專利名稱：檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)及其檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種影像檢測(cè)技術(shù)，特別是一種檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)及其檢 測(cè)方法。
背景技術(shù)：
使用人工來(lái)進(jìn)行工業(yè)檢測(cè)的檢測(cè)作業(yè)，其缺點(diǎn)為檢測(cè)速度慢與人為誤判，且 隨著檢測(cè)物密集度增加更增加了人工檢測(cè)的難度。而一般工業(yè)檢測(cè)裝置則是利用掃 描儀或相機(jī)以掃描或拍照方式取得檢測(cè)物影像后方進(jìn)行影像比對(duì)，其價(jià)格昂貴動(dòng)輒 上百萬(wàn)。
掃描器具有一個(gè)掃描頭(Optical Carriage),掃描頭通常與 一可程控的步進(jìn) 馬達(dá)相連而受其驅(qū)動(dòng)在一滑軌上平滑的移動(dòng)，它通常包含光感測(cè)陣列將反射或透射 的影像光聚焦成像到光感測(cè)陣列的聚焦成像鏡頭。電荷耦合組件(Charge Coupled Device, CCD)陣列為常用的線型光感測(cè)陣列，其價(jià)格合理而質(zhì)量?jī)?yōu)良。CCD陣列 是--長(zhǎng)條狀的結(jié)構(gòu)，由電荷耦合組件相連組合而成。每一個(gè)電荷耦合組件代表一個(gè) 像素(pixel)，它的分辨率(Resolution)以dpi (dot per inch)來(lái)代表，例如1200 dpi 代表它的分辨率是它每英吋有1200個(gè)像素。黑白掃描釆用單列的灰階CCD陣列， 彩色掃描采用三列之紅綠藍(lán)(RGB)CCD陣列。如圖1所示，紅綠藍(lán)CCD陣列100的 紅色CCD陣列110、綠色CCD陣列120、與藍(lán)色CCD陣列130可分別感測(cè)紅綠藍(lán)三 種顏色的影像光，經(jīng)由掃描合成為彩色影像數(shù)據(jù)后儲(chǔ)存與輸出。
為了加快掃描速度、提高分辨率與完美的清晰影像質(zhì)量，若保持CCD陣列的 長(zhǎng)度不變，增加像素?cái)?shù)就會(huì)相應(yīng)減小單個(gè)感光組件的面積。感光組件面積縮小會(huì)帶 來(lái)感光度和影像的訊號(hào)/噪聲比(Signal to Noise Ratio)的降低。因此，為了獲得
同等質(zhì)量的掃描影像，必須增加每次掃描的曝光時(shí)間來(lái)提升影像的訊號(hào)/噪聲比，
如此一來(lái)就會(huì)增加整體的掃描時(shí)間而降低了掃描速度，這是以增加像素?cái)?shù)來(lái)提高分
辨率的方法的缺點(diǎn)。然而待檢測(cè)物的物體表面若是具有高度差距，而CCD的最佳聚焦只有一點(diǎn)， 則只有在某一個(gè)高度的對(duì)象才會(huì)有最清晰的影像。如果待檢測(cè)物的物體表面高度差 距相對(duì)于CCD可容許聚焦范圍為巨，會(huì)嚴(yán)重影響影像比對(duì)的結(jié)果。例如，在工業(yè)檢 測(cè)中，印刷電路板上的組件為高低起伏不一且密集度高。綜合上述，如何達(dá)成快速 與正確的檢測(cè)實(shí)為一重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明目的之一在于提供一種檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)及
其檢測(cè)方法，藉由將多個(gè)CCD陣列以不同高度設(shè)置于掃描頭內(nèi)，可在同一次掃描作 動(dòng)期間分別擷取多個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)物影像以獲得最佳檢測(cè)影像進(jìn)行影像比對(duì)。
本發(fā)明目的之一在于提供一種檢測(cè)裝置的掃描頭構(gòu)及其檢測(cè)方法，藉由將多 個(gè)CCD陣列以不同高度設(shè)置于掃描頭內(nèi)，使各個(gè)CCD聚焦范圍不同故可以提高整體景深。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，包括 一基座；第一線性光感測(cè)陣列；以及第二線性光感測(cè)陣列。其中，第一線性光感測(cè) 陣列與第二線性光感測(cè)陣列以不同高度并列設(shè)置于基座內(nèi)。第 -線性光感測(cè)陣列之 焦距為其與一待測(cè)物的第一特征部的垂直距離；以及第二線性光感測(cè)陣列的焦距為
其與待測(cè)物的第二特征部的垂直距離。
本發(fā)明另一實(shí)施例的一種檢測(cè)方法，包括下列步驟定義一掃描區(qū)域并將一 待測(cè)物設(shè)置于掃描區(qū)域；由第一線性光感測(cè)陣列掃描取得掃描區(qū)域的第一影像；由 第二線性光感測(cè)陣列掃描取得掃描區(qū)域的第二影像。其中，第一影像與第二影像為 同一次掃描時(shí)取得；以及根據(jù)第一影像與第二影像與待測(cè)物的一數(shù)據(jù)影像進(jìn)行判 別。


圖1所示為根據(jù)已知的紅綠藍(lán)CCD陣列的示意圖。
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖。
圖3所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的示意圖。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。在本
實(shí)施例中，此檢測(cè)裝置的掃描頭200結(jié)構(gòu)包括 一基座10;第一線性光感測(cè)陣列
20;以及一第二線性光感測(cè)陣列22。其中，第一線性光感測(cè)陣列20與第二線性光 感測(cè)陣列22以不同高度并列設(shè)置于基座10內(nèi)。第一線性光感測(cè)陣列20的焦距為 其與一待測(cè)物52的第一特征部I的垂直距離Hl。第二線性光感測(cè)陣列22的焦距 為其與待測(cè)物52的一第二特征部II的垂直距離H2。
在一實(shí)施例中， 一間隔構(gòu)件30設(shè)置于基座10內(nèi)用以區(qū)隔第一線性光感測(cè)陣 列20與第二線性光感測(cè)陣列22的光路。另，在一實(shí)施例中，基座10可設(shè)置多個(gè) 凹槽(圖上未示)，用以設(shè)置第一線性光感測(cè)陣列20與第二線性光感測(cè)陣列22 并區(qū)隔光路。此掃描頭200還包括一光源(圖上未示)設(shè)置于基座10內(nèi)，光源可 為冷陰極熒光燈管(Cold Cathode Fluorescent La,， CCFL)或與其類似可見(jiàn)光光 源。
接續(xù)上述說(shuō)明，第一線性光感測(cè)陣列20與第二線性光感測(cè)陣列22為一電荷 耦合組件(charge coupled device, CCD)陣列，如RGB電荷耦合組件陣列或單色 電荷耦合組件陣列。在一實(shí)施例中，線性光感測(cè)陣列的數(shù)目并不局限于兩個(gè)，亦可 以使用兩個(gè)以上的線性光感測(cè)陣列。
請(qǐng)參照?qǐng)D4，應(yīng)用上述掃描頭結(jié)構(gòu)的檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法包括下列步驟。首先，
定義一掃描區(qū)域并將待測(cè)物設(shè)置于掃描區(qū)域(步驟S10)。接著，由第一線性光感
測(cè)陣列掃描取得掃描區(qū)域的第一影像(步驟S20)與由第二線性光感測(cè)陣列掃描取
得掃描區(qū)域的第二影像(步驟S30)。其中，第一影像與第二影像為同一次掃描時(shí)
取得。之后，根據(jù)第-一影像與第二影像與待測(cè)物的一數(shù)據(jù)影像進(jìn)行判別(步驟S40)。
接續(xù)上述說(shuō)明，在--實(shí)施例中，還包含由第一影像與第二影像中選擇或是由 第一影像與第二影像結(jié)合而成一最佳檢測(cè)影像與待測(cè)物的數(shù)據(jù)影像進(jìn)行判別。在一
實(shí)施例中，線性光感測(cè)陣列為兩個(gè)以上吋，則最佳檢測(cè)影像可由更多影像中選擇或 是結(jié)合而成。另，在-一實(shí)施例中，第一影像與該第二影像系分別與待測(cè)物的數(shù)據(jù)影 像進(jìn)行判別。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2，在一實(shí)施例中，還包含一對(duì)焦步驟使第 -線性光感測(cè)陣列 20的焦距為其與待測(cè)物52的第一特征部I的垂直距離Hl，而第二線性光感測(cè)陣列
622的焦距為其與待測(cè)物52的第二特征部II的垂直距離H2。其中，此對(duì)焦步驟是 利用一軟件自動(dòng)對(duì)焦或是利用調(diào)整第一線性光感測(cè)陣列20與第二線性光感測(cè)陣列 22和待測(cè)物52的距離來(lái)對(duì)焦。另外，第一線性光感測(cè)陣列20的焦距與第二線性 光感測(cè)陣列22的焦距可為相同或是不同皆可。
在一實(shí)施例中，以印刷電路板上的組件作為檢測(cè)標(biāo)的進(jìn)行說(shuō)明。請(qǐng)參照?qǐng)D2 與圖3，圖2與圖3為掃描頭不同剖面的示意圖。在本實(shí)施例中，電路板50上具 有多個(gè)高低不一的組件，例如待側(cè)物52。首先，定義出一掃描區(qū)域并將電路板50 設(shè)置于此掃描區(qū)域內(nèi)。
經(jīng)由適當(dāng)程控，在XY平面上，可以掃描頭200移動(dòng)而電路板50靜置于載臺(tái)(圖 上未示)上，或是掃描頭200靜置而電路板50設(shè)置于軌道(圖上未示)上移動(dòng)。以不 同高度并列設(shè)置于基座10內(nèi)第一線性光感測(cè)陣列20與第二線性光感測(cè)陣列22的 掃描線可先后依序通過(guò)待測(cè)物52。第一線性光感測(cè)陣列20與第二線性光感測(cè)陣列 22接收待測(cè)物52的表面反射光，掃描完成后取得第一影像與第二影像轉(zhuǎn)化成電子
數(shù)據(jù)后儲(chǔ)存于檢測(cè)裝置的內(nèi)存。
由圖2可知，待測(cè)物52在XY平面上的表面對(duì)象有明顯的高度差，有聚焦功 能的CCD陣列可在執(zhí)行掃描線前可先尋找最佳聚焦點(diǎn)后依序布滿待測(cè)物52取得整 體影像。若是待測(cè)物表面高度差大于CCD陣列的聚焦范圍，則可由不同CCD陣列分 別取得個(gè)部分最佳影像。因此，本發(fā)明的掃描頭結(jié)構(gòu)具有兩個(gè)以上的CCD陣列可有 效提高景深。
請(qǐng)參考圖3，同一個(gè)CCD在同一個(gè)時(shí)間點(diǎn)只能聚焦于某一個(gè)高度。因此若CCD 陣列在YZ平面上掃描時(shí)，待測(cè)物52表面有高度差時(shí)，CCD陣列只會(huì)聚焦在某一高 度位置，其它待測(cè)物52剖面高度就會(huì)失焦，且高度差大于CCD陣列的聚焦范圍時(shí) 就會(huì)產(chǎn)生模糊不清的影像。由于本發(fā)明具有其它不同高度架設(shè)的CCD陣列對(duì)同一剖 面進(jìn)行掃描，因此其聚焦范圍也會(huì)有所不同。故于本實(shí)施例中，將每個(gè)不同高度架 設(shè)的CCD陣列對(duì)待測(cè)物52的同一剖面掃描取得的多個(gè)獨(dú)立影像，如第一影像與第 二影像。經(jīng)由與數(shù)據(jù)影像進(jìn)行影像比對(duì)確認(rèn)正確性，此多次檢驗(yàn)可以提高檢測(cè)的精 確性。
綜合上述，本發(fā)明藉由將多個(gè)CCD陣列以不同高度設(shè)置于掃描頭內(nèi)，可在同 一次掃描作動(dòng)期間分別擷取多個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)物影像以獲得最佳檢測(cè)影像進(jìn)行影像
7比對(duì)，有效增加影像比對(duì)的精確性。藉由將多個(gè)CCD陣列以不同高度設(shè)置于掃描頭 內(nèi)，使各個(gè)CCD聚焦范圍不同故可以提高整體景深。
以上所述實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟悉本技術(shù) 領(lǐng)域者能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以的限定本發(fā)明的專利范圍，即 凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，包含一基座；第一線性光感測(cè)陣列；以及第二線性光感測(cè)陣列，其中該第一線性光感測(cè)陣列與該第二線性光感測(cè)陣列以不同高度并列設(shè)置于該基座內(nèi)；該第一線性光感測(cè)陣列的焦距為其與一待測(cè)物的第一特征部的垂直距離；以及該第二線性光感測(cè)陣列的焦距為其與該待測(cè)物的第二特征部的垂直距離。
2. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，該第一線性光 感測(cè)陣列與該第二線性光感測(cè)陣列為一電荷耦合組件陣列。
3. 如權(quán)利要求2所述的檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，該電荷耦合組 件陣列為RGB電荷耦合組件陣列或單色電荷耦合組件陣列。
4. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一間隔 構(gòu)件設(shè)置于該基座內(nèi)用以區(qū)隔該第一線性光感測(cè)陣列與該第二線性光感測(cè)陣列的 光路。
5. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，該基座設(shè)置有 多個(gè)凹槽，用以設(shè)置該第一線性光感測(cè)陣列與該第二線性光感測(cè)陣列并區(qū)隔光路。
6. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含一光源 設(shè)置于該基座內(nèi)。
7. 如權(quán)利要求1所述的檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包含第三線 性光感測(cè)陣列，且該第三線性光感測(cè)陣列的焦距為其與該待測(cè)物的第三特征部的垂 直距離。
8. —種檢測(cè)方法，應(yīng)用如權(quán)利要求1所述之檢測(cè)裝置之掃描頭結(jié)構(gòu)，包含下 列步驟定義一掃描區(qū)域并將該待測(cè)物設(shè)置于該掃描區(qū)域； 由該第一線性光感測(cè)陣列掃描取得該掃描區(qū)域的第一影像；由該第二線性光感測(cè)陣列掃描取得該掃描區(qū)域的第二影像，其中該第一影像 與該第二影像為同一次掃描時(shí)取得；以及根據(jù)該第一影像與該第二影像與該待測(cè)物的數(shù)據(jù)影像進(jìn)行判別。
9. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，還包含一對(duì)焦步驟使該第一 線性光感測(cè)陣列的焦距為其與該待測(cè)物的該第一特征部的垂直距離，而該第二線性 光感測(cè)陣列的焦距為其與該待測(cè)物的該第二特征部的垂直距離。
10. 如權(quán)利要求9所述的檢測(cè)方法，其特征在于，該對(duì)焦步驟利用一軟件自動(dòng)對(duì)焦。
11. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，該對(duì)焦步驟利用調(diào)整該第一線性光感測(cè)陣列與該第二線性光感測(cè)陣列和該待測(cè)物的距離。
12. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，還包含由該第一影像與該第 二影像中選擇出一最佳檢測(cè)影像與該待測(cè)物的該數(shù)據(jù)影像進(jìn)行判別。
13. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，還包含由該第一影像與該第 二影像結(jié)合而成一最佳檢測(cè)影像與該待測(cè)物的該數(shù)據(jù)影像進(jìn)行判別。
14. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，該第一影像與該第二影像系分別與該待測(cè)物的該數(shù)據(jù)影像進(jìn)行判別。
15. 如權(quán)利要求8所述的檢測(cè)方法，其特征在于，還包含由第二線性光感測(cè)陣列取得該掃描區(qū)域的第三影像以輔助取得該最佳檢測(cè)影像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置的掃描頭結(jié)構(gòu)及其檢測(cè)方法，藉由將多個(gè)CCD陣列以不同高度設(shè)置于掃描頭內(nèi)，可在同一次掃描作動(dòng)期間分別擷取多個(gè)獨(dú)立的檢測(cè)物影像以獲得最佳檢測(cè)影像進(jìn)行影像比對(duì)，從而有效增加影像比對(duì)的精確性。本發(fā)明將多個(gè)CCD陣列以不同高度設(shè)置于掃描頭內(nèi)，使各個(gè)CCD聚焦范圍不同故可以提高整體景深。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101666615SQ20081004254
公開(kāi)日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者吳金來(lái), 楊智光 申請(qǐng)人:上海中晶科技有限公司