TWM585675U - 加工裝置 - Google Patents

Abstract

一種加工裝置，適於加工一工件，包括：光學組件以及加工光源。光學組件包括透鏡模組、輔助光源以及至少一第一掃描裝置，輔助光源發出輔助光線，輔助光線穿過透鏡模組並經由至少一第一掃描裝置照射該工件，其中輔助光線經由透鏡模組轉換光形並於工件表面形成線狀光斑，加工裝置透過線狀光斑掃描工件以獲得光件的表面資訊。加工光源發出的加工光線經由至少一第一掃描裝置加工該工件。本創作的加工裝置可在不額外安裝機械手臂或滑軌等移動設備的狀況下掃描工件表面並取得整個工件表面的表面資訊，提高加工裝置本身的工作效能。

Description

加工裝置

本創作是有關於一種加工裝置，尤其是有關於一種具有輔助光源以掃描工件表面資訊的的加工裝置。

現有的光學加工裝置通常都是利用裝置內部的光學系統向工件照射由光源發出的光線，用以進行打標（marking）、曝光（exposure）、蝕刻（etching）、沖孔（punching）、刻劃（scribing）或切割（dicing）等工作。而工件的待加工表面不一定是平整的平面，可能具有多個明顯的凹凸起伏處，因此現有的光學加工裝置中還需要一種外掛式的光學掃描裝置，用於掃描工件的表面資訊以提升光學加工裝置的加工精確度。

然而光學掃描裝置與光學加工裝置是兩個各自獨立的設備，因此光學加工裝置的製造廠商或設備整合廠商必須要自行整合這兩種設備，例如將光學掃描裝置與光學加工裝置各自的座標系統相互進行轉換等。而這種外掛式的光學掃描裝置僅能夠取得工件一部分的表面資訊，若要取得工件整體的待加工表面資訊則需要另外替光學掃描裝置加裝機械手臂、滑軌、履帶等移動機構，如此一來會大幅增加設備所需成本。此外，現有的光學加工裝置工作時，需先根據工件的圖面設定加工時程（或程式），再根據從光學掃描裝置得到的表面資訊修改欲加工的位置，如此一來整體工時也會大幅增加。因此，仍有必要提供一種加工裝置以解決現有光學加工裝置的缺點。

先前技術段落只是用來幫助了解本創作內容，因此在先前技術段落所揭露的內容可能包含一些沒有構成所屬技術領域中具有通常知識者所知道的習知技術。在先前技術段落所揭露的內容，不代表所述內容或者本創作一個或多個實施例所要解決的問題，在本創作申請前已被所屬技術領域中具有通常知識者所知曉或認知。

根據現有技術的缺點，本創作的目的是提供一種加工裝置，其具有輔助光源可掃描待加工的工件表面，以取得整個工件表面的表面資訊。

本創作的另一目的是提供一種加工裝置，其不須另外安裝機械手臂或滑軌等移動設備即可對待加工工件表面進行掃描，以提高加工裝置本身的工作效能。

本創作的其他目的和優點可以從本創作所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述一部分或全部目的或是其他目的，本創作的一實施例揭露一種加工裝置，用於加工一工件，包括光學組件與加工光源，光學組件包括透鏡模組、輔助光源至少一第一掃描裝置，輔助光源用於發出輔助光線，輔助光線穿過透鏡模組並經由至少一第一掃描裝置照射工件，輔助光線經由透鏡模組轉換光形並於工件表面形成線狀光斑，加工裝置透過線狀光斑掃描工件以獲得工件的表面資訊，加工光源用於發出加工光線至光學組件，其中加工光線經由至少一第一掃描裝置加工工件。

在一實施例中，加工裝置還包括感光元件以及控制單元，輔助光線照射工件並形成反射光，其中控制單元電性連接於透鏡模組、輔助光源、至少一第一掃描裝置、加工光源以及感光元件，且感光元件感測反射光並對應發出感測訊號至控制單元。

在一實施例中，控制單元根據感測訊號控制加工光源與至少一第一掃描裝置以加工工件。

在一實施例中，光學組件還包括第二掃描裝置，控制模組電性連接於第二掃描裝置，且加工光線依序經由第二掃描裝置與至少一第一掃描裝置以加工工件。

在一實施例中，感測訊號包括多個影像訊號，且控制單元根據這些影像訊號計算工件表面資訊以選擇性地控制加工光源、至少一第一掃描裝置與第二掃描裝置。

在一實施例中，透鏡模組包括光形調整透鏡以及切換結構，控制單元控制切換結構以使光形調整透鏡移入或移離輔助光線的光路徑。

在一實施例中，光學組件還包括場鏡模組，且場鏡模組聚焦加工光線以加工工件。

在一實施例中，光學組件還包括分光鏡，且加工光線的光路徑與輔助光線的光路徑至少部分重合於分光鏡。

基於上述，本創作的實施例至少具有以下其中一個優點或功效。在本創作的實施例中，光學組件中具有透鏡模組，輔助光源發出的輔助光線經過透鏡模組轉換並經由至少一第一掃描裝置照射工件，而在工件表面上形成線狀光斑，如此一來即可在不額外安裝機械手臂或滑軌等移動設備的狀況下掃描工件表面並取得整個工件表面的表面資訊，提高加工裝置本身的工作效能。

為讓本創作的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

有關本創作之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本創作。

圖1是根據本創作所揭露的一實施例，表示加工裝置的架構示意圖。請參考圖1，加工裝置10適於加工工件40，加工裝置10包括光學組件20與加工光源30。光學組件20還包括透鏡模組22、輔助光源24以及至少一個第一掃描裝置26（圖1中示意性地繪示為2個第一掃描裝置26，但並不以此為限），輔助光源24用於發出輔助光線241，其中輔助光線241穿過透鏡模組22並經由至少一個第一掃描裝置26照射工件40，且輔助光線241經由透鏡模組22將光形由點狀轉換為線狀，並於工件40的表面41形成線狀光斑42，如此一來，加工裝置10可透過線狀光斑42掃描工件40的表面41，以獲得表面41的表面資訊。舉例而言，第一掃描裝置26例如是可旋轉的反射鏡，當第一掃描裝置26旋轉時即可改變輔助光線241的照射方向，也就是說可以改變線狀光斑42於工件40的表面41的位置，使加工裝置10得以透過線狀光斑42掃描表面41上的其他區域。

請繼續參考圖1，加工光源30用於發出加工光線31至光學組件20，其中加工光線31經由至少一個第一掃描裝置26以加工工件40，也就是說，加工光線31照射至第一掃描裝置26後，當第一掃描裝置26旋轉時即可改變加工光線31的照射方向，以調整加工光線31於工件40的表面41的加工位置。本實施例中，輔助光源24與加工光源30例如是雷射光源，其中加工光源30的功率高於輔助光源24的功率。舉例而言，輔助光源24例如是功率約20mW的雷射光源，較佳的是採用藍光或綠光雷射光源，以提高感測準確性，加工光源30例如是功率約20w至2kW的雷射光源，用以對工件40進行雷射加工，其中雷射光源例如是氦氖雷射、二氧化碳雷射、雷射二極體或其他適當的雷射光源，此外，輔助光源24與加工光源30也可以設計為能夠發出其他波長的光例如紅光、紅外光、紫外光等，也可使用其他功率足夠的光源取代雷射光源，本創作不以此為限。

圖2是根據本創作所揭露的一實施例，表示加工裝置的系統方塊示意圖。請參考圖1與圖2，加工裝置10還包括感光元件50以及控制單元60，輔助光線241照射工件40時會形成反射光242，其中控制單元60電性連接於透鏡模組22、輔助光源24、第一掃描裝置26、加工光源30以及感光元件50，且感光元件50感測反射光242並對應發出感測訊號至控制單元60。本實施例中，感光元件50例如是CCD（Charge-coupled Device，感光耦合元件）感光設備，控制單元60例如是有單核心或多核心的中央處理單元（Central Processing Unit，CPU），或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器（Microprocessor）、數位訊號處理器（Digital Signal Processor，DSP）、可程式化控制器、特殊應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）或其他類似元件或上述元件的組合搭配，本創作對此並不加以限制。

請繼續參考圖1與圖2，透鏡模組22包括光形調整透鏡221與切換結構222，光形調整透鏡221裝設於切換結構222上，控制單元60控制切換結構222以使光形調整透鏡221移入或移離輔助光線241的光路徑。舉例而言，當不需對工件40的表面41進行掃描時，控制單元60可控制切換結構222將光形調整透鏡221移動至位置223。本實施例中，光形調整透鏡221例如是柱狀透鏡（columnar lens）、鮑威爾透鏡（Powell lens）或是其他能夠將點狀光斑在一特定方向上擴展為線狀的光學元件，切換結構222例如是採用氣動式切換機構、旋轉式切換機構、滑軌模組或是其他合適的機構，本創作不以此為限。

請參考圖1與圖2，一般而言，工件40的表面41上通常具有多個凹凸不平處（圖中示意性地繪示2個具有特定幾何形狀的凹槽43A、43B，但不限於此），當加工裝置10發出的加工光線31對其中一個凹槽43A進行加工時，控制單元60可同時控制輔助光源24以形成線狀光斑41掃描另一凹槽43B。感光元件50再根據接收到的反射光242所對應發出的感測訊號，例如是包含各凹槽43A、43B的影像資訊，控制單元60根據這些影像資訊進行工件表面41與各凹槽43A、43B的表面資訊的計算，再根據這些表面資訊換算出各種加工資訊，例如工件補償量、焊道位置座標等，如此一來控制單元60即可根據這些加工資訊控制加工光源60與第一掃描裝置26以對工件40進行加工。相較於現有的光加工裝置，本創作的加工裝置10可在不額外安裝機械手臂或滑軌等移動設備的狀況下掃描工件表面並取得整個工件的表面資訊，提高加工裝置10本身的工作效能。此外，本實施例經由透鏡模組22改變輔助光線241的光形而在工件表面41上形成線狀光斑42，因此能夠透過線狀光斑42直接掃描工件40，以獲得表面41的表面資訊並透過控制單元60即時轉換為加工資訊。此外當需要對多個工件進行加工時，加工裝置10也可以同時透過線狀光斑42同時掃描多個工件，如此一來能夠大幅減少加工所需時間。

請參考圖1，本實施例中，加工裝置10還包括殼體21，殼體21包覆光學組件20內的所有元件與感光元件50，如此一來，使用者不需要自行整合或組裝這些元件，提高加工裝置10的使用便利性。此外，光學組件20還包括至少一分光鏡28（圖中示意性地繪示1個，但不以此為限），分光鏡28例如是半穿透半反射鏡，本實施例中分光鏡28可反射輔助光線241並令加工光線31穿透，如此一來輔助光線241與加工光線31在傳遞至第一掃描裝置26的至少部分光路徑為共用，可簡化光學組件20內部光路徑的複雜度。另外，光學組件20還可選擇性地設置場鏡模組29，場鏡模組29例如是包括F-θ透鏡（F-theta lens，又稱平場聚焦透鏡），用以聚焦輔助光線241與加工光線31，然而本創作並不以此為限，F-θ透鏡可以其他能夠聚焦光線的透鏡取代，光學組件20也可不設置場鏡模組29以降低設備成本。

圖3是根據本創作所揭露的另一實施例，表示加工裝置的架構示意圖，圖4是根據圖3所揭露的實施例，表示加工裝置的系統方塊示意圖。請參考圖3與圖4，加工裝置10A與圖1、圖2所揭露的加工裝置10相似，相同的元件以相同的標號表示，在此不再加以贅述。加工裝置10A與加工裝置10的差異在於，光學組件20中還包括第二掃描裝置27，控制單元60電性連接於第二掃描裝置27，輔助光源24所發出的輔助光線241依序經由第二掃描裝置27與至少一第一掃描裝置26掃描工件40的表面41，以獲得表面41的表面資訊，加工光源30所發出的加工光線31依序經由第二掃描裝置27與至少一第一掃描裝置26，以對工件40加工。此外，感光元件50所發出的感測訊號例如是包括多個影像訊號，控制單元60根據這些影像訊號進行工件40的表面資訊的計算，以選擇性地控制加工光源30、至少一第一掃描裝置26與第二掃描裝置27，其中第二掃描裝置27例如是至少一透鏡組成。舉例而言，當待加工的工件40的表面41上具有起伏較大的凹槽43A或43B時，控制單元60可控制第一掃描裝置26以調整加工光線31的照射位置或角度，例如是調整垂直於表面41的方向上的照射位置或角度，並透過第二掃描裝置27對加工光線31進行聚焦，如此一來加工裝置10A可在不移動或改變工件40的擺放位置或角度的情形下對表面41上的凹槽43A、43B加工。

圖5是根據本創作所揭露的再一實施例，表示加工裝置的架構示意圖。請參考圖5，加工裝置10B與加工裝置10、10A相似，相同的元件以相同的標號表示，在此不再加以贅述。加工裝置10B與加工裝置10、10A的差異在於，第二掃描裝置27位於加工光線31的光路徑上，其中加工光線31例如是依序經由第二掃描裝置27與至少一第一掃描裝置26以對工件40加工，而輔助光線241則經由第一掃描裝置26掃描工件40的表面41，而沒有通過第二掃描裝置27進行聚焦。

圖6是根據本創作所揭露的再一實施例，表示加工裝置的架構示意圖。請參考圖6，加工裝置10C與加工裝置10、10A、10B相似，相同的元件以相同的標號表示，在此不再加以贅述。加工裝置10C與加工裝置10、10A、10B的差異在於，光學組件20不具備場鏡模組29，輔助光線241與加工光線31經由第一掃描裝置26改變行進方向後，由出光口23直接照射工件40的表面41。此外，本實施例的加工裝置10C的光學組件20不具備第二掃描裝置27，然而光學組件20也能夠於適當位置裝設第二掃描裝置27以聚焦輔助光線241或加工光線31，本創作並不以此為限。

綜上所述，在本創作的實施例中，輔助光源發出的輔助光線穿過透鏡模組並經由至少一第一掃描裝置照射工件，其中輔助光線經由透鏡模組轉換光形並於工件表面形成線狀光斑，加工光源發出的加工光線經由至少一第一掃描裝置加工工件，如此一來加工裝置可在不額外安裝機械手臂或滑軌等移動設備的狀況下掃描工件表面並取得整個工件表面的表面資訊，提高加工裝置本身的工作效能。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及新型內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。另外本創作的任一實施例或申請專利範圍不須達成本創作所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本創作之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的“第一”、“第二”等用語僅用以命名元件（element）的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10、10A、10B、10C‧‧‧加工裝置

20‧‧‧光學組件

21‧‧‧殼體

22‧‧‧透鏡模組

221‧‧‧光形調整透鏡

222‧‧‧切換結構

223‧‧‧位置

23‧‧‧出光口

24‧‧‧輔助光源

241‧‧‧輔助光線

242‧‧‧反射光

26‧‧‧第一掃描機構

27‧‧‧第二掃描機構

28‧‧‧分光鏡

29‧‧‧場鏡模組

30‧‧‧加工光源

31‧‧‧加工光線

40‧‧‧工件

41‧‧‧表面

42‧‧‧線狀光斑

43A、43B‧‧‧凹槽

50‧‧‧感光元件

60‧‧‧控制單元

圖1是根據本創作所揭露的一實施例，表示加工裝置的架構示意圖；
圖2是根據圖1所揭露的實施例，表示加工裝置的系統方塊示意圖；
圖3是根據本創作所揭露的另一實施例，表示加工裝置的架構示意圖；
圖4是根據圖3的實施例，表示加工裝置的系統方塊示意圖；
圖5是根據本創作所揭露的再一實施例，表示加工裝置的架構示意圖；以及
圖6是根據本創作所揭露的再一實施例，表示加工裝置的架構示意圖。

Claims (8)

1. 一種加工裝置，用於加工一工件，包括：
   一光學組件，包括一透鏡模組、一輔助光源以及至少一第一掃描裝置，該輔助光源用於發出一輔助光線，該輔助光線穿過該透鏡模組並經由該第一掃描裝置照射該工件，其中該輔助光線經由該透鏡模組轉換光形並於該工件的一表面形成線狀光斑，且該加工裝置透過該線狀光斑掃描該工件以獲得該工件的表面資訊；以及
   一加工光源，發出一加工光線至該光學組件，其中該加工光線經由該第一掃描裝置加工該工件。
2. 如申請專利範圍第1項的加工裝置，還包括一感光元件以及一控制單元，該輔助光線照射該工件並形成一反射光，其中該控制單元電性連接於該透鏡模組、該輔助光源、該至少一第一掃描裝置、該加工光源以及該感光元件，且該感光元件感測該反射光並對應發出一感測訊號至該控制單元。
3. 如申請專利範圍第2項的加工裝置，其中該控制單元根據該感測訊號控制該加工光源與該至少一第一掃描裝置以加工該工件。
4. 如申請專利範圍第2項的加工裝置，其中該光學組件還包括一第二掃描裝置，該控制模組電性連接於該第二掃描裝置，且該加工光線依序經由該第二掃描裝置與該至少一第一掃描裝置以加工該工件。
5. 如申請專利範圍第4項的加工裝置，其中該感測訊號包括多個影像訊號，且該控制單元根據該些影像訊號計算該工件的該些表面資訊以選擇性地控制該加工光源、該至少一第一掃描裝置與該第二掃描裝置。
6. 如申請專利範圍第2項的加工裝置，其中該透鏡模組包括一光形調整透鏡以及一切換結構，且該控制單元控制該切換結構以使該光形調整透鏡移入或移離該輔助光線的光路徑。
7. 如申請專利範圍第1項的加工裝置，其中該光學組件還包括一場鏡模組，且該場鏡模組聚焦該加工光線以加工該工件。
8. 如申請專利範圍第1項的加工裝置，其中該光學組件還包括一分光鏡，且該加工光線的光路徑與該輔助光線的光路徑至少部分重合於該分光鏡。