TWI696820B - 檢測裝置 - Google Patents

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Abstract

一種檢測裝置，用以檢測一待測物。檢測裝置包含一分光鏡、一圖案光束產生器、一影像擷取器及一處理器。圖案光束產生器與影像擷取器分別位於分光鏡之相異側且圖案光束產生器與影像擷取器呈共軛配置。圖案光束產生器用以發出一預設圖案，並透過分光鏡照射於待測物。影像擷取器透過分光鏡擷取預設圖案呈現於待測物上之一實際圖案。處理器用以比較預設圖案與實際圖案，以作為判斷待測物之品質的依據。

Description

檢測裝置
本發明係關於一種檢測裝置，特別是一種共軛配置的檢測裝置。
由於目前智慧型手機的應用日益增加，如瀏覽新聞、社群網站以及玩遊戲，因此消費者在生活上已離不開智慧型手機。智慧型手機的電池大致上分成內建式與可換式兩種。內建式電池設計是手機機殼無設置可拆之電池背蓋，以利智慧型手機之薄化。可換式電池設計是手機機殼設置有可拆之電池背蓋，以利於電池之更換。
不論是內建式或可換式，電池在出廠前皆需要經過檢測，以淘汰掉有瑕疵的電池。詳細來說，電池在製作時會透過真空技術將外皮包覆電池芯，但若電池膨脹或電池外皮破損，則外觀上就不平整。反之，若電池外觀不平整，則代表電池有瑕疵而會影響電池的品質。然而，目前透過同軸或環形照明的方式來檢測電池的外觀，將產生影像對比度不高，以及檢測品質較為不穩定的問題。
本發明在於提供一種檢測裝置，藉以改善以往電池的外觀檢測是透過同軸或環形照明的方式來檢測電池的外觀，而產生影像對比度不高以及檢測品質不穩定的問題。
本發明之一實施例所揭露之檢測裝置，用以檢測一待測物。檢測裝置包含一分光鏡、一圖案光束產生器、一影像擷取器及一處理器。圖案光束產生器與影像擷取器分別位於分光鏡之相異側且圖案光束產生器與影像擷取器呈共軛配置。圖案光束產生器用以發出一預設圖案，並透過分光鏡照射於待測物。影像擷取器透過分光鏡擷取預設圖案呈現於待測物上之一實際圖案。處理器用以比較預設圖案與實際圖案，以作為判斷待測物之品質的依據。
根據上述實施例之檢測裝置，由於圖案光束產生器與影像擷取器呈共軛配置，故與預設圖案的比例與對比度相比，實際圖案的比例與對比度較不會失真。如此一來，則能夠提升實際影像的影像對比度，以及提升待測物檢測的穩定性，進而提升檢測裝置的檢測品質。
此外，由於圖案光束產生器至分光鏡的距離相等於影像擷取器之成像面至分光鏡的距離，故可進一步減少影響檢測穩定性之變數，進而進一步提升檢測裝置的檢測品質。
以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。
請參閱圖1至圖2。圖1為根據本發明第一實施例所述之檢測裝置的平面示意圖。圖2為圖1之光柵的平面示意圖。
本實施例之檢測裝置10用以檢測一待測物20。待測物20例如為鋰電池。鋰電池在製作時會用真空技術讓外皮包覆電池芯。正常來說，若電池芯無膨脹且電池外皮無破損，則鋰電池的外皮為平整狀。反之若電池芯無膨脹且電池外皮無破損，則外皮就會破損或變形。
檢測裝置10包含一分光鏡100、一圖案光束產生器200、一影像擷取器300及一處理器500。
分光鏡100具有相對的一第一面110及一第二面120。第一面110與第二面120傾斜設置，且第一面110例如朝向右方，以及第二面120例如朝向上方。若光線沿方向a經過第一面110或第二面120，則光線會穿過第一面110或第二面120。若光線沿方向b經過第一面110或第二面120，則光線會受第一面110或第二面120反射。
圖案光束產生器200與影像擷取器300分別位於分光鏡100之相異側且圖案光束產生器200與影像擷取器300呈共軛配置。詳細來說，圖案光束產生器200例如位於分光鏡100之右側，且分光鏡100之第一面110面向圖案光束產生器200。影像擷取器300例如位於分光 100之上側，且分光鏡100之第二面120面向影像擷取器300。所謂之圖案光束產生器200與影像擷取器300呈共軛配置是指，通過分光鏡100之後的圖案光束產生器200之照明範圍F與影像擷取器300之影像擷取範圍C完全重疊，其效果容後一併說明。
圖案光束產生器200包含一光源210及一光柵220。光源210例如為面光源。光柵220介於光源210與分光鏡100之間。光柵220具有直條狀之多個遮光條221。這些遮光條221分隔出多條透光口222，使得光源210透過光柵220發出具有多條白色長方形圖案的一預設圖案P(請暫參閱圖3)，且圖案光束產生器200所發出之預設圖案P透過分光鏡100照射於待測物20。在本實施例中，預設圖案P為多條白色長方形圖案的週期性圖案，但不以此為限，在其他實施例中，預設圖案也可以為非週期性圖案。
此外，在本實施例中，圖案光束產生器200是由光源210與光柵220構成，但並不以此為限。在其他實施例中，也可以單靠光源排列出預設圖案的形狀，以直接發出預設圖案。
影像擷取器300用以透過分光鏡100擷取預設圖案P呈現於待測物20上之一實際圖案A(請暫參閱圖4)。影像擷取器300具有一成像面310。影像擷取器300所擷取之影像成像於成像面310。在本實施例中，成像面310至分光鏡100之距離D1等於光柵220至分光鏡100的距離D2，以減少影響檢測穩定性之變數，進而增加檢測裝置10的檢測精準度。
處理器500例如為個人電腦，並用以比較預設圖案P與實際圖案A以作為判斷待測物20之品質的依據。
在本實施例中，檢測裝置10更包含一第一透鏡410、一第二透鏡420及一第三透鏡430。第一透鏡410、第二透鏡420及第三透鏡430皆例如為凸透鏡。第一透鏡410位於圖案光束產生器200與分光鏡100之間，以令圖案光束產生器200所發出之預設圖案P投射至分光鏡100。第二透鏡420位於影像擷取器300與分光鏡100之間，以令預設圖案P呈現於待測物20上之實際圖案A投射於影像擷取器300之成像面310。此外，第一透鏡410相同於第二透鏡420，且第一透鏡410至分光鏡100的距離D3等於第二透鏡420至分光鏡100的距離D4，以進一步減少檢測的變數，進而進一步增加檢測裝置10檢測精準度。第三透鏡430與第二透鏡420分別位於分光鏡100之相對兩側，即分光鏡100位於影像擷取器300與第三透鏡430之間，以將預設圖案P匯聚於待測物20。
請參閱圖3至5，圖3為圖1之圖案光束產生器所發出之預設圖案的平面示意圖。圖4為圖1之影像擷取器所擷取之實際圖案的平面示意圖。圖5為圖1之向量化之預設圖案與向量化之實際圖案的平面示意圖。
以具有瑕疵之待測物20來進行檢測，即待測物20之外表面呈凹凸狀。當圖案光束產生器200所發出之具多條白色長方形圖案的預設圖案P(如圖3所示)沿方向b投射於分光鏡100之第一面110時，分光鏡100之第一面110會將預設圖案P反射至待測物20之凹凸表面。由於預設圖案P會受到待測物20之凹凸表面的影響而從原本的白色長方形圖案變成不規則的扭曲圖案。也就是說，呈現於待測物20的實際圖案A(如圖4所示)變成多條不規則的扭曲圖案。接著，實際圖案A再沿方向a經分光鏡100之第一面110投射於影像擷取器300之成像面310。接著，如圖5所示，處理器500會將實際圖案A向量化與預設圖案P向量化，再將向量化之實際圖案V2與向量化之預設圖案V1重疊比較。具體來說，向量化之實際圖案V2中之各曲線會和向量化之預設圖案V1中距離最近的各直線相比，並例如以最小平方法的方式，計算出向量化之實際圖案V2與向量化之預設圖案V1的差異量。由於差異量超過一預設值，故判定不合格。反之，若曲線與直線的誤差量小於預設值，則判定合格。
在本實施例中，由於圖案光束產生器200與影像擷取器300呈共軛配置，故與預設圖案P的比例與對比度相比，實際圖案A的比例與對比度較不會失真。如此一來，則能夠提升實際影像A的影像對比度，以及提升待測物20檢測的穩定性，進而提升檢測裝置10的檢測品質。
在圖1實施例中，光柵220是以具有直條狀之多個遮光條221為例，但並不以此為限。請參閱圖6。圖6為根據本發明第二實施例所述之光柵的平面示意圖。
本實施例之光柵220’具有構成方格狀之多個第一遮光條221’及多個第二遮光條222’，這些第一遮光條221’與這些第二遮光條222’共同分隔出多個透光口223’。由於本實施例之光柵220’具有雙維度之圖案，故可進一步提升檢測裝置的檢測精準度。
根據上述實施例之檢測裝置，由於圖案光束產生器與影像擷取器呈共軛配置，故與預設圖案的比例與對比度相比，實際圖案的比例與對比度較不會失真。如此一來，則能夠提升實際影像的影像對比度，以及提升待測物檢測的穩定性，進而提升檢測裝置的檢測品質。
此外，由於圖案光束產生器至分光鏡的距離相等於影像擷取器之成像面至分光鏡的距離，故可進一步減少影響檢測穩定性之變數，進而進一步提升檢測裝置的檢測品質。
雖然本發明以前述之諸項實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧檢測裝置20‧‧‧待測物100‧‧‧分光鏡110‧‧‧第一面120‧‧‧第二面200‧‧‧圖案光束產生器210‧‧‧光源220‧‧‧光柵221‧‧‧遮光條222‧‧‧透光口220’‧‧‧光柵221’‧‧‧第一遮光條222’‧‧‧第二遮光條223’‧‧‧透光口300‧‧‧影像擷取器310‧‧‧成像面410‧‧‧第一透鏡420‧‧‧第二透鏡430‧‧‧第三透鏡500‧‧‧處理器a、b‧‧‧方向P‧‧‧預設圖案A‧‧‧實際圖案V1‧‧‧向量化之預設圖案V2‧‧‧向量化之實際圖案D1~D4‧‧‧距離F‧‧‧照明範圍C‧‧‧擷取範圍
圖1為根據本發明第一實施例所述之檢測裝置的平面示意圖。 圖2為圖1之光柵的平面示意圖。 圖3為圖1之圖案光束產生器所發出之預設圖案的平面示意圖。 圖4為圖1之影像擷取器所擷取之實際圖案的平面示意圖。 圖5為圖1之向量化之預設圖案與向量化之實際圖案的平面示意圖。 圖6為根據本發明第二實施例所述之光柵的平面示意圖。
10‧‧‧檢測裝置
20‧‧‧待測物
100‧‧‧分光鏡
110‧‧‧第一面
120‧‧‧第二面
200‧‧‧圖案光束產生器
210‧‧‧光源
220‧‧‧光柵
300‧‧‧影像擷取器
310‧‧‧成像面
410‧‧‧第一透鏡
420‧‧‧第二透鏡
430‧‧‧第三透鏡
500‧‧‧處理器
a、b‧‧‧方向
D1~D4‧‧‧距離
F‧‧‧照明範圍
C‧‧‧擷取範圍

Claims (8)

  1. 一種檢測裝置，用以檢測一待測物，包含：一分光鏡；一圖案光束產生器與一影像擷取器，該圖案光束產生器與該影像擷取器分別位於該分光鏡之相異側且該圖案光束產生器與該影像擷取器呈共軛配置，該圖案光束產生器用以發出一預設圖案，並透過該分光鏡照射於該待測物，該影像擷取器用以透過該分光鏡擷取該預設圖案呈現於該待測物上之一實際圖案；一處理器，用以比較該預設圖案與該實際圖案，以作為判斷該待測物之品質的依據；以及一第一透鏡與一第二透鏡，該第一透鏡位於該圖案光束產生器與該分光鏡之間，該第二透鏡位於該影像擷取器與該分光鏡之間；其中，該圖案光束產生器至該分光鏡的距離相等於該影像擷取器之一成像面至該分光鏡的距離，且該第一透鏡至該分光鏡的距離等於該第二透鏡至該分光鏡的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之檢測裝置，其中通過該分光鏡之後的該圖案光束產生器之照明範圍與該影像擷取器之影像擷取範圍完全重疊。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之檢測裝置，其中該圖案光束產生器包含一光源及一光柵，該光柵介於該光源與該分光鏡之間，該光源透過該光柵發出該預設圖案。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之檢測裝置，其中該光源為面 光源。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之檢測裝置，其中該光柵具有直條狀之多個遮光條，該些遮光條分隔出多條透光口。
  6. 如申請專利範圍第3項所述之檢測裝置，其中該光柵具有構成方格狀之多個第一遮光條及多個第二遮光條，該些第一遮光條與該些第二遮光條共同分隔出多個透光口。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之檢測裝置，其中該第一透鏡相同於該第二透鏡。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之檢測裝置，更包含一第三透鏡，該分光鏡位於該影像擷取器與該第三透鏡之間。
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