TWI818383B - 曲面液滴角檢測方法及其裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種曲面液滴角檢測方法,用於檢測一工件上的曲面,包括維持一滴液口位在可朝下滴液的一滴液位置,並且移動該工件至該滴液口的下方,令該曲面與該滴液口之間保持恆定的一滴液高度,續令該滴液口釋放一液滴至該曲面上的至少一受測點,進而生成所述液滴角,接續檢知該液滴角,用以判定該曲面的品質;為此,本發明還提供實施上述方法的一種曲面液滴角檢測裝置,用以改進傳統液滴角檢測模組難以自動對工件曲面進行液滴角檢測的問題。
Description
本發明涉及液滴角的自動檢測,尤其是針對具有曲面的工件,予以釋放液滴於曲面上並且檢測液滴角的技術,特別有關一種曲面液滴角檢測方法及其裝置。
液滴角(或稱水滴角或接觸角)是指液體(例如水)與氣體(例如空氣)的界面和固體表面之間所形的夾角。當液滴角大於90度時表示該固體表面的疏水性愈佳,亦即液體愈不容易滲入固體表面,且固體表面的防污性愈佳;反之,當液滴角小於90度時表示該固體表面的親水性愈佳,亦即液體愈容易滲入固體表面,且固體表面的防污性愈差。
市面上已被廣泛應用於汽車、太陽能面板、揭示器等領域之可透視、透光或反射用的玻璃或面板(以下統稱工件)的表面,一般需要經過清潔、鍍膜處理及液滴角檢測等工序。其中,對玻璃進行鍍膜處理的作用,在於加強玻璃表面的平滑度(或稱平整度)及硬度,因此在鍍膜處理之後對工件的表面進行液滴角檢測,可驗證出鍍膜表面的平滑度及防污性的良劣。
且知,現有技術中的液滴角檢測技術,多半是使用一液滴角檢測儀器,其內載有液筒及電荷耦合元件(即CCD),憑藉液筒釋放液滴於工件表面,並且憑藉電荷耦合元件檢測該液滴與工件表面之間形成的液滴角,以便精確獲知工件表面的平滑度及防污性是否達到既定的品質標準。
惟,該等能夠接受液滴角檢測儀器檢測的對象,截至目前,多半只合適受測表面為平面的工件,亦即液低在滴落至受測平面後,能穩定停留在平面的受測點上接受液滴角的檢知;換言之,現有的液滴角檢測儀器,並無法針對受測表面為曲面的工件執行滴液角的檢測。然而,由於上述用途的工件所具備可透視、透光或反射的表面,除了以平面形態呈現之外,已逐漸朝向具有曲度變化的設計趨勢邁進,例如汽車用的反射鏡或
後照鏡,亦或燈殼等工件的表面,多半已由平面形態逐漸地延伸成曲面的形態呈現,但現有的液滴角檢測儀器卻無法去適應曲面的曲度變化而執行滴液及其液滴角檢測的操作。
再者,現有液滴角檢測技術在檢知液滴角之後,仍需仰賴人工擦拭受測表面上殘留的液滴,亦即現有的液滴角檢測儀器並不具自動擦拭液滴的作用。
本發明旨在針對現有液滴角檢測儀器,難以適應曲面進行自動化液滴角檢測,以及缺乏自動化擦拭受測曲面上殘留液珠的課題,提出技術上的改進策略。為此,本發明著眼於能夠自動跟追曲面的曲度而進行滴液的構思,以及能夠跟追該曲度而進行自動擦拭受測曲面上殘留液珠的構思,用以改進現有技術的缺困。
為此,本發明一較佳實施例係在提供一種曲面液滴角檢測方法,用於檢測一工件上的曲面,包括:維持一滴液口位在可朝下滴液的一滴液位置,並且移動該工件至該滴液口的下方,令該曲面與該滴液口之間保持恆定的一滴液高度,續令該滴液口釋放一液滴至該曲面上的至少一受測點,進而生成所述液滴角,接續檢知該液滴角,用以判定該曲面的品質;其中,該曲面在空間上具有至少一二維曲度,且該工件係跟追該曲度生成的至少一弧曲路徑移動。
在進一步實施中,所述維持包含停止及移動該滴液口的所述滴液位置;另外,所述移動包含於滴液時及檢知時的中途停止。
在進一步實施中,還包括在檢知該液滴角之後擦拭該曲面上的液滴。
為能驗證上述方法的可實施性,本發明另一較佳實施例係在提供一種曲面液滴角檢測裝置,包括:一液滴角檢測模組及一多軸向驅動器;其中,該液滴角檢測模組配置包含一液筒及一電荷耦合元件,該液筒具有一可朝下滴液的滴液口;該多軸向驅動器配置於該液滴角檢測模組的旁側,該多軸向驅動器能載運具有曲面的一工件移動至該滴液口的下方,
該滴液口能釋放一液滴至該曲面上的至少一受測點,使該液滴於所述受測點上生成液滴角,進而接受該電荷耦合元件的檢知;其中,該曲面在空間上至少具有一二維曲度,該多軸向驅動器係跟追該曲度生成的一弧曲路徑而載運該工件移動,而使該滴液口和所述受測點之間保持恆定的滴液高度。
在上述實施中,該液滴角檢測模組配置於一水平移動滑台上,該水平移動滑台協同該多軸向驅動器一起控制該滴液口與該曲面之間的所述滴液高度,以及該電荷耦合元件和所述受測點之間的一檢測距離。
在上述實施中,該液滴角檢測模組經由一臂件而配置於該水平移動滑台上,使該液滴角檢測模組的下方生成能提供該工件移動的一檢測空間。
在上述實施中,該液滴角檢測模組還配置包含至少一擦拭元件,該水平移動滑台驅動該擦拭元件執行所述擦拭受測點上液滴的動作。
在上述實施中,所述擦拭元件經由至少一單軸向驅動器而連結配置於該液滴角檢測模組上,且所述擦拭元件經由所述單軸向驅動器的帶動而能往復式的挺伸接觸該曲面上的所述受測點。
在上述實施中,所述擦拭元件為能自由轉動的擦拭輪。
在上述實施中,該多軸向驅動器為一機械手臂。
在上述實施中,所述受測點具有提供該液滴沾附的一單位面域,所述單位面域的一切線垂直於該滴液口。
依上述實施內容,本發明能據以實現的技術功效為:能針對工件的曲面進行自動化的液滴角檢測;且,本發明有助於在確立該滴液高度是恆定不變的情況下,適應曲面的不同曲度變化,而自動調整欲滴液的單一個或多個受測點的位置,以利取得一致性的液滴角檢測精度,進而確知受測曲面的平滑度和防污性的品質。此外,針對受檢後殘留在受測曲面上之液滴,本發明也具備自動擦拭該液滴的機能,以維持工件及其曲面在受測後的潔淨度。
為此,請進一步參閱詳述於後的實施方式及圖式,據以證明本發明的可實施性及其技術功效的可實踐性。
10:工件
11:曲面
110:受測點
110’:第一受測點
110”:第二受測點
112:切線
113:弧曲路徑
12:治具
13:爪部
20:液滴角檢測模組
21:座體
22:液筒
221:滴液口
222:液滴
23:電荷耦合元件
231:檢測鏡頭
24:臂件
25:擦拭元件
26:單軸向驅動器
30:多軸向驅動器
40:水平移動滑台
H:滴液高度
θ:液滴角
圖1為本發明欲檢測的工件的立體示意圖,揭露該工件具曲面特徵。
圖2為本發明液滴角檢測裝置之一較佳實施例的立體配置示意圖。
圖3為圖2中液滴角檢測模組的立體放大示意圖。
圖4為圖2中液滴角檢測模組用檢測曲面時的前視示意圖。
圖5為本發明液滴角檢測方法之一較佳實施例的程序方塊示意圖。
圖6a至圖6d依序揭露執行圖5所示程序的動態示意圖。
圖7是由圖5延伸而附加實施的程序方塊示意圖。
首先,請先參閱圖1,揭露本發明所欲檢測的工件10具有一曲面11的特徵,且該曲面11在空間上具有至少一二維曲度,例如分佈在X-Z軸座標的至少一所述二維曲度,或者分佈在X-Y-Z軸座標的多個所述曲度,均可視為本發明所欲檢測的工件暨對象。此外,該工件10可為應用於汽車、太陽能面板或揭示器等領域的可透視、透光或反射用的玻璃或面板,例如在製程中經過鍍膜處理後,而需檢知該曲面11之親水性、疏水性、平滑度或防污性的玻璃或面板。再者,具有曲面11特徵的工件10,其型體可為呈現相應曲度的曲體、其他曲度的曲體、或為不具曲度的多邊型體,因此,該工件10的型體不應受到曲面11特徵的限制。
其次,請合併參閱圖2至圖4,揭露本發明提供的一種曲面液滴角檢測裝置,用於針對上述工件10的曲面11執行液滴角檢測。其中,如圖2所示,該檢測裝置包含一液滴角檢測模組20及一多軸向驅動器30;如圖3所示,該液滴角檢測模組20利用一座體21配置包含一液筒22及至少一電荷耦合元件23;如圖4所示,該液筒22具有一可朝下滴液的滴液口221,該電荷耦合元件(CCD)23具有位在該滴液口221旁側並且可朝下檢知物件表面狀態的檢測鏡頭231;在較佳實施中,該電荷耦合元件23可依循所欲檢知曲面11的至少一弧曲路徑113(如圖6a及圖6b所示)而配置兩個或兩個以上,使之坐落在該液筒22的雙側或周邊,促使兩個檢測鏡頭231能鄰近的位在
該滴液口221的雙側或周邊,就近檢知滴液口221釋放液滴於曲面11上的立體影像。
更具體的,復如圖2及圖3所示,該液滴角檢測模組20可配置於一水平移動滑台40上,且該水平移動滑台40具有至少在X軸向帶動液滴角檢測模組20移動至特定的至少一滴液位置的能力,以便後續能協同該多軸向驅動器30一起控制該滴液口221與該曲面11之間的一滴液高度以及該電荷耦合元件23和至少一受測點之間的檢測距離(容後詳述)。再者,該液滴角檢測模組20可經由一臂件24而配置於該水平移動滑台40上,使該液滴角檢測模組20的下方生成能提供該工件10移動的一檢測空間。
此外,復如圖3所示,該液滴角檢測模組20的座體21上還配置包含至少一擦拭元件25,使該擦拭元件25能接受該水平移動滑台40的驅動而擦拭所述受測點上的液滴。在更進一的實施中,所述擦拭元件25可經由至少一單軸向驅動器26而連結配置於該液滴角檢測模組20的座體上,使所述擦拭元件25能經由所述單軸向驅動器26的帶動而往復式的在Z軸向挺伸接觸該曲面11上的所述受測點;其中,所述擦拭元件25可為能夠自由轉動的擦拭輪,該擦拭輪可由具吸水性的布輪製成。
復如圖4所示,說明所述曲面11上具有作為所述滴液位置使用的一個受測點110,該受測點110具有可提供液滴222沾附的一單位面域,且所述單位面域的一切線112垂直於該滴液口221。此外,圖4還揭露該滴液口221與沾附液滴222的受測點110之間生成的所述滴液高度H,且就單一受測的工件10而言,多個受測點110的所述滴液高度H是維持不變的,以利於液滴角之量測。
再者,該多軸向驅動器30實質上可為一多軸機械手臂(如圖2所示),或為其他具有多軸移動能力的驅動設備,使之配置於該液滴角檢測模組20的旁側,而能執行多軸向的移動,且該多軸向驅動器30具有能自動擷取及釋放工件10的治具12,該治具12上佈設有多個爪部13,所述爪部13可以採用例如是連接負壓動力源的吸爪等,用以自一載台(圖未示)擷截具有曲面11的工件10,並且載運該工件10而移動至該滴液口221的下方。當該
滴液口221在X-Y-Z軸座標的位置固定不動的情況下,該多軸向驅動器30能移動該工件10的曲面11至滴液口221正下方(Z軸方向)的一個既定的受測點110,使該滴液口221和所述受測點之間保持恆定的一滴液高度,以便滴液口221能釋放一液滴至該曲面11的受測點110上,使該液滴於所述受測點上生成液滴角,進而接受該電荷耦合元件23之檢測鏡頭231的檢知。此外,該多軸向驅動器30還能載運該工件10跟追該曲面11的所述弧曲路徑移動,而選擇該曲面11的第二個或更多的受測點110進行滴液及檢知液滴角的動作。
接著,請參閱圖5,用以表述本發明在執行曲面液滴角檢測的過程為全自動化的方式進行,因此依上述檢測裝置所揭示的內容,可用於實施本發明曲面液滴角檢測方法。該檢測方法依序包含下列步驟S1至S5:
步驟S1:維持一滴液位置。由先前技術可知使用滴液(例如水)的手段,對工件進行液滴角檢測為已知技術;然而,本發明在本步驟中的特點是維持已知滴液手段的位置(即維持滴液位置)。在具體實施上,本發明可憑藉圖2及圖3所揭示之液滴角檢測模組20內載的液筒22,由該液筒22底端的滴液口221進行液滴的流量及滴液時機的管制,且該滴液口221必須維持在可朝下滴液的一滴液位置,以便於滴液口221釋放一液滴(或稱液珠)時,能藉助地心引力作用而使液滴掉落至工件的曲面。
其中,所述維持,包含停止該滴液位置及移動該滴液位置。所述停止該滴液位置,表示該滴液口221的位置可經由液滴角檢測模組20的被架設而固定不動;所述移動該滴液位置,表示該滴液口221的位置是可順應曲度或擦拭液滴的需求而追跡移動(容後詳述)。
步驟S2:跟追受側曲面11的曲度而移動工件10至該滴液位置下方保持該滴液高度H。具體實施上,本發明可憑藉圖2所示的多軸向驅動器30載運該工件10跟追受測曲面11的所述弧曲路徑113移動,並且在不同受測點中保持恆定的滴液高度H。其中,所述弧曲路徑113係依曲面11的曲度變化而分佈在X-Y-Z軸座標中。
步驟S3:取得受測點。詳如圖6a及圖6b所示,圖6a揭示多軸向驅動器30載運工件10,使曲面11能跟追所述弧曲路徑113移動至一第一
受測點110’,並且保持該滴液高度H;圖6b揭示多軸向驅動器30載運工件10,而使曲面11能跟追所述弧曲路徑113移動至一第二受測點110”,並且保持該滴液高度H。
步驟S4:釋放液滴至受測點。如圖4所示,裝填有檢測液(例如水)的液筒22,在維持該滴液高度H的情況下,經滴液口221釋放一液滴222至掉落至曲面11的受測點110上,使該液滴在曲面11上生成液滴角。
步驟S5:檢知液滴角。接續步驟4之後,復如圖6c所示,水平移動滑台40帶動液滴角檢測模組20在X軸向略為移動一檢測距離(實為滴液口221和檢測鏡頭231兩者中心線的間隔距離),使該液滴角檢測模組20上之電荷耦合元件23底端的檢測鏡頭231坐落於該液滴222的正上方,以便於隨即檢知受測點110上液滴222的立體影像,藉此確知該液滴角θ,進而以判定該曲面上受測點110的品質。當單一工件10之曲面11上的受測點愈多暨液滴角θ的檢知數量愈多時,可判定曲面之親水性、疏水性、平滑度或防污性的品質的就愈精確。
依上述說明,可據以實現本發明曲面液滴角檢測方法;除此之外,請參閱圖7,揭露本發明之方法,除了圖5所揭步驟之外,還包含在檢知液滴角之步驟5之後,接續執行一步驟S6:擦拭液滴的程序。請參閱圖6d所示,說明配置於該液滴角檢測模組20上的所述擦拭元件25,能憑藉水平移動滑台40在X軸向的帶動,以及單軸向驅動器26在Z軸向的帶動,而跟追所述弧曲路徑113並且接觸曲面11,使所述擦拭元件25能據此而擦拭所述受測點110上的液滴222,以維持工件10及其曲面11在受測後的潔淨度。
以上實施例僅為表達了本發明的較佳實施方式,但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。因此,本發明應以申請專利範圍中限定的請求項內容為準。
Claims (16)
- 一種曲面液滴角檢測方法,用於檢測一工件上的曲面,包括:維持一滴液口位在可朝下滴液的一滴液位置,並且移動該工件至該滴液口的下方,令該曲面與該滴液口之間保持恆定的一滴液高度,續令該滴液口釋放一液滴至該曲面上的至少一受測點,進而生成所述液滴角,接續檢知該液滴角,用以判定該曲面的品質;其中,該曲面在空間上具有至少一二維曲度,且該工件係跟追該曲度生成的至少一弧曲路徑移動。
- 如請求項1所述的曲面液滴角檢測方法,其中該滴液口由一液滴角檢測模組提供,該液滴角檢測模組經由一水平移動滑台而維持該滴液口的所述滴液位置。
- 如請求項1或2所述的曲面液滴角檢測方法,其中所述維持包含停止及移動該滴液口的所述滴液位置。
- 如請求項1所述的曲面液滴角檢測方法,其中還包括在檢知該液滴角之後擦拭該曲面上的液滴。
- 如請求項4所述的曲面液滴角檢測方法,其中所述擦拭由一液滴角檢測模組提供的一擦拭元件執行,該液滴角檢測模組經由一水平移動滑台而驅動該擦拭元件擦拭所述受測點上的液滴。
- 如請求項2所述的曲面液滴角檢測方法,其中該液滴角檢測模組內載至少一電荷耦合元件,該液滴角經由至少一所述電荷耦合元件檢知。
- 如請求項1所述的曲面液滴角檢測方法,其中該工件經由一多軸向驅動器的載運而沿該弧曲路徑移動,且所述移動包含於滴液時及檢知時的中途停止。
- 如請求項1所述的曲面液滴角檢測方法,其中所述受測點具有提供該液滴沾附的一單位面域,所述單位面域的一切線垂直於該滴液口。
- 一種曲面液滴角檢測裝置,包括: 一液滴角檢測模組,配置包含一液筒及坐落在該液筒之端側的至少一電荷耦合元件,該液筒具有一可朝下滴液的滴液口;一多軸向驅動器,配置於該液滴角檢測模組的旁側,該多軸向驅動器能載運具有曲面的一工件移動至該滴液口的下方,該滴液口能釋放一液滴至該曲面上的至少一受測點,使該液滴於所述受測點上生成液滴角,進而接受至少一所述電荷耦合元件的檢知;其中,該曲面在空間上生成一弧曲路徑,該多軸向驅動器係跟追該弧曲路徑而載運該工件移動,而使該滴液口和所述受測點之間保持恆定的一滴液高度。
- 如請求項9所述的曲面液滴角檢測裝置,其中該液滴角檢測模組配置於一水平移動滑台上,該水平移動滑台協同該多軸向驅動器一起控制該滴液口與該曲面之間的所述滴液高度,以及至少一所述電荷耦合元件和所述受測點之間的一檢測距離。
- 如請求項10所述的曲面液滴角檢測裝置,其中該液滴角檢測模組經由一臂件而配置於該水平移動滑台上,使該液滴角檢測模組的下方生成能提供該工件移動的一檢測空間。
- 如請求項10或11所述的曲面液滴角檢測裝置,其中該液滴角檢測模組還配置包含至少一擦拭元件,該擦拭元件接受該水平移動滑台的驅動而擦拭所述受測點上的液滴。
- 如請求項12所述的曲面液滴角檢測裝置,其中所述擦拭元件經由至少一單軸向驅動器而連結配置於該液滴角檢測模組上,且所述擦拭元件經由所述單軸向驅動器的帶動而能往復式的挺伸接觸該曲面上的所述受測點。
- 如請求項13所述的曲面液滴角檢測裝置,其中所述擦拭元件為能自由轉動的擦拭輪。
- 如請求項9所述的曲面液滴角檢測裝置,其中該多軸向驅動器為一機械手臂。
- 如請求項9所述的曲面液滴角檢測裝置,其中所述受測點具有提供該液滴沾附的一單位面域,所述單位面域的一切線垂直於該滴液口。
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