TWM594135U

TWM594135U - 多光源光學檢測系統

Info

Publication number: TWM594135U
Application number: TW108216408U
Authority: TW
Inventors: 李彥志
Original assignee: 聯策科技股份有限公司
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-04-21

Abstract

本創作多光源光學檢測系統包含：一平台，承載一檢測物；複數個光源裝置，每一光源裝置以不同於該檢測物之入射角配置各自的固定位置；複數個取像裝置，分別對應該等複數個光源裝置以該檢測物之不同反射角配置各自的固定位置；以及一影像處理單元，電連接該等複數個取像裝置，且接收該等複數個取像裝置所拍攝的檢測影像，據以判斷該檢測物的瑕疵狀態。

Description

多光源光學檢測系統

本創作係關於一種光學式檢測系統，更明確地說明，本創作是一種以不同角度架設之多種顏色的光源來搭配對應相機之光學式檢測系統。

光學設備檢測中，很多設備是以人眼的檢測規範去製造，然後取代人工檢測。請參考第一圖所示，人眼目視檢查待測物瑕疵狀況之示意圖。人眼在檢查光源2的環境下，人員會操作擺動或旋轉待測物1的檢測面角度，以找到缺陷最明顯的角度位置與方向，再去確認缺陷的存在。但一般的設備，並沒有人工操作的檢測靈活，通常只有一個相機與幾組光源，各光源固定好相關角度位置去檢測，也因為這些的差異，造成設備會有一些缺陷無法檢出。

另一方法是模擬人眼的檢查動作，架設多個相機與光源，分別以不同的角度架設，類似人會把待測物做多角度的擺動或旋轉後檢查瑕疵，如果有缺陷與髒汙在特定的角度會有灰階亮暗的變化差異，相機所拍攝的影像便會得到不同灰階的反射結果，不同角度的相機收到灰階差異的資訊，此方法雖然可以得到不同角度光學系統的灰階變化差異。但也因為習知光學系統的顏色一般使用白光，所以必須分批次依照不同角度去打光源，避免不同角度的光源一起打光時，有可能因為缺陷高低差的反射，彼此互補，讓瑕疵的灰階差異降低，讓瑕疵對比無法提升。另外，若以架設3個角度架設光源，分次打光輪流拍照，也會因為這樣的檢測流程，造成整體的量測時間會增加3倍以上。

因此，本創作若能提供一種以不同角度架設之多種顏色的光源來搭配對應相機之光學式檢測系統，將可使檢測時程效率提升，具有產業的實用性。

本創作的目的是提供一種光學式檢測系統，用不同顏色與不同入射角度的光源打光，且每個顏色光源有對應的相機去做影像擷取，以提升檢測時程效率以及缺陷與髒汙的判斷。

為了達到上述創作目的，本創作提供的一種多光源光學檢測系統，包含：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，每一光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角配置各自的固定位置；複數個取像裝置，分別對應該等複數個光源裝置以該檢測平面之不同反射角配置各自的固定位置；以及一影像處理單元，分別電連接該等複數個取像裝置，且接收該等複數個取像裝置所拍攝的檢測影像，據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態。

為了達到上述創作目的，本創作又提供的一種多光源光學檢測系統，包含：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，每一光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角配置各自的固定位置；一個取像裝置，具有一廣角取像鏡頭，配置以同時接收由該等複數個光源裝置從該檢測平面之不同反射角的反射光；以及一影像處理單元，電連接該取像裝置，且接收該取像裝置以廣角取像所拍攝的一檢測影像，據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態。

為了達到上述創作目的，本創作再提供的一種多光源光學檢測系統，包含：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，分別對應複數個取像裝置，該取像裝置與該光源裝置之間具有一光路，該光路包含該光源裝置照射該檢測平面的一入射光路徑與該取像裝置從該檢測平面接收的一反射光路徑，且彼此對應的該取像裝置與該光源裝置的各自固定位置決定相對於該檢測平面的該光路的一入射角等於一反射角；以及一影像處理單元，分別電連接該等複數個取像裝置，且接收每一取像裝置經由對應的光路所拍攝的檢測影像，而據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態。

為了達到上述創作目的，本創作復提供的一種多光源光學檢測系統，包含：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，每一光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角配置各自的固定位置；一個取像裝置，配置以接收由該等複數個光源裝置從該檢測平面之不同反射角的反射光；以及一影像處理單元，電連接該取像裝置，且接收該取像裝置所拍攝的一檢測影像，據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態；其中，該平台具有一可控之多角度擺動或旋轉，使該檢測平面以每一光源裝置的不同入射角接受照射，而決定該取像裝置接收由每一個光源裝置從該檢測平面之不同反射角的反射光。

其中，該等複數個光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角的白光，且依序照射該檢測平面，由該等複數個取像裝置分別以該檢測平面之不同反射角的白光同時拍攝各自的檢測影像。

其中，該等複數個光源裝置分別提供不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光，且該等複數個光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光依序照射該檢測平面，而由對應的該等複數個取像裝置分別以該檢測平面之不同反射角的不同顏色光同時拍攝各自的檢測影像。

其中，該等複數個光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光，且同時照射該檢測平面，而由對應的該等複數個取像裝置分別以該檢測平面之不同反射角的不同顏色光同時拍攝各自的檢測影像。

根據本創作的多光源光學檢測系統，使用不同顏色與不同入射角度的光源打光，且每個顏色光源有對應的相機去做影像擷取，如缺陷或髒汙在某一個角度特別明顯，會因為不同顏色的光源各自獨立，即使顏色混合，也會出現不同色調的影像，這些顏色資訊可以讓缺陷與髒汙的存在對比增加，除有亮度差異的資訊，也增加顏色的資訊，使本創作多光源光學檢測系統更容易判斷出是否有缺陷與髒汙，且一次打光或輪流打光，可提高光學影像檢測系統的檢測良率，並使檢測時程效率提升。

首先參考第二圖，顯示本創作多光源光學檢測系統檢查待測物瑕疵狀況之架構圖。在本創作的一種實施例中，一種多光源光學檢測系統包含：複數個光源裝置21,22,23、複數個相機11,12,13以及一平台3，其中，該平台3承載一檢測物1，該等光源裝置21,22,23均使用白光，該等相機11,12,13分別對應複數個光源裝置21,22,23，並作為取像裝置從該檢測物1的一檢測面拍攝一檢測影像，據以判斷該檢測物1的瑕疵狀態。

本創作多光源光學檢測系統的每一光源裝置21,22,23分別以不同於該檢測物1的檢測面之入射角配置各自的固定位置。換言之，每一光源裝置21,22,23的的入射光211,221,231對該檢測物1的檢測面有不同的入射角。相機11對應光源裝置21，其位置固定配置以接受來自該檢測物1的檢測面所反射入射光211的反射光212；相機12對應光源裝置22，其位置固定配置以接受來自該檢測物1的檢測面所反射入射光221的反射光222；相機13對應光源裝置23，其位置固定配置以接受來自該檢測物1的檢測面所反射入射光231的反射光232；其中，相對於該檢測物1的檢測面，入射光211,221,231的入射角分別等於反射光212,222,232的反射角。

請參考第三A圖至第三C圖，分別顯示第二圖所示之多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之示意圖。在本創作的此一實施例中，該等光源裝置21,22,23均使用白光，分別以不同入射角的入射光照射該檢測物1的檢測面關於高度瑕疵的狀態。當光源裝置21打開照射該檢測物1的檢測面，光源裝置22,23關閉時，如第三A圖所示，該等相機11,12,13同時拍攝可獲得3張檢測影像；當光源裝置22打開照射該檢測物1的檢測面，光源裝置21,23關閉時，如第三B圖所示，該等相機11,12,13同時拍攝可獲得3張檢測影像；當光源裝置23打開照射該檢測物1的檢測面，光源裝置21,22關閉時，如第三C圖所示，該等相機11,12,13同時拍攝可獲得3張檢測影像。光源裝置21,22,23依序照射該檢測物1的檢測面，由於該等相機11,12,13的架設角度不同，當每次僅一個光源裝置打開時，該等相機11,12,13同時拍攝3張檢測影像每次可因應高度瑕疵的狀態得到不同角度的灰階變化差異，可據以判斷該檢測物1關於高度瑕疵的狀態。

請參考第四圖，顯示本創作多光源光學檢測系統檢查待測物瑕疵狀況之另一架構圖。在本創作的一種實施例中，一種多光源光學檢測系統包含：複數個光源裝置21,22,23、複數個相機11,12,13以及一平台3，其中，該平台3承載一檢測物1，該等光源裝置21,22,23使用不同顏色的光，該等相機11,12,13分別對應複數個光源裝置21,22,23，並作為取像裝置從該檢測物1的一檢測面拍攝一檢測影像，據以判斷該檢測物1的瑕疵狀態。

本創作多光源光學檢測系統的每一光源裝置21,22,23分別以不同於該檢測物1的檢測面之入射角配置各自的固定位置。換言之，每一光源裝置21,22,23的入射光211,221,231對該檢測物1的檢測面有不同的入射角。相機11對應光源裝置21，其位置固定配置以接受來自該檢測物1的檢測面所反射入射光211的反射光212；相機12對應光源裝置22，其位置固定配置以接受來自該檢測物1的檢測面所反射入射光221的反射光222；相機13對應光源裝置23，其位置固定配置以接受來自該檢測物1的檢測面所反射入射光231的反射光232；其中，相對於該檢測物1的檢測面，入射光211,221,231的入射角分別等於反射光212,222,232的反射角。

在本創作的此一實施例中，該等光源裝置21,22,23使用不同顏色的光，較佳為紅光、綠光、藍光，分別以不同入射角的入射光照射該檢測物1的檢測面關於高度瑕疵的狀態。因為紅綠藍光各自獨立互補，可以同時打光，使拍攝的影像會得到更多的色彩資訊。當該等光源裝置21,22,23同時打開照射該檢測物1的檢測面時，如第四圖所示，該等相機11,12,13同時拍攝可獲得3張檢測影像。由於該等相機11,12,13的架設角度對應各光源裝置21,22,23的入射角之反射角，當紅綠藍光同時打光時，該等相機11,12,13同時拍攝3張檢測影像可分別獲得純正的紅綠藍光圖像，據以判斷該檢測物1的狀態。

請參考第五A圖至第五C圖，分別顯示第四圖所示之多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之示意圖。在本創作的另一實施例中，該等光源裝置21,22,23使用不同顏色的光，較佳為紅光、綠光、藍光，分別以不同入射角的入射光照射該檢測物1的檢測面關於高度瑕疵的狀態。當光源裝置21打開入射紅光211照射該檢測物1的檢測面，光源裝置22,23關閉時，如第五A圖所示，該等相機11,12,13同時拍攝可獲得3張檢測影像，架設不同角度的該等相機11,12,13可因應該檢測面關於高度瑕疵的狀態接收反射紅光212,222,232；當光源裝置22打開入射綠光221照射該檢測物1的檢測面，光源裝置21,23關閉時，如第五B圖所示，該等相機11,12,13同時拍攝可獲得3張檢測影像，架設不同角度的該等相機11,12,13可因應該檢測面關於高度瑕疵的狀態接收反射綠光212,222,232；當光源裝置23打開入射藍光231照射該檢測物1的檢測面，光源裝置21,22關閉時，如第五C圖所示，該等相機11,12,13同時拍攝可獲得3張檢測影像，架設不同角度的該等相機11,12,13可因應該檢測面關於高度瑕疵的狀態接收反射藍光212,222,232。不同顏色的光源裝置21,22,23依序照射該檢測物1的檢測面，由於該等相機11,12,13的架設角度不同，當每次僅一個光源裝置打開時，該等相機11,12,13同時拍攝3張檢測影像每次可因應高度瑕疵的狀態得到不同角度的顏色變化差異，可據以判斷該檢測物1關於高度瑕疵的狀態。

請參考第六A圖，顯示本創作多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之另一架構圖。在本創作的一種實施例中，一種多光源光學檢測系統包含：複數個光源裝置21,22,23、一個相機10以及一平台3，其中，該平台3承載一檢測物1，該等光源裝置21,22,23使用不同顏色的光，該相機10具有廣角鏡頭，並作為取像裝置從該檢測物1的一檢測面拍攝一檢測影像，據以判斷該檢測物1關於高度瑕疵的狀態。

本創作多光源光學檢測系統的每一光源裝置21,22,23分別以不同於該檢測物1的檢測面之入射角配置各自的固定位置。換言之，每一光源裝置21,22,23的入射光211,221,231對該檢測物1的檢測面有不同的入射角。該相機10位置固定配置以接受來自該檢測物1的檢測面所有反射入射光211,221,231的反射光212,222,232。該等光源裝置21,22,23使用不同顏色的光，較佳為紅光、綠光、藍光，分別以不同入射角的入射光照射該檢測物1的檢測面關於高度瑕疵的狀態。因為紅綠藍光各自獨立互補，可以同時打光，該相機10使用廣角鏡頭可使拍攝的影像會得到更多的色彩資訊，除了可收集各色光源照射待測物之正反射光之外，亦可收集各色光源照射待測物後之漫反射光，以得到具有更多色彩資訊之影像，能夠更精準的判斷檢測物的瑕疵狀態。當該等光源裝置21,22,23同時打開照射該檢測物1的檢測面時，如第六A圖所示，該相機10拍攝可獲得1張檢測影像。由於該相機10具有廣角鏡頭可捕捉到各光源裝置21,22,23照射高度瑕疵的反射光212,222,232，據以判斷該檢測物1關於高度瑕疵的狀態。

請參考第六B圖，顯示本創作多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之再一架構圖。在本創作的另一種實施例中，一種多光源光學檢測系統包含：複數個光源裝置21,22,23、一個相機10以及一平台3，其中，該平台3具有一可控之多角度擺動或旋轉，以承載一檢測物1作擺動或旋轉；該等光源裝置21,22,23使用不同顏色的光，該相機10作為取像裝置從該檢測物1的一檢測面拍攝一檢測影像，據以判斷該檢測物1關於高度瑕疵的狀態。

本創作多光源光學檢測系統的每一光源裝置21,22,23分別以不同於該檢測物1的水平檢測面之入射角配置各自的固定位置。隨著平台3承載檢測物1的多角度擺動或旋轉，該相機10位置固定配置以接受來自該檢測物1擺動或旋轉的檢測面所有反射入射光211,221,231的反射光212,222,232。因為紅綠藍光各自獨立互補，可以同時打光，使拍攝的影像會得到更多的色彩資訊。藉由擺動或旋轉平台3模擬人員操作擺動或旋轉待測物1的檢測面角度，以捕捉到各光源裝置21,22,23照射高度瑕疵的反射光212,222,232，而據以判斷該檢測物1關於高度瑕疵的狀態。

請參考第七圖，顯示本創作多光源光學檢測系統的方塊圖。本創作多光源光學檢測系統包含：複數個光源裝置21,22,23、至少一相機10或複數個相機11,12,13(如第一圖至第六B圖所示相機)、一平台3以及一影像處理單元30。複數個光源裝置21,22,23配置以不同入射角的入射光211,221,231，依本創作的各種實施例之應用，可使用白光依序打光，或者使用不同顏色的光依序打光或同時打光，由具有廣角鏡頭的相機10或藉由擺動或旋轉平台取像的相機10或對應不同反射角的複數個相機11,12,13接收來自該檢測物1的檢測面反射之反射光212,222,232，分別拍攝或同時拍攝獲得至少一張檢測影像31,32,33。該影像處理單元30包含一圖像彙整比對模組34與一瑕疵判斷模組35，其中該圖像彙整比對模組34接收檢測影像31,32,33，並彙整比對預設的校正影像，再將比對結果提供給瑕疵判斷模組35判斷出該檢測物1關於高度瑕疵的狀態，以記錄該檢測物1為良品或瑕疵品。

1:待測物 2:檢查光源 3:平台 10:廣角相機 11,12,13:相機 21,22,23:光源 211,221,231:入射光 212,222,232:反射光 30:影像處理單元 31,32,33:影像 34:圖像彙整比對 35:瑕疵判斷

第一圖是人眼目視檢查待測物瑕疵狀況之示意圖。

第二圖是本創作多光源光學檢測系統檢查待測物瑕疵狀況之架構圖。

第三A圖至第三C圖是第二圖所示之多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之示意圖。

第四圖是本創作多光源光學檢測系統檢查待測物瑕疵狀況之另一架構圖。

第五A圖至第五C圖是第四圖所示之多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之示意圖。

第六A圖是本創作多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之另一架構圖。

第六B圖是本創作多光源光學檢測系統檢查待測物高度瑕疵狀況之再一架構圖。

第七圖是本創作多光源光學檢測系統的方塊圖。

1:待測物

3:平台

11,12,13:相機

21,22,23:光源

211,221,231:入射光

212,222,232:反射光

Claims

一種多光源光學檢測系統，包含：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，每一光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角配置各自的固定位置；複數個取像裝置，分別對應該等複數個光源裝置以該檢測平面之不同反射角配置各自的固定位置；以及一影像處理單元，分別電連接該等複數個取像裝置，且接收該等複數個取像裝置所拍攝的檢測影像，據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態。
如申請專利範圍第1項所述之多光源光學檢測系統，其中該等複數個光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角的白光依序照射該檢測平面，而由對應的該等複數個取像裝置依序由該檢測平面之不同反射角的白光同時拍攝各自的檢測影像。
如申請專利範圍第1項所述之多光源光學檢測系統，其中該等複數個光源裝置分別提供不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光。
如申請專利範圍第3項所述之多光源光學檢測系統，其中該等複數個光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光依序照射該檢測平面，而由對應的該等複數個取像裝置分別以該檢測平面之不同反射角的不同顏色光同時拍攝各自的檢測影像。
如申請專利範圍第3項所述之多光源光學檢測系統，其中該等複數個光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光同時照射該檢測平面，而由對應的該等複數個取像裝置分別以該檢測平面之不同反射角的不同顏色光同時拍攝各自的檢測影像。
如申請專利範圍第3或4或5項所述之多光源光學檢測系統，其中該影像處理單元接收該等複數個取像裝置所拍攝的檢測影像，據以判斷該檢測物關於瑕疵的狀態。
一種多光源光學檢測系統，包括：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，每一光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角配置各自的固定位置；一個取像裝置，具有一廣角取像鏡頭，配置以同時接收由該等複數個光源裝置從該檢測平面之不同反射角的反射光；以及一影像處理單元，電連接該取像裝置，且接收該取像裝置以廣角取像所拍攝的一檢測影像，據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態。
如申請專利範圍第7項所述之多光源光學檢測系統，其中該等複數個光源裝置分別提供不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光。
如申請專利範圍第8項所述之多光源光學檢測系統，其中該等複數個光源裝置以不同於該檢測平面之入射角的不同顏色光同時照射該檢測平面，而由該取像裝置同時接收從該檢測平面之不同反射角的不同顏色反射光拍攝該檢測影像。
一種多光源光學檢測系統，包括：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，分別對應複數個取像裝置，該取像裝置與該光源裝置之間具有一光路，該光路包含該光源裝置照射該檢測平面的一入射光路徑與該取像裝置從該檢測平面接收的一反射光路徑，且彼此對應的該取像裝置與該光源裝置的各自固定位置決定相對於該檢測平面的該光路的一入射角等於一反射角；以及一影像處理單元，分別電連接該等複數個取像裝置，且接收每一取像裝置經由對應的光路所拍攝的檢測影像，而據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態。
一種多光源光學檢測系統，包括：一平台，用以承載一檢測物以界定一檢測平面；複數個光源裝置，每一光源裝置分別以不同於該檢測平面之入射角配置各自的固定位置；一個取像裝置，配置以接收由該等複數個光源裝置從該檢測平面之不同反射角的反射光；以及一影像處理單元，電連接該取像裝置，且接收該取像裝置所拍攝的一檢測影像，據以判斷該平台承載之該檢測物的瑕疵狀態；其中，該平台具有一可控之多角度擺動或旋轉，使該檢測平面以每一光源裝置的不同入射角接受照射，而決定該取像裝置接收由每一個光源裝置從該檢測平面之不同反射角的反射光。