往复式线性编码器及具往复式线性编码器的光学检测平台的制作方法

本发明提出一种光学检测平台，尤指一种可精准测量该传输带位置及行程距离的光学检测平台。

背景技术：

在自动化工业领域中，需要精确位置定位时，一般需依靠编码器(Encoder)对机构或装置进行精确的量测，除了进行位置检测外，编码器亦可精确的测量出转动的角度、旋转速度、移动速率及加速度。

编码器(Encoder)主要可分为二种，一种是将旋转位置或旋转量转换成模拟或数字讯号的旋转编码器(Rotary Encoder)，一般常应用于旋转轴上进而转换成线性距离的反馈，另一种是将线性位置或线性位移量转换成模拟或数字讯号的线性编码器(Linear Encoder)，一般常应用于直线运动距离的反馈。

一般计算输送带传送距离及传送速度，是通过旋转编码器侦测输送带的旋转轴的转动角度，经由圆周转换反馈成输送带的行程距离。然而旋转式编码器应用于旋转轴上可能产生下列几个不确定因素，造成编码器读取数值与实际行走距离不同：

一、通过圆周率换算旋转轴心为圆周长时所产生的误差。

二、旋转轴心与输送皮带间因静摩擦力不足时旋转轴及皮带间所产生的偏移及滑动。

目前业界输送带式的光学检测装置多是搭配旋转式编码器通过换算的方式取得转轴实际反馈的距离。然而，于光学检测领域中对待测物进行检测时，对于待测物的位置、移动距离及移动速度经常要求较高的精度条件，若是输送带的位置、移动距离或移动速度产生误差时，非常容易造成在瑕疵检测时所取得的影像将有失真或是误判的情况发生。

技术实现要素：

本发明的目的，在于解决输送带搭配旋转式编码器时，在位置、行程距离及移动速度常有误差造成在瑕疵检测时所取得的影像有失真或是误判的情形。本发明的另一目的，则在于解决现有线性编码器编码条长度有限制无法搭配实际量测的问题，本发明的线性编码器的测量长度可大于编码条本身长度。

本发明提供一种往复式线性编码器，用于量测一输送带的一行程距离。该线性编码器包含一位于并平行该输送带的一侧的编码条，一设置在一轨道上并通过该轨道移动的滑块，一设置在该滑块上用以夹持该输送带的定位机构，以及一固定于该定位机构上的编码器读头。当量测该行程距离时，该定位机构在一起始位置附着该输送带上，以通过该轨道移动，并随着该输送带至一临界位置，当该定位机构自该起始位置移动该临界位置后，该定位机构离开该输送带，并通过一复归装置回归至该起始位置。

本发明的另一目的在于提供一种具有前述往复式线性编码器的光学检测平台，包含一输送装置，一摄像装置，一真空吸平装置，以及一往复式线性编码器。该输送装置包括一具有复数个通孔及轮轴的输送带，以及一带动该输送带朝一检测方向移动的第一驱动装置。该摄像装置设置于该输送带的一侧，并朝该输送带的方向拍摄，以在该输送带上界定一待测区域。该真空吸平装置设置在该输送带相对该待测区域的另一侧。该真空吸平装置具有一对应至该复数个通孔的气体导流面以对该复数个通孔提供吸附力。该往复式线性编码器设置在该输送带的一侧。该往复式线性编码器由该定位机构夹持该输送带以取得该输送带的行程距离。

进一步地，该线性编码器的种类包括光学式线性编码器、电磁式线性编码器以及电阻式线性编码器。

进一步地，该编码条具有复数个位置编码，该编码器读头将该位置编码反馈至运算单元，以由该运算单元计算出该输送带的行程距离。

进一步地，该复归装置包含有一结合于该滑块而具有结合状态及分离状态的固定机构，一供该固定机构设置的导轨，以及一连结于该固定机构以控制该固定机构在该导轨上位移的第二驱动装置，该编码器读头在侦测 到该定位机构移动至该临界位置时回复一复归指令至该运算单元，该运算单元在接收到该复归指令时，使该定位机构松开该输送带，并使该固定机构结合于该滑块，并启动该第二驱动装置以带动该滑块复归至该起始位置。

进一步地，该第二驱动装置为同步马达、感应马达、可逆马达、步进马达、伺服马达、线性马达、或气缸。

进一步地，该真空吸平装置包含有一真空气室，复数个设置于该真空气室一侧的气孔，以及一设置于该真空气室一侧并对该真空气室提供负压以由该复数个气孔形成该气体导流面的抽真空单元。

进一步地，该第一驱动装置为感应马达、可逆马达、步进马达、伺服马达或线性马达。

进一步地，所述的光学检测平台包含有一或复数个设置于该待测区域一侧、两侧或周侧并照射于该待测区域的补光灯。

进一步地，该摄像装置为线扫描摄影机(Line-Scan Camera)或面扫描摄影机(Area-Scan Camera)。

进一步地，该线性编码器的种类包括光学式线性编码器、电磁式线性编码器以及电阻式线性编码器。

本发明的另一目的，在于提供一种具有前述往复式线性编码器的光学检测平台，包含有一输送装置，一摄像装置，一真空吸平装置，以及二往复式线性编码器。该输送装置包括一具有复数个通孔及轮轴的输送带，以及一带动该输送带朝一检测方向移动的第一驱动装置。该摄像装置设置在该输送带的一侧，并朝该输送带的方向拍摄以在该输送带上界定一待测区域。该真空吸平装置设置在该输送带相对该待测区域的另一侧，该真空吸平装置具有一对应至该复数个通孔的气体导流面以对该复数个通孔提供吸附力。该往复式线性编码器分别设置在该输送带的两侧。该往复式线性编码器分别轮流由该定位机构夹持该输送带以取得该输送带的行程距离。

进一步地，该编码条具有复数个位置编码，该编码器读头将该位置编码反馈至运算单元，以由该运算单元计算出该输送带的行程距离。

进一步地，该复归装置包含有一结合于该滑块而具有结合状态及分离状态的固定机构，一供该固定机构设置的导轨，以及一连结于该固定机构 以控制该固定机构于该导轨上位移的第二驱动装置，该编码器读头在侦测到该定位机构移动至该临界位置时回复一复归指令至该运算单元，该运算单元在接收到该复归指令时，使该定位机构松开该输送带，并使该固定机构结合于该滑块，并启动该第二驱动装置以带动该滑块复归至该起始位置。

进一步地，该第二驱动装置为同步马达、感应马达、可逆马达、步进马达、伺服马达、线性马达、或气缸。

进一步地，该真空吸平装置包含有一真空气室，复数个设置于该真空气室一侧的气孔，以及一设置于该真空气室一侧并对该真空气室提供负压以由该复数个气孔形成该气体导流面的抽真空单元。

进一步地，该第一驱动装置为感应马达、可逆马达、步进马达、伺服马达或线性马达。

进一步地，该光学检测平台包含有一或复数个设置于该待测区域一侧、两侧或周侧并照射于该待测区域的补光灯。

进一步地，该摄像装置为线扫描摄影机(Line-Scan Camera)或面扫描摄影机(Area-Scan Camera)。

进一步地，该线性编码器的种类包括光学式线性编码器、电磁式线性编码器以及电阻式线性编码器。

因此，本发明相较于前述现有技术具有以下的优异效果：

1.本发明通过往复式线性编码器可精确测量输送带的位置、行程距离、或移动速度，增加待测物被拍摄时所取得的影像的精确度。

2.本发明可由二组往复式线性编码器分别先后读取输送带的位置、行程距离、或移动速度，在其中一组往复式线性编码器进行复归动作时，可由另一组往复式线性编码器继续反馈输送带的位置、行程距离、或移动速度至运算单元，提高检测的效率。

附图说明

图1，是本发明第一实施例的外观示意图。

图2，是本发明第一实施例的侧面示意图。

图3，是本发明第一实施例的局部放大示意图。

图4-1至图4-3，是本发明第一实施例的操作示意图(一)、操作示意图(二)、操作示意图(三)。

图5，是本发明第二实施例的外观示意图。

图6，是本发明第二实施例的俯视图。

图7-1至图7-3，是本发明第二实施例的操作示意图(一)、操作示意图(二)、操作示意图(三)。

图中符号说明：

100 光学检测平台

110 输送装置

111 输送带

112 第一驱动装置

113 轮轴

114 通孔

120 摄像装置

130 真空吸平装置

131 真空气室

132 气孔

133 抽真空单元

134 气体导流面

141 往复式线性编码器

142 滑块

143 轨道

144 定位机构

145 编码条

146 编码器读头

148 复归装置

1481 固定机构

1482 第二驱动装置

1483 导轨

150 补光灯

S0 待测物

IP 检测方向

RA 待测区域

P1 起始位置

P2 临界位置

210 第一往复式线性编码器

211 滑块

212 定位机构

213 编码器读头

214 编码条

215 轨道

220 第二往复式线性编码器

221 滑块

222 定位机构

223 编码器读头

224 编码条

225 轨道

230 复归装置

231 固定机构

232 导轨

233 第二驱动装置

240 复归装置

241 固定机构

242 导轨

243 第二驱动装置

S1 待测物

S2 待测物

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图示说明如下。再者，本发明中的图示，为说明方便，其比例未必按实际比例绘制，而有夸大的情况，该等图示及其比例非用以限制本发明的范围。

本发明提供一种往复式线性编码器，用于量测输送带的行程距离，并将所取得的数值反馈至运算单元。所述的往复式线性编码器可应用光学检测平台上，用以对面板、料片进行精密检测。配合摄像装置检测面板及料片瑕疵时，可确保摄像装置所取得的每幅图帧维持相同的精确度而不失真。

请参阅图1，是本发明第一实施例的外观示意图，如图所示：

本实施例的光学检测平台100提供单侧的往复式线性编码器141，用以反馈输送带111的位置信息至运算单元(图未示)。该往复式光学检测平台100包含有一输送装置110，一设置在该输送装置110一侧的摄像装置120，一设置在该输送装置110内侧的真空吸平装置130，以及一设置在该输送装置110的输送带111一侧以测量该输送带位置信息的往复式线性编码器141。

所述的输送装置110包含有一具有复数个通孔114(如图2所示)的输送带111，以及一带动该输送带111令待测物S0朝一检测方向IP移动的第一驱动装置112。在一较佳实施例中，该输送带的材质可为透气性材质。该输送带111绕设在复数个连接至第一驱动装置112的轮轴113上，在第一驱动装置112运作时将带动该轮轴113枢转，并藉由轮轴113上的粗糙表面与输送带111间产生牵引力带动该输送带111朝检测方向IP移动。在此所述检测方向IP，是指该输送带111由轮轴113带动而朝顺时针、或逆时针方向行进，使该输送带111上所乘载的待测物S0朝摄像装置120移动的行进方向。该第一驱动装置112可为感应马达、可逆马达、步进马达、伺服马达、线性马达或其它类此的电动机设备，在本发明中不予以限制。

所述的摄像装置12设置于该输送带111的一侧，并朝该输送带111的方向拍摄藉以在该输送带111上界定一待测区域RA。在较佳实施例中，该摄像装置120是为利用待测物S0移动速度取得整面影像的线扫描摄影机(Line-Scan Camera)，在其他实施例中，该摄像装置120亦可为面扫描摄 影机(Area-Scan Camera)在本发明中不予以限制。在本发明中所述的待测区域RA，系指该摄像装置120在其景深范围内对应至该检测路径IP上可清楚拍摄待测物S0影像的区域。在该待测区域RA的一侧(于本实施态样中为上侧)是可设置有一或复数个补光灯150，照射于该待测区域RA上以对该待测区域RA上的待测物S0进行补光。除上述的实施例外，所述的补光灯150亦可设置在该待测区域RA两侧、或是环设于该待测区域RA周测，在本发明中不予以限制。

所述的真空吸平装置130设置于该输送带111相对该待测区域RA的另一侧，以对该输送带111上的待测物S0提供真空吸附力，避免待测物S0的边缘处产生翘曲的问题。有关该真空吸平装置130的详细构造，请一并参阅图2，所述的真空吸平装置130具有一对应至该复数个通孔114的气体导流面134，用以对该复数个通孔114提供吸附力。具体而言，该真空吸平装置130包含有一真空气室131，复数个设置在该真空气室131一侧的气孔132，以及一设置在该真空气室131一侧并对该真空气室131提供负压的抽真空单元133。在该抽真空单元133对该真空气室131提供负压时，气体将经由该复数个气孔132进入该真空气室131，此时复数个气孔132所提供的真空吸附力将在该真空气室131的一侧形成该气体导流面134。

所述的往复式线性编码器141设置在该输送带111的一侧，用以夹持该输送带111并测量该输送带111的行程距离。有关于往复式线性编码器141的详细构造，请一并参阅图3：

所述的往复式线性编码器141主要包含有一位于并平行该输送带111的一侧的编码条145，一设置在一轨道143上以通过该轨道143移动的滑块142，一设置在该滑块142上用以夹持该输送带111的定位机构144，以及一固定于该定位机构144上的编码器读头146。该编码条145是具有复数个位置编码，运算单元可藉由该编码器读头146读取该编码条145上的位置编码，以确认该滑块142所在的位置。该运算单元可通过编码器读头146取得输送带111的位置编码，并由该位置编码计算出行程距离或移动速度，并依据所取得的数值结果形成对应的控制指令(例如停止、移动、 加速、减速)反馈至该第一驱动装置112，以配合实际的状况进行调整。所述的往复式线性编码器141可为光学式线性编码器、电磁式线性编码器以及电阻式线性编码器，在本发明不予以限制。

在量测该输送带111的行程距离时，该定位机构144在一起始位置P1附着该输送带111上，以透过该轨道143移动，并随着该输送带111至默认的一临界位置P2，当该定位机构144自该起始位置P1移动该临界位置P2后，该定位机构144离开该输送带111，并通过一复归装置148回归至该起始位置P1。

所述的复归装置148包含有一结合于该滑块142而具有结合及分离二种状态的固定机构1481，一供该固定机构1481设置的导轨1483，以及一连结于该固定机构1481以控制该固定机构1481在该导轨1483上位移的第二驱动装置1482。所述的固定机构1481可通过机械式(例如夹持、扣合、限位等)或非机械式(例如磁吸)的方式固定该滑块142，该第二驱动装置1482可为同步马达、感应马达、可逆马达、步进马达、伺服马达、线性马达、或气缸，在本发明中不予以限制。该编码器读头146在侦测到该滑块142移动至该临界位置P2时回复一复归指令至该运算单元，该运算单元在接收到该复归指令时，使该定位机构144松开该输送带111，并使该固定机构1481结合于该滑块142，并启动该第二驱动装置1482以带动该滑块142复归至该起始位置。

有关于本发明第一实施例的运作方式，请一并参阅图4-1至图4-3，是本发明第一实施例的作动示意图，如图所示：

请先参阅图4-1，起始时，人员或移载装置将待测物S0设置在该输送带111上，所述的待测物S0被输送带111移动至起始位置P1。该输送带111一侧传感器(图未示)感应到该待测物S0时，传送一触发指令至该运算单元。该运算单元在接收到该触发指令时，暂时停止该输送带111，并启动一检测程序。

接续，请参阅图4-2，在启动检测程序时，该定位机构144是夹持该输送带111，使该滑块142由起始位置P1朝该检测方向IP移动至默认定的临界位置P2。在该滑块142移动的同时，编码器读头146是将所读取到的位 置编码传送至该运算单元，该运算单元是通过位置编码取得该滑块142(输送带111)的行程距离。。

在该滑块142受该输送带111牵引朝检测方向IP移动时，设置在该输送带111一侧的摄像装置120拍摄该待测物S0并取得该待测物S0的影像，所拍摄到的影像用于进行瑕疵检测。

最后，请参阅图4-3，在该运算单元侦测到该滑块142移动至该临界位置P2时，控制该定位机构144离开该输送带111。此时，设置在该定位机构144一侧的复归装置148将带动该滑块142移回至起始位置，以利该线性编码器141对下一个待测物S0进行另一次的检测程序。

请参阅图5及图6，是本发明第二实施例的外观示意图及俯视图，如图所示：

本实施例与第一实施例的主要差异点在于，本实施例是在输送带111的两侧分别设置有第一往复式线性编码器210以及第二往复式线性编码器220，通过该第一往复式线性编码器210及第二往复式线性编码器220在输送带两侧分别依序轮流运作，省去单一往复式线性编码器141复归至起始位置P1时所占去的时间。以下是针对第一往复式线性编码器210及第二往复式线性编码器220的详细构造及运作方式进行说明，其余与第一实施例相同部分，以下即不再予以赘述。

所述的第一往复式线性编码器210主要包含有一位于并平行该输送带111的一侧的编码条214，一设置在一轨道215上以通过该轨道215移动的滑块211，一设置在该滑块211上用以夹持该输送带111的定位机构212，以及一固定在该定位机构212上的编码器读头213。

与该第一线性编码器210相同，所述的第二往复式线性编码器220主要包含有一位于并平行该输送带111相对该第一往复式线性编码器210另一侧的编码条224，一设置在一轨道225上以通过该轨道225移动的滑块221，一设置在该滑块221上用以夹持该输送带111的定位机构222，以及一固定在该定位机构222上的编码器读头223。

该运算单元系依序控制该第一往复式线性编码器210及该第二往复式线性编码器220的定位机构212、222分别在该输送带111的两侧夹持或离 开该输送带111，以分别由该第一往复式线性编码器210及该第二往复式线性编码器220的编码器读头213、223取得输送带111的位置编码，并通过该位置编码计算出行程距离或移动速度。

在该第一往复式线性编码器210及该第二往复式线性编码器220的一侧分别包含有一复归装置230(240)。所述的复归装置230(240)包含有一结合于该滑块211(221)而具有结合及分离二种状态的固定机构231(241)，一供该固定机构231(241)设置的导轨232(242)，以及一连结于该固定机构231(241)以控制该固定机构231(241)在该导轨232(242)上位移的第二驱动装置233(243)。所述的固定机构231(241)可通过机械式(例如夹持、扣合、限位等)或非机械式(例如磁吸)的方式固定该滑块211(221)，该第二驱动装置233(243)可为同步马达、感应马达、可逆马达、步进马达、伺服马达、线性马达、或气缸，在本发明中不予以限制。该编码器读头213(223)在侦测到该滑块211(221)移动至该临界位置P2时回复一复归指令至该运算单元，该运算单元在接收到该复归指令时，使该定位机构212(222)松开该输送带111，并使该固定机构231(241)结合于该滑块211(221)，启动该第二驱动装置233(243)以带动该滑块211(221)复归至该起始位置。

有关于本发明第二实施例的运作方式，请一并参阅图7-1至图7-4，是本发明第二实施例的作动示意图，如图所示：

请先参阅图7-1，起始时，人员或移载装置将待测物S1放置于该输送带110上，所述的待测物S1是由输送带111移动至起始位置时，在该输送带111一侧传感器感应到该待测物S1，并传送一触发指令至该运算单元，该运动单元在接收到该触发指令时，启动一第一检测程序。

接着，请参阅图7-2，在启动检测程序时，该运算单元是先启动一侧的第一往复式线性编码器210。该第一往复式线性编码器210的定位机构212夹持该输送带111，使该滑块211由起始位置P1朝该检测方向IP移动至默认定的临界位置P2。在该滑块211移动的同时，该第一往复式线性编码器210的编码器读头213将所读取到的位置编码传送至该运算单元，该运算单元通过位置编码取得该滑块211(输送带111)的行程距离。在该滑块211受该输送带111牵引朝检测方向IP移动时，设置在该输送带111一侧 的摄像装置120拍摄该待测物S1并取得该待测物S1的影像，所拍摄到的影像是用于进行瑕疵检测。

在该第一往复式线性编码器210的滑块211移动至临界位置P2的同时，人员或移载手臂将下一组待测物S2放置于该输送带111上。所述的待测物S2由输送带111移动至起始位置P1时，在该输送带111一侧传感器感应到该待测物S2，并传送一触发指令至该运算单元，该运动单元在接收到该触发指令时，启动一第二检测程序。

接着，请参阅图7-3，该运算单元侦测到该第一往复式线性编码器210的滑块211移动至该临界位置P2时，该第一线性编码器210的定位机构212系松开该输送带111，此时，设置在该定位机构212一侧的复归装置230带动该滑块211移回至起始位置。于此同时，该第二线性编码器220的定位机构222夹持该输送带111，使该滑块221由起始位置P1朝该检测方向IP移动至默认定的临界位置P2，以利用该摄像装置12进行另一次检测，并使上述的操作顺序轮流进行。

综上所述，本发明通过往复式线性编码器可精确测量输送带的位置、行程距离、或移动速度，增加待测物被拍摄时所取得的影像的精确度。此外，本发明可通过二组往复式线性编码器分别先后读取输送带的位置、行程距离、或移动速度，在其中一组往复式线性编码器进行复归动作时，可由另一组往复式线性编码器继续反馈输送带的位置、行程距离、或移动速度至运算单元，提高检测的效率。

以上已将本发明做一详细说明，惟以上所述者，仅为本发明的一较佳实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明申请专利范围所作之均等变化与修饰，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。