使用复合光源的光学检测方法及其装置与流程

本发明涉及一种使用复合光源的光学检测方法及其装置，尤其涉及一种适合于印刷电路板、集成电路、电子组件基板等类型对象的使用复合光源的光学检测方法及其装置。

背景技术：

机器视觉检测被广泛运用于制造业的各项工艺检测中。典型的机器视觉检测是通过摄像装置提取检测对象的图像，再配合计算机系统通过图像处理及图像辨识等方式而进行形状轮廓比对、尺寸测量、或缺陷检测等检测作业。

在产品工艺中，往往需要进行多种不同的检测，然而现有的检测技术不同的检测通常必须使用多组不同摄像装置或光学扫瞄装置分次提取图像，并以多次提取的图像分别进行不同的光学检测，以得到不同的检测结果，如此不仅耗费测量时间，还会增加机具成本。

由于以上原因，造成现有测量技术的缺点，故如何通过检测方法及结构改良，以解决前述各项问题，已成为该项产品所欲解决的重要课题之一。

技术实现要素：

本发明主要目的，在于提供一种能够解决目前测量技术中，必须多次扫瞄方能够取得不同检测信息的缺点。

为了解决上述的技术问题，本发明实施例提供一种使用复合光源的光学检测方法，其中包括：提供一基准平面以供放置测量对象；提供多组发光组件分别产生不同波长的光线照射于所述测量对象上，多组不同的所述发光组件所产生的光线分别为红、蓝、绿光的其中一种，并且分别以不同的倾斜角度照射于所述测量对象上；通过摄像装置提取所述测量对象的图像；从所述摄像装置输出的图像信息中提取对应于各个所述发光组件所输出光线颜色通道的图像信息；及使用各个不同颜色通道的图像信息进行光学检测。

本发明方法的一优选实施例，其中多组不同的所述发光组件所产生的光线的光轴共同地交会于所述基准平面的一交会点上。

本发明方法的一优选实施例，其中多组所述发光组件当中，包括多个第一发光组件、多个第二发光组件及多个第三发光组件，其中多个所述第一发光组件、多个所述第二发光组件和多个所述第三发光组件分别用以发出红、绿、蓝三原色光线的其中一种，并且多个所述第一发光组件、多个所述第二发光组件和多个所述第三发光组件发出的光线颜色彼此不同。

本发明方法的一优选实施例，为通过所述摄像装置输出未压缩的图像文件案中，提取对应于各个所述发光组件所输出光线颜色通道的图像信息。

本发明实施例还提供一种使用复合光源的光学检测装置，其中包括：一基座，所述基座顶面形成一基准平面，用以放置一测量对象；一检测装置，设置于所述基座的基准平面上方，所述检测装置包括一本体部、一摄像装置及照明装置；其中，所述照明装置具有多组发光组件，多组所述发光组件分别用以产生不同波长的光线照射于所述测量对象上，多组不同的所述发光组件所产生的光线分别为红、蓝、绿光的其中一种，并且分别以不同的倾斜角度照射于所述测量对象上；所述摄像装置用以提取所述测量对象图像，并且所述摄像装置输出的图像信息中提取对应于各个所述发光组件所输出光线颜色通道的图像信息，并且使用各个不同颜色通道的图像信息进行光学检测。

本发明检测装置的一优选实施例，其中所述本体部具有多个呈环形的安装架，多个所述安装架分别设置于所述本体部不同高度位置上，用以发出不同颜色光线的各组所述发光组件分别设置于不同的安装架上。

本发明检测装置的一优选实施例，其中所述照明装置具有多个第一发光组件、多个第二发光组件及多个第三发光组件，多个所述第一发光组件、多个所述第二发光组件及多个所述第三发光组件分别用以发出红、绿、蓝三原色光线的其中一种，并且多个所述第一发光组件、多个所述第二发光组件和多个所述第三发光组件发出的光线颜色彼此不同。

本发明的有益效果，在于能够通过同一图像提取程序中完成多种不同检测作业，而提高检测效率，并节省机器成本。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明所使用检测装置的立体示意图。

图2为本发明使用检测装置的局部分解示意图。

图3为本发明使用检测装置的剖面示意图。

图4为本发明检测方法的操作方法示意图。

图5为本发明检测方法的方块流程示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“使用复合光源的光学检测方法及其装置”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

应当可以理解的是，虽然本文中可能会使用到“第一”、“第二”、“第三”等术语来描述各种组件或者信号，但这些组件或者信号不应受这些术语的限制。这些术语主要是用以区分一组件与另一组件，或者一信号与另一信号。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。

如图1至图3所示，为本发明测量方法所使用检测装置的一具体实施例。本实施例中，检测装置2设置于一测量机台1上，所述测量机台1具有一基座3，基座3的顶面形成一基准平面301，用以供放置测量对象，以及一移动装置4，设置于基座3顶面，移动装置4包括有一移动机架401，以及设置于基座3顶面的第一滑轨402，以及设置于移动机架401上的第二滑轨403。

本发明的检测装置2设置于移动机架401上，并且能够通过移动机架401的第一滑轨402及第二滑轨403带动检测装置2沿着基座3的基准平面301位移，而使得检测装置2的位置能够移动到基准平面301的任一位置。

如图2及图3所示，本发明的检测装置2包括有一本体部10、摄像装置20、照明装置30。其中，本体部10具有一可拆卸的外壳11，用以保护摄像装置20、照明装置30等主要组件，并且外壳11能够容易拆卸，以利于维修内部组件。本体部10的上端设置有一镜头支架12，用以固定摄像装置20，以及多个安装架13，用以设置所述照明装置30。本体部10的底部设置一开口部14，所述开口部14面向于所述基准平面，摄像装置20的镜头21能够通过开口部14提取测量对象40的图像，并且照明装置30的光线能够通过开口部14投射于测量对象上。

请同时参考图2及图3所示，本实施例中，本体部10能够定义出一中心轴线c，所述中心轴线c垂直于基座3的基准平面301，并且所述摄像装置20以及所述开口部14均位于中心轴线c上。多个所述安装架13大致上呈环形，并且各个安装架13的中心对准于中心轴线c。安装架13的数量为三个，并且三个所述安装架13分别设置于本体部10的不同高度位置上。

摄像装置20具有一镜头21，以及一连接于镜头21的图像捕获设备22，图像捕获设备22通过镜头21提取测量对象的图像，且将测量对象图像传送至一后台处理系统(例如：计算机主机)进行处理，并通过图像辨识技术进行光学检测，以取得测量信息。

更详细地说，本发明的摄像装置20的图像捕获设备22为具有图像传感器(图中未示)，所述图像传感器为具有红、绿、蓝三原色像素的传感器(例如：ccd或cmos图像传感器)，因此每一感光像素(pixel)中分别包含有红、绿、蓝三色像素单元，分别用以感测红光、绿光及蓝光。并且图像捕获设备22能够输出未压缩图像文件格式(raw文件)，由于未压缩的原始图像文件格式中包含了每一像素的红、绿、蓝像素信息，因此能够从未压缩图像文件案中提取出红、绿、蓝三色通道(channel)的图像信息。或者图像捕获设备22能够分别输出红、绿、蓝三色通道的图像信息。

特别说明，本实施例中摄像装置20的数量为一个，并且摄像装置20的镜头21光轴对准于中心轴线c，然而再本发明其他实施例中，摄像装置20的数量可以为一个以上，并且各个摄像装置的镜头光轴也能够对准于中心轴线c，也能够不对齐中心轴线c。

请配合图3及图4所示，本实施例中的照明装置30具有多个第一发光组件31a设置于最上层的安装架13上，而形成一发光阵列；多个第二发光组件31b设置于中层的安装架13上，而形成另一发光阵列；多个第三发光组件31c设置于最底层的安装架13上，而形成最底层的发光阵列。第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c分别为用以发出不同波长的光线(例如：红光、绿光、蓝光)光线的发光二极管芯片，用以投射光线于测量对象40上以作为测量的光源。特别说明，本发明的第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c所发出的光线分别为红、绿、蓝三原色光线的其中一种，并且第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c所发出的光线颜色彼此不同。

第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c分别设置于本体部10的三个安装架13上。由于三个安装架13分别位于不同的高度位置上，因此使得第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c分别被定位在不同的高度位置。较佳者，多个第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c以相等间隔设置在安装架13上，因此使得多个第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c能够以中心轴线c为中心，而以等间隔环绕设置在各个安装架13上并且对称于中心轴线c。

如图4所示，本发明将各个第一发光组件31a发出光线的第一光轴l1、第二发光组件31b的第二光轴l2、以及第三发光组件31c的第三光轴l3安排成共同和中心轴线c交会于基准平面301的一交会点。并且，由于第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c的高度位置不同，因此使得第一光轴l1、第二光轴l2以及第三光轴l3相对于基准平面301的倾斜角也彼此不同，进而使得第一发光组件31a、第二发光组件31b、第三发光组件31c所发出的红、绿、蓝三原色光线能够以不同的角度照射于基准平面301和测量对象40上。本发明照明装置30所产生的三原色光源分别以不同角度照射在基准平面301上，因此使得三原色光源之间不会相互干扰。

接着通过摄像装置20提取测量对象40的图像，并且通过图像捕获设备22输出一图像文件案至后台处理系统(例如：计算机)，并且从图像捕获设备22输出的图像文件案中分别提取红、绿、蓝三原色通道的图像信息，并分别利用三原色通道的图像信息分别进行图像辨识或比对，而能够通过不同通道的图像信息进行测量图形轮廓、尺寸测量、或表面情形及缺陷检测等类型的测量或检测作业。由于本发明是通过不同角度的红、绿、蓝光线作为照明光源，摄像装置20在提取测量对象40图像时，图像传感器的每一像素当中的红、绿、蓝三色感光像素分别只会对红、绿、蓝三色光线感应，因此将使得各个颜色通道的图像信息不会和其余颜色通道的图像相互干扰。此外，本发明的照明装置30中不同颜色光源是以不同倾斜角度照射于测量对象40上，因此使得不同颜色通道的图像信息会有不同的特性，而适合于不同类型的检测作业。

例如，图4所示，本实施例中，第一光轴l1和基准平面301具有最大的夹角，因此使得第一发光组件31a所输出的光线能够在测量对象40的表面形成较为均匀的照度，因此使得对应于第一发光组件31a输出光线颜色通道的图像适合用以进行测量对象表面处理情形或缺陷的检测(例如：表面粗度测量、刮痕测量)。而其中第三发光组件31c的第三光轴l3和基准平面301的夹角最小，因此使得第三发光组件31c产生的光线以低角度照射于测量对象上，而能够使得测量对象40的图案层41的边缘轮廓形成较明显的对比，并且光线照射于测量对象40表面形成的反射会有较明显的明暗变化，因此适合用于图形轮廓尺寸测量，以及通过光线反射检测测量对象40表面翘曲或凹陷的缺陷。并且本实施例中第二发光组件31b的第二光轴l2倾斜角度介于第一光轴l1和第三光轴l3的倾斜角度之间，因此适合用于轮廓形貌的比对检测。

更详细地说，为使得第一发光组件31a、第二发光组件31b和第三发光组件31c所发出光线的照射角度适合于不同的检测作业，本发明较佳实施例中，第一光轴l1和基准平面301的夹角θ1安排为介于60度至85度的角度范围内，而第二光轴l2和基准平面301的夹角θ2安排为介于30度至60度的角度范围，第三光轴l3和基准平面301的夹角θ3安排为介于5度至30度的角度范围。

特别说明，上述实施例中，检测装置2的照明装置30虽然具有三组不同颜色的发光组件分别输出红、绿、蓝三原色光线，并且能够提取红、绿、蓝三色通道的图像信息以进行不同的测量或检测作业，然而本发明其他实施例中，发光组件的数量不限于三组，例如：照明装置30中仅设置二组不同颜色的发光组件，并且二组发光组件分别输出红、绿、蓝其中一色的光线。

如图5所示，为本发明测量方法的方块流程示意图。本发明所提供的使用多种单色光源的视觉测量方法主要包含下列步骤。其中，步骤s1中，为提供一测量基准面以供放置测量对象。接着步骤s2中，为提供多组发光组件分别产生不同波长光线投射于测量对象上。其中各组不同的发光组件分别发出红、绿、蓝三原色其中任一色的光线，各组不同的所述发光组件所输出光线的颜色彼此不同，并且各个不同颜色的光线分别以不同倾斜角度投射于测量对象上，并且较佳实施例中，各个不同颜色光源的光轴共同交会于基准平面的一交会点上。

步骤s3中，为通过摄像装置提取测量对象图像。

步骤s4中，为从摄像装置输出图像信息中提取对应于各个所述发光组件所输出光线颜色通道的图像信息。

步骤s5中，为使用各个不同颜色通道的图像信息进行图像辨识，以进行检测或测量作业。并且各个不同颜色通道的图像信息分别用于不同类型的测量或检测。

以下以实例说明本发明的测量方法及检测装置的特点及功效：

1、本发明的技术能够通过同一摄像装置提取不同颜色通道的图像信息，而同时进行高度信息以及多种二维测量信息或检测作业，因此能够增进测量效率，并且适合用于需要多种测量信息的用途。例如：将本发明技术运用于印刷电路板工艺检测用途时，能够通过测量高度信息的方式达到检测铜箔厚度、检测电路板翘曲等检测作业，并且同时进行印刷图案检测、表面处理或刮痕检测等检测作业。

2、本发明技术能够通过平面图像进行高度信息的测量，因此能够通过简单的装置达到高度测量作业的目的，因此降低了装置成本。

3、本发明技术为通过三原色光源作为测量光源，因此使得三种不同颜色光源通道的图像不会互相干扰，而能够达到利用不同原色光源通道的图像信息进行图像辨识以进行测量，而同时取得多种测量作业的目的。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故凡运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内。