除，不僅耗時、困難並且容易導致生產線之汙染，故難以廣泛應用。
因此，本揭露提出一種工件表面檢測方法及應用其之系統，可提升量測準確度。
根據本揭露之一實施例，提出一種工件表面檢測方法。工件表面檢測方法包括以下步驟。提供一待測物一第一環境，第一環境的一第一環境溫度高於第一環境的一第一環境相對 濕度所對應的一第一飽和溫度；提供待測物一第二環境，第二環境的一第二環境溫度低於第一環境溫度，以使待測物的一本身溫度降低至一可霧化溫度，其中可霧化溫度實質上等於或高於第二環境溫度；提供待測物一霧化環境，霧化環境的一霧化環境相對濕度所對應的一霧化飽和溫度等於或高於可霧化溫度，以霧化待測物的一表面；以及，檢測待測物霧化後的表面。
根據本揭露之另一實施例，提出一種工件表面檢測系統。工件表面檢測系統包括一第一空調模組、一第二空調模組、一霧化空調模組及一檢測模組。第一空調模組用以提供一待測物一第一環境，第一環境的一第一環境溫度高於第一環境的第一環境相對濕度所對應的一第一飽和溫度。第二空調模組用以提供待測物一第二環境，第二環境的一第二環境溫度低於第一環境溫度，以使待測物的一本身溫度降低至一可霧化溫度，其中可霧化溫度實質上等於或高於第二環境溫度。霧化空調模組用以提供待測物一霧化環境，霧化環境的一霧化環境相對濕度所對應的一霧化飽和溫度等於或高於可霧化溫度，以使待測物的一表面霧化。檢測模組，用以檢測待測物霧化後的表面。
根據本揭露之另一實施例，提出一種工件表面檢測方法。工件表面檢測方法包括以下步驟。提供一待測物一第一環境，第一環境的一第一環境溫度高於第一環境的一第一環境相對濕度所對應的一第一飽和溫度；提供待測物一氣體，氣體的一氣體飽和溫度高於待測物的本身溫度，以霧化待測物的一表面；以 及，檢測待測物霧化後的表面。
根據本揭露之另一實施例，提出一種工件表面檢測系統。工件表面檢測系統包括一第一空調模組、一氣體提供器及一檢測模組。第一空調模組用以提供一待測物一第一環境，第一環境的一第一環境溫度高於第一環境的一第一環境相對濕度所對應的一第一飽和溫度。氣體提供器用以提供待測物一氣體，氣體的一氣體飽和溫度高於待測物的本身溫度，以霧化待測物的一表面。檢測模組用以檢測待測物霧化後的表面。
為了對本揭露之上述及其他方面有更清楚的瞭解，下文特舉諸項實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧待測物
10s‧‧‧表面
100、220‧‧‧工件表面檢測系統
110‧‧‧第一空調模組
120‧‧‧第二空調模組
130‧‧‧霧化空調模組
140‧‧‧檢測模組
141‧‧‧機械手臂
142‧‧‧光學式檢測器
150‧‧‧溫度感知器
220‧‧‧氣體提供器
220g‧‧‧氣體
a、b‧‧‧點
C11、C12、C21、C22‧‧‧曲線
E1‧‧‧第一環境
E2‧‧‧第二環境
Ea‧‧‧霧化環境
He1‧‧‧第一環境相對濕度
Hea‧‧‧霧化環境相對濕度
Heg‧‧‧相對濕度
SP1‧‧‧第一空間
SP2‧‧‧第二空間
SP3‧‧‧霧化空間
S110、S120、S130、S140、S150、S210、S220、S230、S240‧‧‧步驟
Te1‧‧‧第一環境溫度
Te2‧‧‧第二環境溫度
Ts1‧‧‧第一飽和溫度
Tb‧‧‧本身溫度
Tsa‧‧‧霧化飽和溫度
Tea‧‧‧霧化環境溫度
Tgs‧‧‧氣體飽和溫度
第1圖繪示依照本揭露一實施例之工件表面檢測系統的示意圖。
第2圖繪示依照本揭露一實施例之工件表面檢測方法的流程圖。
第3圖繪示依照本揭露一實施例之溫濕度曲線圖。
第4圖繪示待測物霧化後的表面的實測反射率曲線圖。
第5圖繪示依照本揭露另一實施例之工件表面檢測系統的示意圖。
第6圖繪示依照本揭露另一實施例之工件表面檢測方法的流程圖。
第7圖繪示依照本揭露另一實施例之溫濕度曲線圖。
請參照第1圖，其繪示依照本揭露一實施例之工件表面檢測系統100的示意圖。工件表面檢測系統100包括第一空調模組110、第二空調模組120、霧化空調模組130、檢測模組140及溫度感知器150。
在本實施例中，第一空調模組110、第二空調模組120及霧化空調模組130可分別提供待測物10相異的第一環境E1、第二環境E2及霧化環境Ea，以改變待測物10的溫度及濕度，並於霧化環境Ea時霧化待測物10的表面10s，以提高檢測模組140的檢測精準度。
在本實施例中，第一空調模組110、第二空調模組120及霧化空調模組130分別連通第一空間SP1、第二空間SP2及霧化空間SP3，以控制此些空間的溫度及濕度。在另一實施例中，第一空調模組110、第二空調模組120及霧化空調模組130可分別位於第一空間SP1內、第二空間SP2內及霧化空間SP3內。第一空間SP1、第二空間SP2及霧化空間SP3例如是一生產線中依序配置的三個工作站，或是一實驗室的三個不同空間。
在另一實施例中，第一空調模組110、第二空調模組120及霧化空調模組130可以整合成單一空調模組，在此設計下，第一空間SP1、第二空間SP2及霧化空間SP3可以是同一空間，此單一空調模組可在不同時點提供該同一空間不同的溫度及 濕度。此外，第一空間SP1、第二空間SP2及/或霧化空間SP3可以是密閉空間或開放空間。
第2圖繪示依照本揭露一實施例之工件表面檢測方法的流程圖。
在步驟S110中，請同時參考第1、2及3圖，第3圖繪示依照本揭露一實施例之溫濕度曲線圖。當待測物10位於第一空間SP1時，第一空調模組110提供待測物10一第一環境E1。第一空調模組110可包括溫度控制器及濕度控制器，以將第一環境E1的溫度及濕度分別控制在第一環境溫度Te1及第一環境相對濕度He1，其中第一環境溫度Te1高於第一環境相對濕度He1所對應的第一飽和溫度Ts1，如此可避免待測物10的表面10s凝結成水滴。換言之，第一環境E1係一低濕環境，如此待測物10的表面10s不會凝結出水滴，進而避免任何水滴在後續製程影響表面10s的霧化均勻度。
進一步舉例來說，如第3圖所示，第一環境溫度Te1例如是攝氏25度，而第一環境相對濕度He1例如是30%。由於攝氏25度高於相對濕度30%所對應的第一飽和溫度Ts1，即攝氏6度(水平虛線往左對應到攝氏6度)，因此第一環境E1處在一低濕環境，使待測物10的表面10s不會凝結出水滴。然而，只要待測物10的表面10s不會凝結出水滴即可，本揭露實施例不限定第一環境溫度Te1的數值及第一環境相對濕度He1的數值。
在步驟S120中，如第1及3圖所示，移動待測物 10至第二空間SP2，第二空調模組120提供待測物10一第二環境E2。第二空調模組120可包括溫度控制器及濕度控制器，以將第二環境E2的溫度控制在第二環境溫度Te2，其中第二環境溫度Te2低於第一環境溫度Te1，以使待測物10的本身溫度Tb降低至一可霧化溫度。在一實施例中，可霧化溫度可高於第二環境溫度Te2，然也可大致上等於或接近於第二環境溫度Te2。
在步驟S130中，以溫度感知器150，例如是非接觸的紅外線感知器或其它非接觸式溫度感知器，來感測待測物10的本身溫度Tb是否達到可霧化溫度。若是，則進入步驟S140；若否，則待測物10繼續保持在第二環境E2，直到待測物10的本身溫度Tb降低至可霧化溫度。或者，在另一實施例中，若待測物10的本身溫度Tb尚未達到可霧化溫度，第二空調模組120可降低第二環境溫度Te2，以讓待測物10更快達到可霧化溫度。前述的可霧化溫度可視霧化環境Ea的霧化飽和溫度Tsa而定，本揭露實施例不限制可霧化溫度的數值範圍。
在步驟S140中，霧化空調模組130提供待測物10一霧化環境Ea。霧化空調模組130可包括濕度控制器及溫度控制器，以將霧化環境Ea的相對濕度及環境溫度分別控制在霧化環境相對濕度Hea及霧化環境溫度Tea，其中霧化環境相對濕度Hea所對應的霧化飽和溫度Tsa等於或高於可霧化溫度，以霧化待測物10的表面10s。
請再參見第3圖之溫溼度曲線圖，以可霧化溫度為 攝氏17度舉例來說，若霧化環境溫度Tea為攝氏25度，霧化空調模組130可加濕霧化環境Ea，讓霧化環境相對濕度Hea增加至70%(如第3圖的點a)。如此，相對濕度70%所對應的霧化飽和溫度Tsa(約攝氏17度)大致上等於攝氏17度，因此可霧化待測物10的表面10s。在另一實施例中，霧化空調模組130可加濕霧化環境Ea，讓霧化環境相對濕度Hea增加至70%以上，如80%(如第3圖的點b)。相對濕度80%所對應的霧化飽和溫度Tsa(約攝氏21度)高於攝氏17度，同樣也可霧化待測物10的表面10s。此外，前述的霧化環境溫度Tea也可以是一高於可霧化溫度的其它溫度值，不限於攝氏25度。
霧化後的表面10s包含數個細微水珠，其直徑例如約略為0.1μm(微米)~2μm，使表面10s產生霧化效果。此外無須事先在該表面上塗佈疏水劑(hydrophobe)、親水劑(hydrophile)或螢光劑(fluorescent agent)等，因此本揭露確實具有對高反光表面量測作業之正確性與便捷性。
如第4圖所示，其繪示待測物10霧化後的表面10s的實測反射率曲線圖。當待測物10是透光率較差的透明壓克力時，依據實測結果，待測物10的表面10s在霧化前的反射率低於20%(如曲線C11所示)，然在霧化後高於20%(如曲線C12所示)。當待測物10是透光率較高的反射片時，依據實測結果，待測物10的表面10s在霧化前的反射率高於80%(如曲線C21所示)，然在霧化後低於80%(如曲線C22所示)。當待測物10的表面10s 的反射率調整至一合適檢測範圍，如介於20%至80%之間，該範圍可讓檢測結果達到一定精準度，且可清楚地檢測出表面缺陷。由於本揭露實施例之霧化方法可將待測物10的表面10s的反射率調整至20%至80%之間，因此能夠提高檢測結果的精準度以及檢測出表面缺陷。此外，反射率調整後，三維點雲(point cloud)的訊號雜訊比(S/N)提高，而提升量測品質。另外，前述反射率實測例如是採用CIE1301988規範完成。
在步驟S150中，檢測模組140檢測待測物10霧化後的表面10s。例如，檢測模組140包括機械手臂141及光學式檢測器142。光學式檢測器142裝置在機械手臂141上，以受到機械手臂141的驅動而掃描待測物10的表面10s的三維輪廓或檢查表面10s是否具有缺陷。此外，檢測模組140可以在霧化空間SP3內檢測待測物10，然也可在霧化空間SP3外檢測待測物10。
請參照第5圖，其繪示依照本揭露另一實施例之工件表面檢測系統200的示意圖。工件表面檢測系統200包括第一空調模組110、氣體提供器220、檢測模組140及溫度感知器150。有別於前述實施例的工件表面檢測方法方式，本實施例的工件表面檢測方法係採用氣體提供器220提供霧化環境。
第6圖繪示依照本揭露另一實施例之工件表面檢測方法的流程圖。
在步驟S210中，請同時參考第7圖，其繪示依照本揭露另一實施例之溫濕度曲線圖。當待測物10位於第一空間SP1 時，第一空調模組110提供待測物10一第一環境E1。例如，第一空調模組110可包括溫度控制器及濕度控制器，以將第一環境E1的溫度及濕度分別控制在第一環境溫度Te1及第一環境相對濕度He1，其中第一環境溫度Te1高於第一環境相對濕度He1所對應的第一飽和溫度Ts1。在第一環境溫度Te1的作用下，待測物10的本身溫度Tb接近第一環境溫度Te1，由於第一環境溫度Te1高於第一飽和溫度Ts1，因此待測物10的本身溫度Tb也高於第一飽和溫度Ts1。由於待測物10的本身溫度高於第一飽和溫度Ts1，因此待測物10的表面10s不會凝結出水滴，進而避免任何水滴在後續製程影響表面10s的霧化均勻度。舉例來說，如第7圖所示，第一環境溫度Te1例如是攝氏25度，而第一環境相對濕度He1例如是40%，其對應的第一飽和溫度Ts1為攝氏10度，因此只要待測物10的本身溫度Tb高於攝氏10度，其表面10s不會凝結出水滴。然，只要表面10s不會產生水滴即可，本揭露實施例並不限定第一環境溫度Te1的數值及第一環境相對濕度He1的數值。
此外，第一環境相對濕度He1可控制在低於外界的相對濕度，以使第一環境E1處在一低濕環境。如此，即使待測物10的表面10s原本具有水滴，也會因為低濕環境的因素而蒸發掉。
在步驟S220中，以溫度感知器150，例如紅外線溫度感知器或其它非接觸式溫度感知器，來感測待測物10的本身溫度Tb是否低於氣體220g的氣體飽和溫度Tgs。若是，則進入步 驟S230；若否，則繼續將待測物10維持在第一環境E1，直到待測物10的本身溫度Tb低於氣體220g的氣體飽和溫度Tgs；或者，可降低第一環境溫度Te1，讓待測物10的本身溫度Tb更快降低至低於於氣體220g的氣體飽和溫度Tgs。
在步驟S230中，氣體提供器220提供待測物10一霧化環境Ea。例如，氣體提供器220提供前述氣體220g給待測物10。氣體220g例如是汽體或是汽體與氣體的混合。氣體提供器220例如是蒸發器、噴霧器，或是其它可提供不同溫度及/或相對濕度之氣體的提供器。氣體220g的相對濕度Heg係以100%為例說明。如第7圖所示，由於氣體220g的氣體飽和溫度Tgs等於或高於待測物10的本身溫度Tb，因此可霧化待測物10的表面10s。舉例來說，氣體220g的氣體飽和溫度Tgs例如是攝氏32度，其高於待測物10的本身溫度Tb，如攝氏25度，因此可霧化待測物10的表面10s。詳言之，氣體220g的氣體飽和溫度Tgs高於待測物10的本身溫度Tb，因此氣體220g在接觸到相對低溫的待測物10的表面10s時會冷凝在待測物10的表面10s。氣體220g包含數個細微水珠，其直徑例如約略為0.1μm~2μm，使表面10s產生霧化效果。
在步驟S240中，檢測模組140檢測待測物10霧化後的表面10s。例如，檢測模組140包括機械手臂141及光學式檢測器142。光學式檢測器142裝置在機械手臂141上，以受到機械手臂141的驅動而掃描待測物10的表面10s的三維輪廓或檢 查表面10s是否具有缺陷。此外，檢測模組140可以在霧化空間SP3內檢測待測物10，然也可在霧化空間SP3外檢測待測物10。
綜上，本揭露一實施例提供一種工件表面檢測方法提供待測物一乾燥製程(如前述第一環境)、一冷卻製程(如前述第二環境)及一加濕霧化製程(如前述霧化環境)，在最後的加濕霧化製程中，待測物的表面冷凝出細微水珠(霧化)，此可提升量測準確度。在另一實施例中，非接觸式工件表面檢測方法提供待測物一乾燥製程(如前述第一環境)及一氣體，其中氣體的氣體飽和溫度高於待測物的本身溫度，使氣體在接觸到相對低溫的待測物的表面後冷凝，以霧化待測物的表面。
綜上所述，雖然本揭露已以諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (17)

  1. 一種工件表面檢測方法，包括：提供一待測物一第一環境，該第一環境的一第一環境溫度高於該第一環境的一第一環境相對濕度所對應的一第一飽和溫度；提供該待測物一第二環境，該第二環境的一第二環境溫度低於該第一環境溫度，以使該待測物的一本身溫度降低至一可霧化溫度，該可霧化溫度實質上等於或高於該第二環境溫度；提供該待測物一霧化環境，該霧化環境的一霧化環境相對濕度所對應的一霧化飽和溫度等於或高於該可霧化溫度，以霧化該待測物的一表面；以及檢測該待測物霧化後的該表面。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面檢測方法，其中檢測該待測物霧化後的該表面係以非接觸方式完成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之工件表面檢測方法，其中提供該待測物該第一環境之步驟係於一第一空間完成，在提供該待測物該第一環境之步驟後，該非接觸式工件表面檢測方法更包括：移動該待測物至一第二空間，以進行提供該待測物該第二環境之步驟；以及移動該待測物至一霧化空間，以進行提供該待測物該霧化環 境之步驟。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之非接觸式工件表面檢測方法，其中提供該待測物該第一環境之步驟、提供該待測物該第二環境及提供該待測物該霧化環境係於同一空間完成。
  5. 一種非接觸式工件表面檢測系統，包括：一第一空調模組，用以提供一待測物一第一環境，該第一環境的一第一環境溫度高於該第一環境的該第一環境相對濕度所對應的一第一飽和溫度；一第二空調模組，用以提供該待測物一第二環境，該第二環境的一第二環境溫度低於該第一環境溫度，以使該待測物的一本身溫度降低至一可霧化溫度，該可霧化溫度實質上等於或高於該第二環境溫度；一霧化空調模組，用以提供該待測物一霧化環境，該霧化環境的一霧化環境相對濕度所對應的一霧化飽和溫度等於或高於該可霧化溫度，以使該待測物的一表面霧化；以及一檢測模組，用以檢測該待測物霧化後的該表面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之非接觸式工件表面檢測系統，其中該第一空調模組、該第二空調模組與該霧化空調模組係整合成一空調模組。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之非接觸式工件表面檢測系統，其中該第一環境、該第二環境及該霧化環境發生在同一空間。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之非接觸式工件表面檢測系統，其中該第一環境、該第二環境及該霧化環境分別發生在不同的一第一空間，一第二空間及該霧化空間。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之非接觸式工件表面檢測系統，更包括：一溫度感知器，用以感測該待測物的該本身溫度是否達到該可霧化溫度。
  10. 一種非接觸式工件表面檢測方法，包括：提供一待測物一第一環境，該第一環境的一第一環境溫度高於該第一環境的一第一環境相對濕度所對應的一第一飽和溫度；提供該待測物一氣體，該氣體的一氣體飽和溫度高於該待測物的本身溫度，以霧化該待測物的一表面；以及檢測該待測物霧化後的該表面。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之非接觸式工件表面檢測方法，其中檢測該待測物霧化後的該表面之步驟係以非接觸方式 完成。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之非接觸式工件表面檢測方法，其中提供該待測物該第一環境之步驟係於一第一空間完成，在提供該待測物該第一環境之步驟後，該非接觸式工件表面檢測方法更包括：移動該待測物至一霧化空間，以進行提供該待測物該氣體之步驟。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之非接觸式工件表面檢測方法，其中提供該待測物該第一環境之步驟及提供該待測物該氣體之步驟係於同一空間完成。
  14. 一種非接觸式工件表面檢測系統，包括：一第一空調模組，用以提供一待測物一第一環境，該第一環境的一第一環境溫度高於該第一環境的一第一環境相對濕度所對應的一第一飽和溫度；一氣體提供器，用以提供該待測物一氣體，該氣體的一氣體飽和溫度高於該待測物的該本身溫度，以霧化該待測物的一表面；以及一檢測模組，用以檢測該待測物霧化後的該表面。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之非接觸式工件表面檢測系統，更包括：一溫度感知器，用以感測該待測物的該本身溫度是否低於該氣體飽和溫度。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之非接觸式工件表面檢測系統，其中提供該待測物該第一環境之步驟及提供該待測物該氣體之步驟分別於不同的一第一空間及一霧化空間完成。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之非接觸式工件表面檢測系統，其中提供該待測物該第一環境之步驟及提供該待測物該氣體之步驟係於同一空間完成。
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