表面量测系统的制作方法

本发明是有关于一种表面量测系统。

背景技术：

随着科技的进步，越来越多的电子产品使用透明材质(如玻璃)作为产品组件(如手机面板、手机机壳、透镜)。为了确保品质，透明组件可经由量测而测得其表面形貌。然而透明材质具有低反射率的问题，若要量到足够准确的影像，需要增加量测的曝光时间与/或光源强度。若组件内部或底部具有瑕疵，也可能被量测到，导致信号误判。另外，若组件表面为曲面，也会有多重反射的情况发生。

技术实现要素：

本发明的一方面提供一种表面量测系统，用以量测具低反射的表面的待测物。表面量测系统包含结露装置与量测装置。结露装置用以形成一液体层于待测物的表面上。结露装置包含腔体、控温气体源与增湿气体源。腔体用以容纳待测物。控温气体源连接至腔体，用以提供控温气体至腔体中以控制待测物的温度。增湿气体源连接至腔体，用以提供水气至腔体中以形成液体层于待测物的表面上。量测装置包含平台、光源与影像撷取装置。平台用以放置具有液体层的待测物。光源用以提供光束以照射平台上的待测物。影像撷取装置用以侦测自平台上的待测物散射的光束。

在一或多个实施方式中，结露装置还包含导流结构，置于腔体中。导流结构用以将控温气体与水气均匀的导向待测物上。

在一或多个实施方式中，导流结构包含扩散板与整流板。扩散板置于控温气体源的出气口前。扩散板置于整流板与控温气体源之间。整流板具有多个贯穿孔，用以将控温气体与水气的流向均匀化。

在一或多个实施方式中，导流结构还包含集气板，置于扩散板与整流板之间，用以集中控温气体与水气。

在一或多个实施方式中，集气板具有一通道。通道的宽度自扩散板至整流板的方向渐缩。

本发明的另一方面提供一种表面量测系统，用以量测具低反射的表面的待测物。表面量测系统包含控温装置、增湿装置与量测装置。控温装置包含控温腔体与控温气体源。控温腔体用以容纳待测物。控温气体源连接至控温腔体，用以提供控温气体至控温腔体中以控制待测物的温度。增湿装置包含增湿腔体与增湿气体源。增湿腔体用以容纳已控温的待测物。增湿气体源连接至增湿腔体，用以提供水气至增湿腔体中以形成液体层于待测物的表面上。量测装置包含平台、光源与影像撷取装置。平台用以放置具有液体层的待测物。光源用以提供光束以照射平台上的待测物。影像撷取装置用以侦测自平台上的待测物散射的光束。

在一或多个实施方式中，控温装置还包含导流结构，置于控温腔体中。导流结构用以将控温气体均匀的导向待测物上。

在一或多个实施方式中，导流结构包含扩散板与整流板。扩散板置于控温气体源的出气口前。扩散板置于整流板与控温气体源之间。整流板具有多个贯穿孔，用以将控温气体的流向均匀化。

在一或多个实施方式中，导流结构还包含集气板，置于扩散板与整流板之间，用以集中控温气体。

在一或多个实施方式中，集气板具有一通道。通道的宽度自扩散板至整流板的方向渐缩。

上述实施方式的表面量测系统通过在待测物的表面上形成液体层，以增加光束照射于表面上的散射量。如此一来，测得的影像具有高信噪比，因此表面能够被精准量测，亦可提升量测速度。

附图说明

图1为本发明一实施方式的表面量测系统的示意图；

图2a为图1的结露装置的立体图；

图2b为图1的结露装置与待测物的剖面图；

图3为本发明另一实施方式的表面量测系统的示意图；

图4a为图3的控温装置的立体图；

图4b为图3的控温装置与待测物的剖面图；

图5a为图3的增湿装置的立体图；

图5b为图3的增湿装置与待测物的剖面图。

具体实施方式

以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示之。

图1为本发明一实施方式的表面量测系统100的示意图。表面量测系统100用以量测具低反射的表面910的待测物900。表面量测系统100包含结露装置110与量测装置160。结露装置110用以形成一液体层920于待测物900的表面910上。量测装置160用以量测具液体层920的待测物900。

具体而言，本实施方式利用结露装置110在低反射表面910上形成液体层920，使得量测装置160照射表面910时，于液体层920上形成散射，以增加量测装置160接收的光量，亦可减少待测物900多重反射所增加的噪声。

详细而言，本实施方式的待测物900可为透明或半透明材质，例如玻璃、塑胶或其他合适的材料。待测物900的表面910具有低反射率，因此当光线照射至表面910(本实施方式为待测物900的上表面)时，多数光线会穿透待测物900，如此一来，量测装置160所能撷取的反射光量便会相当少，甚至于无法成像，造成表面量测的困难。再加上，待测物900的下表面亦会反射些许光线，此部分的光线会与上表面反射的光线互相干扰而产生噪声，使得影像的辨识更加困难。另外，若待测物900的表面910为曲面(如图1所示)，则光线于表面910上各处的反射方向皆不同，亦会增加撷取影像的困难。

然而，因本实施方式在量测表面910之前，先在表面910上形成液体层920，此液体层920可增加光线的散射量，因此可改善上述反射率不足、反射方向不一的问题。另外，液体层920也可阻挡自下表面反射的光线，因此能降低影像噪声，提升影像撷取的品质。

图2a为图1的结露装置110的立体图，图2b为图1的结露装置110与待测物900的剖面图。结露装置110包含腔体112、控温气体源114与增湿气体源116。腔体112用以容纳待测物900。控温气体源114连接至腔体112，用以提供控温气体至腔体112中以控制待测物900的温度。增湿气体源116连接至腔体112，用以提供水气至腔体112中以形成液体层920于待测物900的表面910上。

具体而言，先将欲进行表面量测的待测物900置入腔体112中，之后控温气体源114将控温气体(例如为空气或其他合适的气体)提供至腔体112中。此控温气体与腔体112的温度不同，例如控温气体的温度低于腔体112的温度(例如室温)，因此当控温气体进入腔体112后，通过对流的方式，便可改变待测物900的温度，例如使待测物900降温。

接着，增湿气体源116再提供水气至腔体112中。因腔体112与待测物900的温度皆已降低，因此提供至腔体112的水气较易达到饱和而凝结成液体，并在待测物900的表面910结露而形成液体层920，其成分为液态水。之后，形成液体层920的待测物900便可以离开结露装置110并移到图1的量测装置160进行表面量测。

虽然上述实施方式以先降温再增湿的方式形成液体层920，然而在一些其他的实施方式中，亦可先提供水气至腔体112中增加腔体112的湿度，再提供控温气体至腔体112中以降低待测物900的温度，或者同时提供控温气体与水气，上述的步骤皆可在待测物900上形成液体层920。另外，因上述实施方式是降低腔体112内部空气温度，因此腔体112内可不需在高湿度的环境下即可结露，可避免生锈、发霉的情形发生。

均匀的液体层920可增加散射效果，此处的均匀是指液体层920的液珠(例如水珠)具有相似的尺寸，例如液珠的直径为约2微米至约5微米，及/或液珠之间具有相似的间距。液体层920的均匀度与形成温度(由控温气体决定)及腔体112内气体的流场有关。因此在一些实施方式中，结露装置110可还包含导流结构120，置于腔体112中。导流结构120用以控制控温气体与水气的流场，将控温气体与水气均匀的导向待测物900上，以在待测物900上形成均匀的液体层920。

在图2a与图2b中，导流结构120包含扩散板122与整流板124。扩散板122置于控温气体源114的出气口115前，且置于整流板124与控温气体源114之间。此处的出气口115为控温气体自控温气体源114离开至腔体112的出口。整流板124具有多个贯穿孔125，用以将控温气体的流向均匀化。具体而言，扩散板122可为一平板，当控温气体自出气口115进入腔体112中时，控温气体会接触到扩散板122进而被扩散板122反射，使得控温气体的行进路线改变，导致控温气体具有不规则的流向，因此能够均匀地在腔体112中流动。控温气体接着到达整流板124，整流板124只允许具有特定角度/方向的控温气体通过，而此角度/方向取决于贯穿孔125的设置。贯穿孔125例如为垂直设置(如图2b所示)，因此只有垂直方向的控温气体可通过。另外，大角度方向的控温气体则会撞击到贯穿孔125的内壁而被反射。经过多次反射后，控温气体的行进方向则会被导为实质垂直方向。如此一来，通过整流板124的控温气体便具有准直性，亦即流向均匀化。此流向均匀化的控温气体能够均匀降低待测物900的温度，以避免降温不均的情况产生。

另外，扩散板122亦可进一步置于增湿气体源116的出气口117前，且置于整流板124与增湿气体源116之间。此处的出气口117为水气自增湿气体源116离开至腔体112的出口。整流板124亦用以将水气的流向均匀化。如上所述，当增湿气体源116的水气进入腔体112中时，水气会接触到扩散板122进而被扩散板122反射，因此水气能够均匀地在腔体112中流动。而整流板124亦能够准直水气的流动方向，将水气的流向均匀化。此流向均匀化的水气能够均匀地结露在待测物900的表面910上，以得到液珠尺寸与/或间距均匀的液体层920。在一些实施方式中，流向均匀化的水气的流场的雷诺数(reynoldsnumber)为约10至约100，然而本发明不以此为限。

应注意的是，图2a与图2b的出气孔115与117的位置与数量皆为例示，并非用以限制本发明。本发明所属领域具通常知识者，应视实际需要，弹性选择出气孔115与117的位置与数量。另外，只要扩散板122置于至少一出气孔115与117前，皆在本发明的范畴中。

在一些实施方式中，导流结构120可还包含集气板126，置于扩散板122与整流板124之间，用以集中控温气体与水气。具体而言，经过扩散板122的控温气体与水气具有不均匀的流向，所以有部分的控温气体与水气可能无法到达整流板124，而集气板126可将控温气体与水气集中，以增加控温气体与水气到达整流板124的量。在一些实施方式中，集气板126具有通道127，通道127的宽度自扩散板122至整流板124的方向渐缩，因此可将大角度的控温气体与水气集中。在一些实施方式中，集气板126可具有三角截面(如图2b所示)，而通道127则具有倒梯形截面(如图2b所示)，然而本发明不以此为限。另外，虽然在图2a与图2b中，通道127的内表面为平面，不过在其他的实施方式中，内表面可为曲面，以增加收集/集中控温气体与水气的效率。

在图2a与图2b中，腔体112具有一入口112a与一出口112b。待测物900可自入口112a进入腔体112，并由出口112b离开腔体112。在一些实施方式中，入口112a与出口112b可为开放式，亦即腔体112可不具备阀门以开启或关闭入口112a与出口112b。结露装置110可还包含空气门装置118a与118b，分别设置于入口112a上与出口112b上。空气门装置118a与118b具有出风口，用以产生高压气流，此气流可将腔体112内与腔体112外的空气做隔绝，以达到封闭的效果。然而，在其他的实施方式中，入口112a与出口112b可使用其他方式或架构以隔绝腔体112内外的空气，本发明不以此为限。

接着请回到图1。量测装置160包含平台162、光源164与影像撷取装置166。平台162用以放置具有液体层920的待测物900。光源164用以提供光束165以照射平台162上的待测物900。影像撷取装置166用以侦测自平台162上的待测物900散射的光束167。具体而言，当待测物900在结露装置110中形成液体层920后，待测物900便自出口112b(如图2b所示)离开结露装置110至量测装置160的平台162上。在一些实施方式中，可通过输送带或手动的方式移动待测物900。另外，光源164可为雷射或其他合适的发光元件；影像撷取装置166可为相机，然而本发明不以此为限。再者，量测装置160可利用雷射三角法、结构光量测法或其他合适的量测方法量测待测物900的表面910。

应注意的是，在下面的说明中，已在上述实施方式提过的相关细节将不再赘述，仅就下列实施方式的变化处加以详述。

图3为本发明另一实施方式的表面量测系统200的示意图。表面量测系统200包含控温装置210、增湿装置230与量测装置160。控温装置210用以控制待测物900的温度，增湿装置230用以形成液体层920于待测物900的表面910上。量测装置160用以量测具液体层920的待测物900。

图4a为图3的控温装置210的立体图，图4b为图3的控温装置210与待测物900的剖面图。控温装置210包含控温腔体212与控温气体源214。控温腔体212用以容纳待测物900。控温气体源214连接至控温腔体212，用以提供控温气体至控温腔体212中以控制待测物900的温度。具体而言，先将欲进行表面量测的待测物900置入控温腔体212中，之后控温气体源214将控温气体提供至控温腔体212中，以改变待测物900的温度，例如使待测物900降温。

在一些实施方式中，控温装置210可还包含导流结构220，置于控温腔体212中。导流结构220用以控制控温气体的流场，将控温气体均匀的导向待测物900上，以达到为待测物900均匀降温的目的。导流结构220包含扩散板222与整流板224。扩散板222置于控温气体源214的出气口215前，且置于整流板224与控温气体源214之间。整流板224具有多个贯穿孔225，用以将控温气体的流向均匀化。如此一来，通过整流板224的控温气体便具有准直性，亦即流向均匀化。此流向均匀化的控温气体能够均匀降低待测物900的温度，以避免降温不均的情况产生。

在一些实施方式中，导流结构220可还包含集气板226，置于扩散板222与整流板224之间，用以集中控温气体。在一些实施方式中，集气板226具有通道227，通道227的宽度自扩散板222至整流板224的方向渐缩，因此可将大角度的控温气体集中。

另外，控温腔体212具有一入口212a与一出口212b。待测物900可自入口212a进入控温腔体212，并由出口212b离开控温腔体212。控温装置210可还包含空气门装置218a与218b，分别设置于入口212a上与出口212b上。空气门装置218a与218b具有出风口，用以产生高压气流，此气流可将控温腔体212内与控温腔体212外的空气做隔绝，以达到封闭的效果。至于本实施方式的控温装置210的其他细节因与图2a及图2b的结露装置110类似，因此便不再赘述。

图5a为图3的增湿装置230的立体图，图5b为图3的增湿装置230与待测物900的剖面图。增湿装置230包含增湿腔体232与增湿气体源234。增湿腔体232用以容纳已控温的待测物900(即离开图3的控温装置210的待测物900)。增湿气体源234连接至增湿腔体232，用以提供水气至增湿腔体232中以形成液体层920于待测物900的表面910上。具体而言，增湿气体源234提供水气至增湿腔体232中。因待测物900的温度已降低，因此水气较易于待测物900的表面910达到饱和而凝结成液体并结露，进而形成液体层920，其成分为液态水。之后，形成液体层920的待测物900便可以离开增湿装置230并移到图3的量测装置160进行表面量测。

在一些实施方式中，增湿装置230可还包含导流结构240，置于增湿腔体232中。导流结构240用以控制水气的流场，将水气均匀的导向待测物900上，以在待测物900上形成均匀的液体层920。导流结构240包含扩散板242与整流板244。扩散板242置于增湿气体源234的出气口235前，且置于整流板244与增湿气体源234之间。整流板244具有多个贯穿孔245，用以将水气的流向均匀化。如此一来，通过整流板244的水气便具有准直性，亦即流向均匀化。此流向均匀化的水气能够均匀地在待测物900的表面910上结露，以形成均匀的液体层920。

在一些实施方式中，导流结构240可还包含集气板246，置于扩散板242与整流板244之间，用以集中水气。在一些实施方式中，集气板246具有通道247，通道247的宽度自扩散板242至整流板244的方向渐缩，因此可将大角度的水气集中。

另外，增湿腔体232具有一入口232a与一出口232b。待测物900可自入口232a进入增湿腔体232，并由出口232b离开增湿腔体232。增湿装置230可还包含空气门装置238a与238b，分别设置于入口232a上与出口232b上。空气门装置238a与238b具有出风口，用以产生高压气流，此气流可将增湿腔体232内与增湿腔体232外的空气做隔绝，以达到封闭的效果。至于本实施方式的增湿装置230的其他细节因与图2a及图2b的结露装置110类似，因此便不再赘述。另外，在形成液体层920后，待测物900便离开增湿装置230，并在量测装置160上进行表面量测。至于本实施方式的量测装置160与图1的量测装置160的元件与量测方法相同，因此便不再赘述。

综上所述，上述实施方式的表面量测系统通过在待测物的表面上形成液体层，以增加光束照射于表面上的散射量。如此一来，测得的影像具有高信噪比，因此表面能够被精准量测，亦可提升量测速度。

虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。