TWM551269U - 基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置 - Google Patents

Description

基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置

本創作係關於一種光學式瑕疵檢測裝置，更明確地說明，本創作是一種基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置，基於高解析度原圖因應待檢測物上不同密度聚集區域而降低區域解析度，以提升檢測待檢測物瑕疵之處理速度。

消費電子產品訴求輕薄短小，使得相關的檢測機台所要檢出的電子元件缺陷也隨之越來越小，才不會造成產品的異常。為了需要檢出這些缺陷瑕疵，所需的自動光學檢測機(Automated Optical Inspection,AOI)掃描解析精度也越來越高。

面對這些市場需求，機台需要配備高解析度的光學系統和硬體設備，才可以達到此目的。然而，高解析度影像的處理是需要高效能的硬體與軟體配合，才可以在短時間內計算完成瑕疵檢測。

一種先前技術，新型專利第M470256號，揭露一種光學式瑕疵檢測裝置，為了因應不同的檢測需求而同時配置不同解析度相機裝置。在同一機台設備上，對待檢測物採取不同解析度的量測，高解析度相機裝 置的量測可以檢測待檢測物上高密度聚集零件或密集線路佈局的瑕疵，而低解析度相機裝置的量測可以檢測待檢測物上較大體積零件或一般線路佈局的瑕疵。所有的檢測都有規格與速度的考量，如要求檢測缺陷小的規格，就要搭配高解析度的光學系統架構，但得到的整體影像資料量龐大，會降低產線的檢測效率。

此一先前技術之光學式瑕疵檢測裝置雖可滿足不同的需求與提高檢測效率，且高解析度相機裝置的量測可以有效縮小機構的檢測體積，但是同時配置不同解析度相機裝置使得機台成本大幅增加，機構設計複雜且相關的高解析度量測所需花費時間還是無法有效減低。因此，本創作若能提供一種基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置，將是具有產業的利用性。

本創作解決先前技術的問題，以高解析度光學系統的硬體架構下，取像拍攝待檢測物的高解析度影像原圖，而根據客戶測試料號的缺陷規格需求，決定可接受較低解析度的檢測區域，再將該等檢測區域的高解析影像原圖減低資料量，調整至適合的低解析度圖像，再整合出具有不同解析度之輸出圖像用於瑕疵檢出。

本創作的目的是提供一種基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置，以高解析度相機拍攝待檢測物而產出影像原圖，因應不同檢測需求的區域以降低高解析度，而產出具有不同解析度之輸出圖像用於檢測該待檢測物之瑕疵。

為了達到上述創作目的，本創作提供的一種基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置，包含：一影像拍攝模組，拍攝一待檢測物以輸出一具有一第一解析度之影像訊號；以及一影像處理模組，接收該影像訊號以儲存一具有該第一解析度之影像原圖，並根據至少一區域參數處理該影像原圖，以產生具有一第二解析度之圖像，再根據該區域參數、具有該第二解析度之圖像以及具有該第一解析度之影像原圖，以產生一至少具有該第二解析度之輸出圖像，該輸出圖像用於檢測該待檢測物之瑕疵，其中該第二解析度低於該第一解析度。

其中該影像處理模組包含一影像卡、一圖像處理模組以及一圖像暫存區，該影像卡接收該影像訊號以產生具有該第一解析度之影像原圖，該圖像處理模組接收並儲存具有該第一解析度之影像原圖至該圖像暫存區。該圖像處理模組根據該區域參數處理該影像原圖，以產生並儲存具有該第二解析度之圖像至該圖像暫存區。該圖像處理模組根據該區域參數、具有該第二解析度之圖像以及具有該第一解析度之影像原圖，以產生並儲存具有該第二解析度之輸出圖像至該圖像暫存區。

其中該影像拍攝模組拍攝一樣板檢測物以輸出一具有一第一解析度之樣板影像訊號，該影像處理模組接收該樣板影像訊號以儲存一具有該第一解析度之樣板原圖，並根據至少一區域參數處理該樣板原圖，以產生具有一第二解析度之樣板圖像，再根據該區域參數、具有該第二解析度之樣板圖像以及具有該第一解析度之樣板原圖，以產生一至少具有該第二解析度之樣板標準圖像，該樣板標準圖像用於與該輸出圖像比較，以檢測該待檢測物之瑕疵。

達到本創作目的之基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置，能夠把全圖一致都是高解析度的資料處理時間，切割成部分高解析高資料量的運算與部分降低解析度為一般資料量的運算，去縮短之後瑕疵檢出之整體資料量處理的時間。

1‧‧‧相機

2‧‧‧偏光鏡

3‧‧‧分光鏡

4‧‧‧正光源

5‧‧‧左側光源

6‧‧‧右側光源

7‧‧‧背光源

8‧‧‧待檢測物

10‧‧‧影像拍攝模組

20‧‧‧影像處理模組

21‧‧‧影像卡

22‧‧‧圖像處理模組

23‧‧‧圖像輸出模組

24‧‧‧圖像暫存區

31‧‧‧高解析度A影像原圖

32‧‧‧區域A

33‧‧‧區域B

34‧‧‧區域C

35‧‧‧高解析度A圖像

36‧‧‧解析度B圖像

37‧‧‧解析度C圖像

38‧‧‧整合輸出圖像

第一圖為本創作光學式瑕疵檢測裝置之系統架構圖。

第二圖為本創作裝置之影像處理模組之架構圖。

第三圖為本創作圖像暫存區儲存圖像與區域參數之示意圖。

第四圖為本創作各種圖像與區域關聯之示意圖。

第五圖為本創作的一種實施例之區域設定示意圖。

第六圖為第五圖所示實施例之整合輸出圖像。

首先參考第一圖，顯示本創作光學式瑕疵檢測裝置之系統架構圖。在本創作的一種實施例中，一種基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置包含一影像拍攝模組10以及一影像處理模組20。影像拍攝模組10具有高解析度光學系統的硬體架構，包含：一具有高解析度之相機1，該相機1定義一光路藉以拍攝一待檢測物8而輸出一具有一高解析度(第一解析度)之影像訊號至該影像處理模組20。該待檢測物8朝向相機1之側面上可分布複數個零件或其佈線。此外，影像拍攝模組10配置各種輔助光源與光學零 件，用以讓待檢測物8的瑕疵與缺陷可以顯現出來。這些輔助光源與光學零件包含：一偏光鏡2，配置於該相機1的光路以濾掉雜散光源；一分光鏡3，配置於該相機1的光路；一正光源4，搭配該分光鏡3以提供該待檢測物8的正面光源供相機1拍攝取像；一左側光源5與一右側光源6，從旁提供待檢測物8的拍攝輔助光；以及，一背光源，配置於待檢測物8的下方，以提供待檢測物8的拍攝輔助光。

在本創作的此一實施例中，影像處理模組20接收影像拍攝模組10拍攝一待檢測物8所輸出的具有高解析度之影像訊號。而在處理該具有高解析度之影像訊號前，該影像處理模組20會先接受區域設定，以便基於區域參數而部分降低解析度為一般資料量，以因應該待檢測物8的不同檢測需求。該影像處理模組20最後會輸出具有不同解析度之輸出圖像用於該待檢測物之瑕疵檢出。

請參考第二圖，顯示本創作裝置之影像處理模組之架構圖。本創作影像處理模組20包含一影像卡21、一圖像處理模組22、一圖像暫存區24以及一圖像輸出模組23。該影像卡21連接影像拍攝模組10，以接收影像拍攝模組10之影像訊號並輸出具有高解析度之影像原圖。圖像處理模組22連接影像卡21、圖像暫存區24以及圖像輸出模組23，圖像處理模組22接收並儲存具有高解析度之影像原圖至該圖像暫存區24。此外，圖像處理模組22接收區域設定，並將關聯該影像原圖之區域參數儲存至該圖像暫存區24，該區域參數用來決定關聯一待檢測物之高解析度之影像原圖中減低資料量為低解析度圖像(具有該第二解析度之圖像)。因此，區域設定係在本創作光學式瑕疵檢測裝置對一待檢測物進行瑕疵檢出之前的程序，以下進一 步說明。

在對一待檢測物進行瑕疵檢出之前，本創作光學式瑕疵檢測裝置會先執行一標準樣板建立流程。在該流程中，影像拍攝模組10會先拍攝一標準樣板(樣板檢測物)以輸出高解析度(第一解析度)之樣板影像訊號至影像處理模組20。該影像處理模組20處理該樣板影像訊號以進行區域設定，並產生區域參數儲存於圖像暫存區24，且輸出具有不同解析度之樣板標準圖像，該樣板標準圖像用於與關聯一待檢測物之輸出圖像比較，以檢測該待檢測物之瑕疵。

在標準樣板建立流程中，該影像處理模組20的影像卡21接收高解析度之樣板影像訊號並輸出高解析度之樣板原圖至圖像處理模組22，該圖像處理模組22將高解析度之樣板原圖儲存於圖像暫存區24。接著進行區域設定流程，該圖像處理模組22根據客戶所提供測試料號的缺陷規格需求以及參考瑕疵檢出演算法可接受適當的解析度，決定出樣板原圖中哪些區域可以最適解析度(第二解析度)檢出一待檢測物上對應區域內的瑕疵。該最適解析度係指該樣板原圖的哪些區域無須以最高解析度(第一解析度)的資料量進行運算，即可檢出客戶要求的缺陷規格，藉此以減少整張原圖的資料量，進而縮短資料處理的時間以提升瑕疵檢出效率。在本創作的不同實施例中，最適解析度的對應區域亦可直接由操作人員於樣板原圖中直接定義一組相對座標，再將區域參數存入圖像暫存區24。

該圖像處理模組22決定各區域的最適解析度後，將區域參數儲存至該圖像暫存區24。該圖像處理模組22根據區域參數與高解析度之樣板原圖，運算各區域內的資料量以重新取樣(image scaling)演算法降低其解 析度至最適解析度，其中區域參數包含一標準樣板之樣板原圖的相對座標以及其最適解析度。該圖像處理模組22重新取樣各區域內的資料量後，分別對應各區域儲存各區域的最適解析度圖像(樣板圖像)。最後，該圖像處理模組22整合各區域的最適解析度圖像至樣板原圖，以產生一樣板標準圖像經由圖像輸出模組23輸出。在後續瑕疵檢出流程中，該樣板標準圖像用於與關聯一待檢測物之輸出圖像比較，以檢測該待檢測物之瑕疵。

在本創作的一種實施例中，本創作光學式瑕疵檢測裝置執行一標準樣板建立流程後，該圖像暫存區24以儲存關聯一待檢測物之複數個區域參數，每一區域參數包含一待檢測物之影像原圖的一組相對座標以及其最適解析度。當進行待檢測物之瑕疵檢出時，本創作裝置的影像拍攝模組10會拍攝一待檢測物以輸出高解析度之影像訊號至影像處理模組20。該影像處理模組20的影像卡21接收高解析度之影像訊號並輸出高解析度之影像原圖至圖像處理模組22，由該圖像處理模組22將高解析度之影像原圖儲存於圖像暫存區24。該圖像處理模組22根據複數個區域參數與高解析度之影像原圖，運算各區域內的資料量以重新取樣演算法降低其解析度至最適解析度，並儲存各區域的最適解析度圖像於圖像暫存區24。最後，該圖像處理模組22整合各區域的最適解析度圖像至該待檢測物的影像原圖，以產生具有不同解析度之輸出圖像，透過圖像輸出模組23輸出進行瑕疵檢出。

請同時參考第三圖與第四圖，分別顯示本創作圖像暫存區儲存圖像與區域參數之示意圖與本創作各種圖像與區域關聯之示意圖。在本創作的一種實施例中，在標準樣板建立流程時，該圖像處理模組22根據客戶所提供測試料號的缺陷規格需求以及參考瑕疵檢出演算法可接受適當的 解析度，決定出高解析度的樣板原圖31中哪些區域可以最適解析度檢出一待檢測物上對應區域內的瑕疵，如區域A參數、區域B參數、區域C參數。該圖像處理模組22將該等區域參數儲存於圖像暫存區24。

當進行待檢測物之瑕疵檢出時，本創作裝置的影像拍攝模組10會拍攝一待檢測物以輸出高解析度之影像訊號至影像處理模組20。由該圖像處理模組22將高解析度之影像原圖31(高解析度A影像原圖)儲存於圖像暫存區24。如第三圖與第四圖所示實施例，圖像處理模組22根據區域A參數，將影像原圖31的區域A 32的高解析度A圖像35切割取出並暫存於圖像暫存區24。圖像處理模組22根據區域B參數，運算影像原圖31的區域B 33的資料量以重新取樣演算法降低其解析度至解析度B圖像36並暫存於圖像暫存區24。圖像處理模組22根據區域C參數，運算影像原圖31的區域C 34的資料量以重新取樣演算法降低其解析度至解析度C圖像37並暫存於圖像暫存區24。最後，圖像處理模組22整合區域A 32的高解析度A圖像35、區域B 33的解析度B圖像36及區域C 34的解析度C圖像37至待檢測物的影像原圖31，以產生具有不同解析度A、B、C之輸出圖像38，透過圖像輸出模組23輸出進行瑕疵檢出。

請參考第五圖，顯示本創作的一種實施例之區域設定示意圖。在本創作的此一實施例中，本創作裝置在標準樣板建立流程時，圖像處理模組22根據客戶所提供測試料號的缺陷規格需求以及參考瑕疵檢出演算法可接受適當的解析度，決定出區域32、33，其中區域32需要高解析度圖像以檢視佈線的缺陷規格，而區域33僅需要較低解析度圖像以檢視佈線的缺陷規格。

請參考第六圖，顯示第五圖所示實施例之整合輸出圖像。圖像處理模組22根據區域32、33的參數與一待檢測物之高解析度影像原圖，將區域32的高解析度圖像35從影像原圖切割取出並暫存於圖像暫存區24，而運算區域33的高解析度圖像以重新取樣演算法降低其解析度至較低解析度圖像36並暫存於圖像暫存區24。圖像處理模組22根據區域32、33的參數、區域32、33的不同解析度圖像35、36及影像原圖，整合出如第六圖所示輸出圖像38，用於檢測該待檢測物之瑕疵。因此，待檢測物之細部製程工藝在區域32可以高解析度圖像35檢出瑕疵，而待檢測物之其他粗線路的情況在區域33可以較低解析度圖像36檢出瑕疵，並獲得縮短瑕疵檢出之整體資料量處理的時間，使整體的檢測速度提升。此外，較低解析度圖像36所降低資料量的部分，利用差分演算法而得到的特徵資料量，仍然比原先以低解析度的光學系統取得圖像資訊來的多，所以檢出效率也比較好。

本創作利用此混合解析度的方式，可以在一套高解析度硬體的設備下，不會漏失微小缺陷，在不需要高精度的區域，並利用重新取樣演算法，降低部分區域解析度後去檢測，且得到的資料量亦不會喪失太多，也可以提高整體的效率與速度。

1‧‧‧相機

2‧‧‧偏光鏡

3‧‧‧分光鏡

4‧‧‧正光源

5‧‧‧左側光源

6‧‧‧右側光源

7‧‧‧背光源

8‧‧‧待檢測物

10‧‧‧影像拍攝模組

20‧‧‧影像處理模組

Claims (10)

1. 一種基於多解析度圖像之光學式瑕疵檢測裝置，包含：一影像拍攝模組，拍攝一待檢測物以輸出一具有一第一解析度之影像訊號；以及一影像處理模組，接收該影像訊號以儲存一具有該第一解析度之影像原圖，並根據至少一區域參數處理該影像原圖，以產生具有一第二解析度之圖像，再根據該區域參數、具有該第二解析度之圖像以及具有該第一解析度之影像原圖，以產生一至少具有該第二解析度之輸出圖像，該輸出圖像用於檢測該待檢測物之瑕疵，其中該第二解析度低於該第一解析度。
2. 如請求項1所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該影像拍攝模組包含一具有該第一解析度之相機以及至少一光源，藉由該光源照射該待檢測物，使該相機拍攝該待檢測物並輸出具有該第一解析度之影像訊號。
3. 如請求項1或2所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該影像處理模組包含一影像卡、一圖像處理模組以及一圖像暫存區，其中該影像卡接收該影像訊號以產生具有該第一解析度之影像原圖，該圖像處理模組接收並儲存具有該第一解析度之影像原圖至該圖像暫存區。
4. 如請求項3所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該圖像處理模組根據該區域參數處理該影像原圖，以產生並儲存具有該第二解析度之圖像至該圖像暫存區。
5. 如請求項4所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該圖像處理模組根據該區域參數、具有該第二解析度之圖像以及具有該第一解析度之影像原圖，以產生並儲存具有該第二解析度之輸出圖像至該圖像暫存區。
6. 如請求項4所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該圖像處理模組根據具有該 第二解析度之圖像以及具有該第一解析度之影像原圖，以產生並儲存具有該第一解析度與該第二解析度之輸出圖像至該圖像暫存區。
7. 如請求項6所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該影像處理模組包含一圖像輸出模組，該圖像輸出模組輸出該輸出圖像，以檢測該待檢測物之瑕疵。
8. 如請求項1所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該影像拍攝模組拍攝一樣板檢測物以輸出一具有一第一解析度之樣板影像訊號，該影像處理模組接收該樣板影像訊號以儲存一具有該第一解析度之樣板原圖，並根據至少一區域參數處理該樣板原圖，以產生具有一第二解析度之樣板圖像，再根據該區域參數、具有該第二解析度之樣板圖像以及具有該第一解析度之樣板原圖，以產生一至少具有該第二解析度之樣板標準圖像，該樣板標準圖像用於與該輸出圖像比較，以檢測該待檢測物之瑕疵。
9. 如請求項8所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該影像處理模組根據具有該第二解析度之樣板圖像以及具有該第一解析度之樣板原圖，以產生具有該第一解析度與該第二解析度之樣板標準圖像，該樣板標準圖像用於與該輸出圖像比較，以檢測該待檢測物之瑕疵。
10. 如請求項8或9所述之光學式瑕疵檢測裝置，其中該影像處理模組包含一影像卡、一圖像處理模組以及一圖像暫存區，其中該影像卡接收該樣板影像訊號以產生具有該第一解析度之樣板原圖，該圖像處理模組接收並儲存具有該第一解析度之樣板原圖至該圖像暫存區，該圖像處理模組根據該區域參數處理該樣板原圖，以產生並儲存具有該第二解析度之樣板圖像至該圖像暫存區，該圖像處理模組根據具有該第二解析度之樣板圖像以及具有該第一解析度之樣板原圖，以產生並儲存具有該第一解析度與該第二解析度之樣板標準圖像至該圖像暫存區。