TWM506992U - 工業用相機之組裝結構 - Google Patents

Description

工業用相機之組裝結構

本創作係提供一種工業用相機之組裝結構，尤指鏡頭座與殼體分離組構設計，可使殼體不需針對攝像模組不同尺寸之感測元件開發出不同的模具，以更換不同鏡頭孔大小之鏡頭座配合感測元件進行組裝，進而達到結構穩定、便於量產且成本更為低廉之效果。

按，現今電子科技以日新月異的速度成長，並因應電腦設備在開放架構之下軟硬體標準化、功能不斷的擴充與升級，廠商便開發出適用於各專業領域中的工業電腦，主要應用在如工業控制、工業自動化、量測、網路與通訊設備、機器視覺與運動控制等，亦可適用於肩負重要任務的醫療、國防、交通運輸與航太領域等需要高可靠度與穩定性的應用，以滿足特定規格及嚴苛環境下執行各項高效能運作的要求。

再者，機器視覺的應用在各種產業的生產製造及品質檢測已是行之有年，並利用機器視覺提升檢測精度或加速生產效率，因此逐漸成為許多生產檢測設備中所必備的取像裝置，而隨著機器視覺的技術不斷推陳出新，亦可適用於數位監控、視訊或3D導引視覺機器人等高速機器視覺應用，以滿足高解析度、高畫面更新率與大量影像資料的傳輸、處理與判讀的需求，且可提高檢測產出的效率而降低生產成本。

而一般機器視覺檢測系統包括有照明光源、攝影機、影像處理裝置、顯示螢幕等，其中工業用之攝影機主要可分為面掃描式及線掃描式二種型式，並由攝影機將經過鏡頭投射在感測元件上所擷取到的影像傳輸至影像處理裝置作進一步的解讀後，再加以儲存、分析或是可以直接顯示於螢幕上，惟該一般攝影機皆為可拆裝式之鏡頭，並將鏡頭利用螺接的方式結合於殼體之鏡頭座上，此種雖然可針對實際的應用將鏡頭自鏡頭座之安裝孔內拆卸，再更換不同規格之鏡頭，以獲得更高解析度與最佳的成像品質，但因目前攝影機內部電路板所搭載之感測元件尺寸配合鏡頭座之鏡頭孔皆為固定而無法更換，並造成檢測系統硬體升級之困難或必須汰換整台攝影機，以致使設備更新與使用成本變得相對高昂，且因鏡頭座與殼體為一體成型所製成，若是鏡頭座之鏡頭孔欲配合不同的尺寸感測元件組裝使用，便需要針對殼體各別開發不同的模具才能進行生產，造成模具數量變多而成本仍然無法有效降低，故要如何有效解決因鏡頭座與殼體一體成型而無法配合組裝不同尺寸的感測元件所衍生之模具數量變多、成本高昂等問題已被業界視為所亟欲解決之課題，則有待從事此行業者重新設計來加以有效解決。

故，新型創作人有鑑於上述習用之問題與缺失，乃搜集相關資料經由多方的評估及考量，並利用從事於此行業之多年研發經驗不斷的試作與修改，始設計出此種工業用相機之組裝結構新型誕生。

本創作之主要目的乃在於攝像模組之電路板上為設有感測元件，並於電路板上所結合鏡頭座之基座表面上朝前方設有凸出之中空對 接部，且對接部內部之安裝孔底部設有可供感測元件嵌入而形成密合狀態之鏡頭孔，便可將攝像模組與鏡頭座進一步結合於殼體內部之容置空間，並由鏡頭座之對接部穿過殼體上之通孔而伸出至外部，此種鏡頭座組裝結構簡單而模具設計容易，並於組裝後可方便感測元件與鏡頭孔進行對準，且該鏡頭座與殼體分離組構設計，可使殼體不需針對攝像模組不同尺寸之感測元件開發出不同的模具，而僅只需更換不同鏡頭孔大小之鏡頭座配合感測元件進行組裝，以利於模組化大量生產，也可簡化製程與模具數量，進而達到結構穩定、便於量產且成本更為低廉之效果。

本創作之次要目的乃在於攝像模組之感測元件周邊處為設有定位於電路板上之複數導熱塊，當攝像模組之感測元件於運作時，可透過導熱塊來吸收感測元件所產生之熱量，並將熱量經由鏡頭座傳導至殼體上形成一熱傳導路徑後，便可藉由導熱塊與感測元件相接觸形成抵貼提供直接的熱傳導功能，並利用鏡頭座與殼體進一步增加其整體的散熱面積，以提高感測元件之散熱效率，並保持整體系統正常的運作。

本創作之另一目的乃在於鏡頭座之鏡頭孔相鄰於安裝孔處之縱向表面為形成有阻擋面，並於阻擋面上形成有吸光層，當攝像模組之感測元件於運作時，可由感測元件感應鏡頭座之安裝孔內所結合之預設鏡頭聚焦投射之光線，並於感測元件感應的過程中亦可透過吸光層予以吸收部分入射至鏡頭孔內非影像資訊之光線，以有效抑制感測元件可能感應光線產生之雜訊，藉此可確保影像擷取的品質。

1‧‧‧攝像模組

11‧‧‧電路板

111‧‧‧第一穿孔

112‧‧‧螺絲

113‧‧‧接合孔

114‧‧‧第一連接器

12‧‧‧感測元件

121‧‧‧導熱塊

122‧‧‧導熱介質

2‧‧‧鏡頭座

21‧‧‧基座

211‧‧‧螺孔

2111‧‧‧凸柱

212‧‧‧定位柱

22‧‧‧對接部

221‧‧‧安裝孔

2211‧‧‧內螺紋

222‧‧‧鏡頭孔

2221‧‧‧導斜面

2222‧‧‧阻擋面

223‧‧‧吸光層

3‧‧‧殼體

30‧‧‧容置空間

31‧‧‧外殼

311‧‧‧通孔

312‧‧‧鏡頭外框

3121‧‧‧保護套環

313‧‧‧第二穿孔

3131‧‧‧凹槽

314‧‧‧螺絲

315‧‧‧鎖孔

316‧‧‧導光柱

32‧‧‧後蓋

321‧‧‧散熱片

322‧‧‧第三穿孔

323‧‧‧螺絲

324‧‧‧防水墊圈

33‧‧‧電路模組

331‧‧‧線路板

332‧‧‧晶片組

333‧‧‧第二連接器

3331‧‧‧連接單元

334‧‧‧第三連接器

3341‧‧‧連接單元

335‧‧‧指示燈

34‧‧‧傳輸介面

341‧‧‧電源接頭

342‧‧‧訊號接頭

第一圖 係為本創作之立體外觀圖。

第二圖 係為本創作之立體分解圖。

第三圖 係為本創作另一視角之立體分解圖。

第四圖 係為本創作之前視圖。

第五圖 係為本創作之側視剖面圖。

第六圖 係為本創作攝像模組與鏡頭座於組裝前之側視剖面圖。

第七圖 係為本創作攝像模組與鏡頭座於組裝後之側視剖面圖。

第八圖 係為本創作攝像模組與鏡頭座於組裝後之立體外觀圖。

為達成上述目的及功效，本創作所採用之技術手段及其構造，茲繪圖就本創作之較佳實施例詳加說明其構造與功能如下，俾利完全瞭解。

請參閱第一、二、三、四、五圖所示，係分別為本創作之立體外觀圖、立體分解圖、另一視角之立體分解圖、前視圖及側視剖面圖，由圖中可清楚看出，本創作工業用相機之組裝結構為包括有攝像模組1、鏡頭座2及殼體3，其中：

該攝像模組1為具有電路板11，並於電路板11一側表面上設有感測元件12，且該感測元件12可為互補式氧化金屬半導體(CMOS)或感光耦合元件(CCD)，而感測元件12周邊處則設有定位於電路板11上之複數導熱塊121，以利於感測元件12運作時所產生之熱量可經由導熱塊121導出至外部來輔助進行散熱；另，電路板11上位於感測元件12之外側周圍表面處為設有可供螺絲112穿設之複 數第一穿孔111及接合孔113，且電路板11相對於感測元件12之另側表面上設有第一連接器114。

該鏡頭座2為具有基座21，並於基座21表面上朝前方設有凸出之中空對接部22，且對接部22內部所具之安裝孔221內壁面處形成有內螺紋2211，而對接部22之安裝孔221底部為設有貫通之鏡頭孔222，其鏡頭孔222後方周緣處形成有向外擴張之導斜面2221，並於鏡頭孔222相鄰於安裝孔221處之縱向表面形成有平整狀之阻擋面2222，且阻擋面2222上利用油墨或其他吸光材料以塗佈的方式形成有吸光層223；此外，鏡頭座2之基座21上位於對接部22之外側周圍表面處為設有複數螺孔211，並於螺孔211前後二側周緣處皆朝外形成有環狀之凸柱2111，且基座21後側表面上設有複數定位柱212。

該殼體3為包括有中空之外殼31及結合於外殼31上之後蓋32，並於外殼31與後蓋32內部之間形成有可供電路模組33定位之容置空間30，且外殼31底部設有連接於電路模組33上並露出於殼體3外部之傳輸介面34，而外殼31前方處為設有連通至容置空間30內之通孔311，並於通孔311外側周圍處形成有凸出之環狀鏡頭外框312，且鏡頭外框312前側處套接有保護套環3121，再於通孔311相鄰於鏡頭外框312處之縱向表面上為設有可供螺絲314穿設之複數第二穿孔313，且各第二穿孔313後側周緣處分別朝外形成有凹槽3131；又，外殼31後方之開口內側處為設有複數鎖孔315，並於外殼31頂部設有外露之複數導光柱316，而後蓋32後側表面上 為設有矗立狀之複數散熱片321，並於散熱片321外側周圍處亦設有可供螺絲323穿設之複數第三穿孔322。

再者，電路模組33為具有線路板331，其線路板331一側或二側表面上設有至少一個晶片組332，且該晶片組332可為現場可編輯邏輯閘陣列(FPGA)晶片、中央處理器(CPU)、圖形處理單元(GPU)、影像處理器(GMCH)、網路晶片或其他型式之處理晶片，而線路板331表面上亦可設有電源驅動電路、記憶體模組(圖中未標示)、固態硬碟(SSD)等電子零組件或電路，並於線路板331後側表面上設有第二連接器333及位於第二連接器333下方處之第三連接器334，且各第二連接器333與第三連接器334內分別插接有可為軟性扁平排線(FFC)或軟性電路板(FPC)之連接單元3331、3341，再於線路板331前側上方處設有可為發光二極體(LED)之複數指示燈335；另，傳輸介面34為包括有至少一個電源接頭341及訊號接頭342，並由電源接頭341與訊號接頭342之端子組分別連接於第三連接器334之連接單元3341上用以進行傳輸電源或訊號之使用。

請搭配參閱第六、七、八圖所示，係分別為本創作攝像模組與鏡頭座於組裝前之側視剖面圖、組裝後之側視剖面圖及立體外觀圖，由圖中可清楚看出，當本創作於組裝時，係先將鏡頭座2之對接部22以鏡頭孔222為對正於攝像模組1之感測元件12處，便可推動於基座21使其定位柱212穿入於電路板11之接合孔113內，並由定位柱212之導引與限位作用，以利於感測元件12與對接部22之鏡頭孔22 2內進行對準，且待基座21底部抵貼於電路板11表面上後，便可將感測元件12完全嵌入於鏡頭孔222內形成密合狀態，並使導熱塊121抵靠於鏡頭孔222周緣處之導斜面2221上，而基座21之螺孔211則分別對應於電路板11之第一穿孔111處，並由螺絲112穿過第一穿孔111中後，再螺入於基座21之螺孔211內使鏡頭座2與攝像模組1之電路板11結合成為一體。

然而，上述感測元件12之導熱塊121與鏡頭座2之鏡頭孔222間為進一步設有導熱介質122，且該導熱介質122可為導熱塊121表面上貼附之導熱片或塗佈形成之導熱膏，並於感測元件12完全嵌入於鏡頭孔222內後，可將導熱塊121以導熱介質122抵持接觸於鏡頭孔222周緣處之導斜面2221上形成一熱傳導路徑，而有效降低其所產生之熱阻。

復請參閱如第二、四、五、八圖所示，當攝像模組1與鏡頭座2組裝完成後，便可將攝像模組1與鏡頭座2裝設於殼體3外殼31之容置空間30內，並使鏡頭座2之對接部22由內向外穿過外殼31之通孔311而伸出至鏡頭外框312內，且待鏡頭座2推入至定位，便可將基座21之螺孔211以凸柱2111嵌入於外殼31第二穿孔313之凹槽3131內，並由螺絲314穿過第二穿孔313中後，再螺入於基座21之螺孔211內，使攝像模組1可透過鏡頭座2與殼體3之外殼31結合成為一體。

續將電路模組33之線路板331為利用上述之利用螺絲鎖固的方式結合於後蓋32上，並使晶片組332以導熱介質(圖中未示 出)緊密抵貼於後蓋32內壁面處形成一熱傳導路徑，且待第二連接器333之連接單元3331另端插接於電路板11之第一連接器114內形成電性連接後，再將後蓋32罩覆於外殼31後側處，即可使電路模組33一併收容於殼體3之容置空間30內，同時將線路板331上之指示燈335對應於外殼31之導光柱316處，以供指示燈335可朝導光柱316投射產生對外顯示亮光，而後便可將後蓋32為蓋合於外殼31後方開口處，並由螺絲323穿過第三穿孔322中後，再螺入於外殼31之鎖孔315內結合成為一體，且該後蓋32與外殼31之相接面處為可設有一防水墊圈324，即可透過防水墊圈324使後蓋32結合於外殼31上後形成密封狀態，並具有良好的防水與防塵之功能。

本創作鏡頭座2對接部22之安裝孔221內為可利用內螺紋2211以螺接的方式結合有一鏡頭(圖中未示出)，並將殼體3之傳輸介面34以電源接頭341與訊號接頭342透過線纜(圖中未示出)連接於工業電腦、網路控制自動化系統或其他電子裝置，當攝像模組1之感測元件12運作時，可由感測元件12感應鏡頭所聚焦投射之光線，並將擷取到的光線轉換成電子訊號後傳輸至電路模組33之晶片組332進行影像擷取與儲存等動作，並於感測元件12感應的過程中，亦可透過鏡頭孔222相鄰於安裝孔221處之吸光層223予以吸收部分入射至鏡頭孔222內非影像資訊之光線，以有效抑制感測元件12可能感應光線產生之雜訊，藉此可確保影像擷取的品質。

當本創作攝像模組1之感測元件12於運作時，可透過銅、鋁、鐵等材質製成之導熱塊121來吸收感測元件12所產生之熱量， 並將熱量經由導熱介質122傳導至鏡頭座2上，即可透過導熱介質122有效降低其熱阻，再由基座21抵貼於外殼31內壁面處而傳導至殼體3上形成一熱傳導路徑，便可藉由導熱塊121與感測元件12相接觸形成抵貼提供直接的熱傳導功能，使感測元件12運作時所產生之熱量不但可利用導熱塊121輔助進行散熱，並經由鏡頭座2與殼體3進一步增加其整體的散熱面積，且該導熱塊121配合鏡頭座2與殼體3所能導引出感測元件12的熱能多寡主要視材質的種類而定，以提高感測元件12之散熱效率，並保持整體系統正常的運作。

是以，本創作為針對鏡頭座2之基座21配合攝像模組1之電路板11組裝結構簡單而模具設計容易，並於組裝後可方便感測元件12與對接部22之鏡頭孔222進行對準，且該鏡頭座2與殼體3分離組構設計，可使殼體3不需針對攝像模組1不同尺寸之感測元件12開發出不同的模具，而僅只需更換不同鏡頭孔222大小之鏡頭座2配合感測元件12進行組裝，以利於模組化大量生產，也可簡化製程與模具數量，進而達到結構穩定、便於量產且成本更為低廉之效果。

上述詳細說明為針對本創作一種較佳之可行實施例說明而已，惟該實施例並非用以限定本創作之申請專利範圍，凡其它未脫離本創作所揭示之技藝精神下所完成之均等變化與修飾變更，均應包含於本創作所涵蓋之專利範圍中。

綜上所述，本創作上述之工業用相機之組裝結構為確實能達到其功效及目的，故本創作誠為一實用性優異之創作，實符合新型專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本案，以保障新型創作 人之辛苦創作，倘若 鈞局有任何稽疑，請不吝來函指示，新型創作人定當竭力配合，實感德便。

1‧‧‧攝像模組

11‧‧‧電路板

111‧‧‧第一穿孔

112‧‧‧螺絲

113‧‧‧接合孔

12‧‧‧感測元件

121‧‧‧導熱塊

2‧‧‧鏡頭座

21‧‧‧基座

211‧‧‧螺孔

2111‧‧‧凸柱

22‧‧‧對接部

221‧‧‧安裝孔

2211‧‧‧內螺紋

222‧‧‧鏡頭孔

223‧‧‧吸光層

3‧‧‧殼體

31‧‧‧外殼

311‧‧‧通孔

312‧‧‧鏡頭外框

3121‧‧‧保護套環

313‧‧‧第二穿孔

314‧‧‧螺絲

316‧‧‧導光柱

32‧‧‧後蓋

321‧‧‧散熱片

323‧‧‧螺絲

324‧‧‧防水墊圈

33‧‧‧電路模組

331‧‧‧線路板

332‧‧‧晶片組

333‧‧‧第二連接器

3331‧‧‧連接單元

3341‧‧‧連接單元

335‧‧‧指示燈

34‧‧‧傳輸介面

341‧‧‧電源接頭

342‧‧‧訊號接頭

Claims (14)

1. 一種工業用相機之組裝結構，係包括有攝像模組及鏡頭座，其中：該攝像模組為具有一電路板，並於電路板表面上設有感測元件；該鏡頭座為具有結合於電路板上之基座，並於基座表面上朝前方設有凸出之中空對接部，且對接部內部具有可供預設鏡頭結合之安裝孔，再於安裝孔底部設有可供感測元件對準嵌入之鏡頭孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述之工業用相機之組裝結構，其中該攝像模組之電路板上位於感測元件之外側周圍表面處為設有可供螺絲穿設之複數第一穿孔，並於鏡頭座之基座上設有可供螺絲螺入於其內結合成為一體之複數螺孔。
3. 如申請專利範圍第2項所述之工業用相機之組裝結構，其中該電路板上位於感測元件之外側周圍表面處為設有複數接合孔，並於鏡頭座之基座上設有穿入接合孔內之複數定位柱。
4. 如申請專利範圍第1項所述之工業用相機之組裝結構，其中該攝像模組之感測元件周邊處為設有定位於電路板上之複數導熱塊。
5. 如申請專利範圍第4項所述之工業用相機之組裝結構，其中該鏡頭座之鏡頭孔後方周緣處為形成有向外擴張而可供感測元件周邊處的導熱塊抵靠於其上之導斜面。
6. 如申請專利範圍第5項所述之工業用相機之組裝結構，其中該感測元件之導熱塊與鏡頭座之鏡頭孔間為設有導熱介質。
7. 如申請專利範圍第1項所述之工業用相機之組裝結構，其中該攝像模組之感測元件為一互補式氧化金屬半導體或感光耦合元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之工業用相機之組裝結構，其中該鏡頭座之鏡頭孔相鄰於安裝孔處之縱向表面為形成有阻擋面，並於阻擋面上形成有吸光層。
9. 如申請專利範圍第1項所述之工業用相機之組裝結構，其中該攝像模組與鏡頭座外部為進一步結合有具外殼及後蓋之殼體，並於外殼與後蓋內部之間形成有可供攝像模組與鏡頭座定位之容置空間，且外殼前方處設有可供對接部穿過伸出至外部之通孔，再於殼體之容置空間內部定位有連接於攝像模組上之電路模組。
10. 如申請專利範圍第9項所述之工業用相機之組裝結構，其中該攝像模組之電路板上為設有第一連接器，而殼體之電路模組所具之線路板表面上為設有至少一個晶片組及第二連接器，並於第二連接器內插接有另端連接於第一連接器之連接單元。
11. 如申請專利範圍第9項所述之工業用相機之組裝結構，其中該殼體外殼之通孔外側周圍處為形成有鏡頭外框，並於鏡頭外框前側處套接有保護套環。
12. 如申請專利範圍第11項所述之工業用相機之組裝結構，其中該鏡頭座之基座上為設有複數螺孔，並於殼體外殼之通孔相鄰於鏡頭外框處之縱向表面上設有複數第二穿孔，且各第二穿孔中分別穿設有螺入於螺孔內使鏡頭座與殼體結合成為一體之螺絲。
13. 如申請專利範圍第9項所述之工業用相機之組裝結構，其中該殼體之外殼底部為設有露出於外部之傳輸介面，並於傳輸介面具有至少一個電源接頭及訊號接頭，而殼體之電路模組所具之線路板表面上 為設有至少一個晶片組及第三連接器，並於第三連接器內插接有電性連接於傳輸介面上之連接單元。
14. 如申請專利範圍第9項所述之工業用相機之組裝結構，其中該殼體之外殼後方之開口內側處為設有複數鎖孔，並於後蓋後側表面上設有矗立狀之複數散熱片，且散熱片外側周圍處設有複數第三穿孔，再於第三穿孔中分別穿設有螺入於鎖孔內使後蓋與外殼結合成為一體之螺絲。