專利名稱：光學視覺檢測裝置的制作方法
技術領域：
光學視覺檢測裝置
本實用新型涉及一種檢測裝置，尤其指一種光學視覺檢測裝置。
背景技術：
由于光電業(yè)及電子業(yè)組件大型化和細線化的趨勢，以及對于生產線速度 的要求也日漸嚴苛的情況下，人工目視檢測無法符合質量與速度的要求，然 而，為提高電子組件的質量同時又達到降低成本的目的，必須使得電子組件 在生產流程完成前發(fā)現(xiàn)缺陷并加以補救或剔除，除了可對電子組件進行電性 檢驗外，其外觀及表面瑕瘋檢測也是相當重要的一個項目，其中，用以檢測
電子組件的外觀及表面瑕疵的技術便可利用自動化光學檢測技術(Automatic Optical Inspection, AOI),通過此一技術不僅可在電子產品的制作流程中做 為終端產品的品管，也能協(xié)助制程監(jiān)控，以及早采取補救的措施。
然而常見的電子組件外觀M面上的瑕疵有臟污、塵埃、異物、刮傷、 氣泡、崩角、折痕…等等，因此，受限于光源本身的特性、電荷耦合組件(Charge Coupled Device, CCD)的光感測范圍等因素，經常使得一種特定的自動化光 學檢測機臺僅可適用于上述其中幾種特定的外觀或是表面瑕瘋，舉例來說， 目前一般工業(yè)常用的電荷耦合組件對于光波的響應頻率是介于300— 700納米 之間，因此所使用的光源設計多半基于檢測物材料的特質、機臺本身所搭配 的電荷耦合組件等因素，故一般的自動化光學檢測設備所搭配應用的光源多 利用具有可見光波長的光源為主，常見的光源波長是介于470—680納米之間， 其相對應的光學檢測架構的部分示意圖則如圖l(A)與圖l(B)所示，其中， 在

圖1 (A)中僅具有單一光源，此第一光源10具有多個波長約為450納米 的藍光發(fā)光體101,且其位于承栽有待測物13的載盤12下方，而用來接收光 信號的電荷耦合組件14也位于待測物13的下方，其是利用待測物13受到光 線(圖中是以實線箭頭表示光線前進的方向)照射的相對應表面所反射出的 光信號(如圖中虛線箭頭所示的方向即為光信號前進的方向)以進行進一步
的缺陷分析，然而，在圖1 (A)所示的光學檢測架構中，無論待測物13是 否具有可透光的特性，利用此種光源設計的光學檢測架構在每一次的操作下， 僅能針對檢測待測物13的其中一表面進行檢測，因此，圖1 (B)中所顯示 的光學4全測架構是可同時透過兩光源10、 11以對一待測物13的兩主要表面 進行分析，且此待測物13具有可透光的特性，而在此光學檢測架構中的第一 光源IO是位于待測物13與電荷耦合組件14之間，此第一光源IO是由波長 約在450納米附近的多個藍光發(fā)光體101所構成，另外，在第一光源10的相 對應的位置上設置有一第二光源11,且待測物13是位于第一光源10與第二 光源11之間，此第二光源11則是由波長約在600納米附近的多個紅光發(fā)光 體lll所構成，由于紅光發(fā)光體lll具有較強的穿透能力，且藍光發(fā)光體IOI 具有較強的反射能力，因此，可同時將待測物13的主要兩表面上的缺陷一并 顯現(xiàn)于電荷耦合組件14中，然而，因為上述現(xiàn)有的光源硬件架構并未有特別 的設計，所以到達至待測物13的待測表面上的光線為^Ht而非集中，相對地， 也使得電荷耦合組件14所接收到的光信號變得相當微弱。
上述的兩種現(xiàn)有的光學檢測裝置僅為目前光學檢測技術中的兩種常見的 實施例，而在實際的應用上，是可通過調整電荷耦合組件、待測物與光源的 設置位置，以達到預期的檢測效果，但是無論現(xiàn)有技術中光學檢測裝置的硬 件設置架構為何，其中較常見的應用光源為藍光或是紅光或是兩者的配合， 但就藍光、紅光本身的光學特性而言，由于都屬于較長波長的光源，換言之， 即此些長波長的光源具有較低的能量，因此縱使目前已發(fā)展出許多不同的打 光方式來彌補光源能量不足的缺陷，例如正向打光、背向打光與結構打光 三種主要的技術，不過這些設計通常會造成整體的光學檢測架構變得較為復 雜，且過于復雜的光學路徑通常會造成光源能量的削弱，因此，此些光源到 達待測物并經過待測物吸收部分的光后所產生的折射或透射的光信號強度變 得相當微弱，也因此導致進入至電荷耦合組件的光信號強度變得難以分析， 甚至導致部分微小的表面缺陷無法有效地被偵測出來。
有鑒于此，本實用新型系針對上述的問題，提出一種光學視覺檢測裝置, 其是利用能量較高的光源得以加強光信號的強度，而提升檢測的準確度。

實用新型內容
本實用新型要解決的問題是提供一種光學視覺檢測裝置，其是利用較短 波長的發(fā)光組件在特定的排列設計下，將此些具有較高能量的光源聚集在待 測物的表面上，使得微小的表面缺陷也可輕易地被偵測出來。
本實用新型的另一目的，在提供一種光學視覺檢測裝置，其是調整具有 較高能量的光源供應單元與光源接收單元之間的位置，以同時提供具有穿透 性待測物與不具有穿透性的待測物的檢測。
為了達到上述的目的，本實用新型提供一種光學視覺檢測裝置，包括至 少一光源供應單元、至少一檢測平臺、至少一光源接收單元及至少一信號處 理單元，在光源供應單元中包括一光源底座與多個發(fā)光組件，且此些發(fā)光組
件具有較短的波長，其波長范圍是介于370至400納米之間，在光源底座上 具有至少一凹陷表面，此些光學組件則是設置在凹陷表面上，且每一發(fā)光組 件可提供一光源，為了提高此些光源的效率，在光源底座上的凹陷表面的凹 陷角度約在5至30度之間，因而，在檢測平臺上所承載的至少一待測物可接 收來自光源供應單元的光源，且此些光源是利用凹陷表面的角度設計以集中 在待測物的表面上用于產生多個反射光信號、透射光信號，而通過至少一光 源接收單元以接收來自待測物的反射光信號、透射光信號并傳送到至少一信 號處理單元中，以進一步根據(jù)此些光信號以進行待測物的表面缺陷分析。因 此，本實用新型所公開的光學視覺檢測裝置是可利用光源底座的凹陷角度設 計，并配合上波長較短的發(fā)光組件以提供光源，使得到達待測物表面的光源 可維持一定的能量，同時使得反射或是穿透自待測物的光信號強度也可維持 在一定的能量范圍內，以提高整體光學視覺檢測裝置的準確度。 與現(xiàn)有^L術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點
由于本實用新型的光學視覺檢測裝置提供較短波長的發(fā)光組件，并利用 特殊凹陷結構的光源底座以承栽此些發(fā)光組件，使得所產生的光源可集中于
待測物的待測表面上，進而增加了待測表面上的缺陷被檢測出的機率。
附困說明
圖1 (A)為現(xiàn)有的光學視覺檢測裝置中的單一光源供應單元的結構示意
圖l(B)為現(xiàn)有的光學視覺檢測裝置中的雙光源供應單元的結構示意圖2為本實用新型第一實施例的結構示意圖3為本實用新型第二實施例的結構示意圖4 (A)為本實用新型的光源供應單元的截面結構剖面圖4 (B)為本實用新型的光源供應單元的立體結構示意圖5為本實用新型第三實施例的結構示意圖。
圖號說明
10第一光源101藍光發(fā)光體
11第二光源111紅光發(fā)光體
12載盤13待測物
14電荷耦合組件20光源供應單元
201光源底座202發(fā)光組件
203凹陷表面204開口
21調整單元22檢測平臺
23待測物24光源接收單元
25信號處理單元26輔助光源供應單元
27輸送單元28分類單元
291良品收集槽292劣品收集槽
293重工品收集槽
具體實施方式
為了實現(xiàn)待測物外觀及表面瑕瘋的檢測，檢測裝置中有效、穩(wěn)定且準確 的光源設計為影響檢測結果的最主要因素，因此，本實用新型提供一種光學 視覺檢測裝置。以下，將詳細提供相關的基本理論與本實用新型的各種實施 例，同時結合圖示以加強說明。
光源對于待測物的影響可分為反射、透射、吸收三大部分，因此可有效 地判定出光源在待測物上的反射率、透射率、吸收能量，然而，待測物對于 光源的折射率不但與待測物本身材料的物理性質有關，也與光源的波長有關， 舉例來說，對于同一種光學玻璃而言，綠光比紅光的折射率高，而藍光則又
比綠光的折射率為高。因此，基于上述理論并同時參考圖2所示，其為本實 用新型的第一實施例的結構示意圖，在此實施例中的待測物23為不可透光的 材料，例如半導體基板、印刷電路板、鍍有不透光材料的基材等，因此為 了可有效地檢測出此待測物23的待測表面上的缺陷，置放于檢測平臺22上 的待測物23的待測表面是接收來自光源供應單元20的光源(圖中是以實線 箭頭表示光線前進的方向)，而為了使抵達到待測物23待測表面上的光源能 量可達到一定的強度，光源供應單元20或是檢測平臺22或是兩者同時都連 接至一調整單元21，通過此調整單元21根據(jù)不同的待測物厚度、待測物置放 位置、光源種類等^t，來調整光源供應單元20與檢測平臺22上待測物23 的待測表面之間的距離，使得來自于光源供應單元20的光源可聚焦在待測物 23的待測表面上，由于此實施例中的待測物23為不可透光的材料，因此，大 部分的光源被待測物23吸收與反射，并經由待測物23反射的光信號(圖中 是以虛線箭頭表示光信號前進的方向)進入至光源接收單元24中，再利用信 號處理單元25以對此些光信號進行運算與分析，其中，因為光信號A^射自 待測物23，所以，以待測物23為基準而言，用于提供光源的光源供應單元 20與用于接收光信號的光源接收單元24分別設置在待測物23的同 一側。
此外，除了上述的不可透光材料以外，待測物也可為具有可透光特性的 材料，例如 一般的光學玻璃、石英等，然而，用于檢測的光學視覺檢測裝 置的整體架構配置則與上述的實施例有所不同，請參考圖3所示，為本實用 新型第二實施例的結構示意圖，相同地，在本實施例中具有一光源供應單元 20以提供光源至檢測平臺22上待測物23的待測表面上，由于此待測物23為 可透光的材料，因此，抵達至待測物23的光源大部分是被此待測物23吸收 或穿透，相對于圖2中所公開的實施例而言，在本實施例中光源經過待測物 23后所產生的主要光信號為穿透光的光信號，相同地，以待測物23為基準而言，用于提供光源的光源供應單元20與用于接收光信號的光源接收單元24 分別設置在待測物23的兩側。
而無論是上述圖2或圖3中所公開的光學視覺檢測裝置，其中的光源供 應單元包括有一光源底座與多個發(fā)光組件，其截面結構的剖面圖則如圖4(A) 所示，而其立體結構示意圖則如圖4 (B)所示，為了提供較高能量的光源， 此些發(fā)光組件202具有較短的波長，其波長范圍是介于370至400納米之間， 實際的應用則如發(fā)光二極管、冷陰極熒光燈管或有機電激光組件等發(fā)光源； 此外，更針對硬設備的設計來說，以本實施例為例，在光源底座201上形成 一倒圓錐形的凹陷表面203，并將上述的光學組件202設置在此凹陷表面203 上，因此，位于凹陷表面203上的發(fā)光組件202是利用凹陷表面203的角度 設計而將光源集中在待測物的待測表面上，然而，依據(jù)不同的檢測項目、機 臺設計等因素，在光源底座201上所形成的凹陷表面203可以各種不同的形 態(tài)表現(xiàn)，除了本實施例中所提供的倒圓錐形以外，可為矩形、倒三角錐形、 圓形等形態(tài)。另外，在凹陷表面203的中央可形成一開口 204，而上述的光源 接收單元則可設置于此開口 204中以用來接收來自待測物的光信號。而設置 于凹陷表面203上的發(fā)光組件202的排列方法除了可呈現(xiàn)整齊的數(shù)組以外， 也可以不規(guī)則的方式排列此些發(fā)光組件203,以用來檢測待測物表面上各種不 同的缺陷。
另外，為了可配合制程自動化的要求，本實用新型的光學視覺檢測裝置 還可以額外裝設良品收集槽、劣品收集槽、重工品收集槽等，請參考圖5所 示，為本實用新型的第三實施例結構示意圖，利用一輸送單元27將需檢l^的 待測物23輸送至檢測平臺22上，利用光源供應單元20以提供光源至待測物 23的待測表面上，且在光源接收單元24接收到來自待測物23的光信號并傳 送至信號處理單元25后，若運算分析后的結果顯示為良品時，則通過分類單 元28輸送至良品收集槽291中，以等待下一步的制程，而當運算分析后的結 果顯示為劣品時，則分類單元28將判定為劣品的待測物23輸送到劣品收集 槽292中，以進行驗退的動作，而若運算分析后的結果顯示為重工品時，則 經由分類單元27輸送到重工品收集槽293，以回收再次進行處理。 而上述的光源接收單元可為電荷耦合組件。且針對不同的待測物特性，
也可配^f吏用不同的檢測平臺，較為常見的檢測平臺有分割轉盤或是X-Y載 盤等形式，同時，為了使待測物可穩(wěn)固地承栽于檢測平臺上，也可使用真空 或是夾具以使待測物穩(wěn)定地固定在檢測平臺上，也可以使得光源供應單元所 提供的光源可順利地投射在待測物的待測表面上。根據(jù)不同的待測物特征， 還可增加額外的輔助光源供應單元，舉例而言，為了加強不透光的待測物的 反射光信號強度，可在光源供應單元的同一側加設一輔助光源供應單元，其
源的強度，或是為了加強可透光待測物的光信號，可在光源供應單元的同一 側加設輔助光源供應單元，但其中所使用的光源種類則主要以穿透力較強的 光源為主。而為了可同時偵測同一待測物的兩待測表面，則可利用兩光源供 應單元分別裝設在待測物的兩側，以同時對同 一待測物的兩待測表面進行檢 測。然而，由于光學視覺檢測裝置在實際的應用上，其結構的設計受到相當 多因素的影響，在此將不一一詳細解釋，本實用新型所公開的主要光源設計 與架構實可廣泛地應用在各種不同的光學視覺檢測裝置中。
綜合上述可知，由于本實用新型的光學視覺檢測裝置提供較短波長的發(fā) 光組件，并利用特殊凹陷結構的光源底座以承栽此些發(fā)光組件，使得所產生 的光源可集中于待測物的待測表面上，進而增加了待測表面上的缺陷被檢測 出的才幾率。
以上>^開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是，本實用新型并非 局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護 范圍。
權利要求1、一種光學視覺檢測裝置，其特征在于，包括至少一光源供應單元，包括一光源底座，具有至少一凹陷表面；以及多個發(fā)光組件，設置于該凹陷表面上以提供短波長光源；至少一檢測平臺，用于承載至少一待測物，且該待測物接收來自該光源供應單元的光源并產生相對應的多個光信號；至少一光源接收單元，接收自該檢測平臺上的該待測物所產生該些光信號；以及至少一信號處理單元，根據(jù)該些光信號以進行該待測物的表面缺陷分析。
2、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該凹陷表面的 凹陷角度介于5至30度。
3、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該發(fā)光組件的 波長范圍介于370至400納米。
4、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該發(fā)光組件為 發(fā)光二極管、冷陰極焚光燈管或有機電激光組件。
5、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該待測物為透 光物或不透光物。
6、 如權利要求l所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該光源接收單 元與該光源供應單元位于該檢測平臺的同 一側。
7、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該光源接收單 元與該光源供應單元位于該檢測平臺的相異側。
8、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，還包括至少一 調整單元，且該調整單元連接于該光源供應單元、或該檢測平臺、或同時連 接于該光源供應單元與該檢測平臺。
9、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，還包括至少一 輔助光源供應單元。
10、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該檢測平臺 選自分割轉盤或X-Y載盤。
11、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該檢測平臺 還連接一傳輸單元。
12、 如權利要求11所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該傳輸單元 還連接一分類單元。
13、 如權利要求12所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該信號處理 單元同時控制該傳輸單元與該分類單元。
14、 如權利要求12所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該分類單元 將該信號處理單元判定為良品的該待測物傳送至一良品收集部。
15、 如權利要求12所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該分類單元 將該信號處理單元判定為劣品的該待測物傳送至一劣品收集部。
16、 如權利要求1所述的光學視覺檢測裝置，其特征在于，該分類單元 將該信號處理單元判定為重工品的該待測物傳送至一重工品收集部。
17、 一種光源供應器，應用于一光學視覺檢測裝置，其特征在于，該光 源供應器包括一光源底座，具有至少一凹陷表面；以及 多個發(fā)光組件，設置于該凹陷表面上以提供短波長光源。
18、 如權利要求17所述的光源供應器，其特征在于，該凹陷表面的凹陷 角度介于5至30度。
19、 如權利要求17所述的光源供應器，其特征在于，該發(fā)光組件的波長 范圍介于370至400納米。
20、 如權利要求17所述的光源供應器，其特征在于，該發(fā)光組件為發(fā)光 二極管、冷陰極熒光燈管或有機電激光組件。
專利摘要本實用新型公開了一種光學視覺檢測裝置，其光源供應單元包括具有凹陷表面的光源底座與多個波長較短的發(fā)光組件，通過凹陷表面以承載發(fā)光組件使得光源可集中在需進行檢測的待測表面上，由于所使用的短波長發(fā)光組件具有較高的能量，因此光源接收單元所接收到的光信號較現(xiàn)有技術中一般的藍光光源或是紅光光源所產生的光信號為強，對于接續(xù)的信號處理單元，無論待測物的特征如何，本實用新型所使用的短波長光源可提供較穩(wěn)定的光信號，且使得待測物的待測表面上的缺陷檢測結果更為精確。
文檔編號G01N21/88GK201060169SQ20072000255
公開日2008年5月14日 申請日期2007年1月26日 優(yōu)先權日2007年1月26日
發(fā)明者陳建龍 申請人:技茂自動科技股份有限公司