CN202770779U - 运用多轴机械臂的检测装置 - Google Patents

Abstract

一种运用多轴机械臂的检测装置，包含有一第一影像扫描装置以及一对应该第一影像扫描装置设置的多轴机械臂。该第一影像扫描装置设置于一第一待测区域的一侧，该第一待测区域相对位于该第一影像扫描装置的景深区域范围内。该多轴机械臂包含有一固定上述待测物品的拾取部以及一连结该拾取部以移动上述待测物品的机臂，该机臂移动上述待测物品至上述第一待测区域并旋转该待测物品以藉由该第一影像扫描装置撷取上述待测物品每一可视平面的影像。从而，更具多视角的检测功能，可拍摄取得多面体待测物各角度的可视平面，进而对待测物的每一可视平面进行瑕疵检测。

Description

运用多轴机械臂的检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种运用多轴机械臂的检测装置，尤指一种藉由多轴机械臂对一待测物品进行多面检测的检测装置。

背景技术

精密检测，为自动化控制中极为重要的一环。观之自动控制技术的发展，可由量产的概念说起。量产是大量生产（Ｍass Production）的缩写，其概念很早即出现于人类的社会，具有低成本、高效率的优点。但量产的实行受制于规格化的先决条件。在规格化尚未能达成之前，量产的对象仅限于低技术、低精密度的产业，如砖块等简单产品。随着规格化的普及，分工越细，量产所能处理的对象也同时增多。然而随着精密工业所带来的高规格的需求，对于产品的质量亦需经过严密的检测才能符合一般供应链的标准。是以，如何对产品进行高精密度的检测，以提供高质量的产料输出为制程厂商的一大课题。

精密检测通常适用于须具备高精密度、低容错率的产品，通常配合一自动化控制产线设置，并配设于供应链的末端位置，以对制造的成品进行表面污损、磨损、漏铜等瑕疵的检测。其通常包含有一光学仪器（例如：线扫描摄影机、面扫描摄影机等）用以对待测物品的表面取像，再以计算机影像处理技术来检出异物或图案异常等瑕疵。于已知技术中通常是藉由一输送带将待测物送至上述光学仪器的景深范围内进行取像，然而，大多数的检测装置仅具备有对待测物品的单一视觉平面进行取像的功效，并不能配合多面体的产品进行多维度的表面检测。如中国台湾第I230255号专利，揭露一种自动光学检查机，包含有一直立平台及数个电荷耦合组件(charge coupled device，CCD)。该电荷耦合组件用以对玻璃基板进行光学检查。该自动光学检查机另包括一多轴向的机械手臂，用以加载及卸载该玻璃基板于一平台上。然而该装置仅只能用于平面基板的检测，并不能适用于针对多面体进行多维度取像的情况。 

针对多面体的检测，实际上通常是使用一XYθ载台以调整待测物的位置、角度，使待测物的取像面正对光学仪器的景深范围内，然而透过XYθ载台移动多面体的技术须单一向量的维度到达定位时，才可进行另一向量方向的位移，是以受限于操作的速率，该装置用于大量检测的效果并不甚理想。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对上述现有技术的不足，提供一种运用多轴机械臂的检测装置，一种运用多轴机械臂对一多面体的待测物进行多面检测的检测装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种运用多轴机械臂的检测装置，用于检测待测物品的数个可视平面的表面瑕疵，其特点是：该检测装置包含有第一影像扫描装置及多轴机械臂，该第一影像扫描装置设置于一第一待测区域的一侧，该第一待测区域相对位于该第一影像扫描装置的景深区域范围内；该多轴机械臂包含有一固定上述待测物品的拾取部、以及一连结该拾取部以移动上述待测物品的机臂，该机臂移动上述待测物品至上述第一待测区域并转动该待测物品以藉由该第一影像扫描装置撷取上述待测物品的数个可视平面的影像。

进一步地，该检测装置包含有一第二影像扫描装置、一设置于该第二影像扫描装置景深范围内的第二待测区域、以及一载置上述待测物品至该第二待测区域以便于第二影像扫描装置该对该待测物品的一可视平面进行影像撷取的载台。

进一步地，该载台包含有一第一载具以及一第二载具，该第二载具包含有一由起始位置轴旋至该第一载具上方并吸附该待测物品一面的第一状态，以及一复位至起始位置以将该待测物品相对该一面的另一面向上曝露以便供第二影像扫描装置进行取像的第二状态。

进一步地，该第二影像扫描装置为线扫描摄影机(Line Scan Camera)。

进一步地，该第二影像扫描装置为面扫描摄影机(Area Scan Camera)。

进一步地，该检测装置包含有一对该待测物品进行补光的补光灯具。

进一步地，该拾取部为真空吸附装置。

进一步地，该第一影像扫描装置为面扫描摄影机(Area Scan Camera)。

进一步地，该第一影像扫描装置为线扫描摄影机(Line Scan Camera)。

因此，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

1.本实用新型比现有技术更具备多视角的检测功能，可拍摄取得多面体待测物各角度的可视平面，进而对待测物的每一可视平面进行瑕疵检测。

2.由于本实用新型的多轴机臂可以同时进行多轴的移动，比现有技术的XYθ载台，不仅移动速度更快，更由于多轴机臂操作于三度空间，其可供使用的空间裕度更广，可更灵活的与所述的检测装置相互配置。

附图说明

图1是本实用新型检测装置的外观示意图。

图2是本实用新型检测装置的操作示意图一。

图3是本实用新型检测装置的操作示意图二。

图4是本实用新型检测装置的操作示意图三。

图5是本实用新型检测装置的操作示意图四。

图6是本实用新型检测装置的操作示意图五。

标号说明：

100．．．检测装置          10 ．．．第一影像扫描装置

11 ．．．第一待测区域      12 ．．．补光灯具

20 ．．．第二影像扫描装置   21 ．．．第二待测区域

22 ．．．补光灯具          30 ．．．多轴机械臂

31 ．．．拾取部            32 ．．．机臂

40 ．．．载台             41 ．．．第一载具

42 ．．．第一载具          200．．．待测物品。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下。再者，本实用新型中的图式，为说明方便，其比例未必按实际比例绘制，而有夸大的情况，该等图式及其比例非用以限制本实用新型的范围。

有关于本实用新型的运用多轴机械臂的检测装置，请参阅图1，为本实用新型检测装置的外观示意图，如图所示：本实用新型的检测装置100，主要是用于对一待测物品200的数个可视平面进行表面瑕疵的检测，该待测物品200可为一多面体的结构，并具有数个可视平面。更具体而言，本实用新型可用于对芯片、晶圆表面、电子封装零件、电子零组件、电子装置外壳或其它具备数个可视平面的产品进行多个视角的检测。于本实施例中，本实用新型主要包含有一可对单一平面进行取像的第一影像扫描装置10，以及一以规则方式移动、转动该待测物品200使该第一影像扫描装置10得以分别取得该待测物品200的数个可视平面的多轴机械臂30。为便于对该待测物品200进行取像，该第一影像扫描装置10设置于一第一待测区域11的一侧，该第一待测区域11相对位于该第一影像扫描装置10的景深区域范围内，并于该第一影像扫描装置10的一侧设置有一对该第一待测区域11上的待测物品200进行补光以便于该第一影像扫描装置10取像的补光灯具12。有关于所述的景深区域范围，是指上述第一影像扫描装置10可清晰辨识待测物品200表面的合理范围内。有关于所述的第一影像扫描装置10较佳为一面扫描摄影机(Area Scan Camera)，以便于对待测物品200的各可视角度分别取像，另外该第一影像扫描装置10亦可依配置上的需求选择线扫描摄影机(Line Scan Camera)。

上述的多轴机械臂30，包含有一固定上述待测物品200的拾取部31，以及一连结该拾取部31以移动上述待测物品200的机臂32。于本实施例中，该拾取部31为可吸附待测物品200的真空吸嘴，于实际操作时，该拾取部31亦可为藉由马达驱动用以夹持待测物品200的夹臂，于本实用新型中并不予以限制其实施型态。

由于藉由多轴机械臂30检测待测物品200时必会有至少一面因机臂32上的拾取部31遮蔽而导致取像不全，是以，本实用新型更配置有一第二影像扫描装置20，一设置于该第二影像扫描装置20的景深范围内的第二待测区域21，以及一对应于该第二影像扫描装置20的载台40。该载台40用以承载上述待测物品200沿一检测路径移动并经过上述的第二待测区域21，以藉由该第二影像扫描装置20取得该待测物品200的平面影像，并于该第二影像扫描装置20的一侧设置有一对该第二待测区域21的待测物品200进行补光的补光灯具22。所述的第二影像扫描装置20较佳为一线扫描摄影机(Line Scan Camera)，以便于检测的程序连续进行。然而，该第二影像扫描装置20亦可依配置上的需求选择面扫描摄影机(Area Scan Camera)。

较佳的是，本实用新型的载台40具有一第一载具41，及一设置于该第一载具41一侧的第二载具42，该第二载具42包含有一第一状态以及一第二状态。于第二影像扫描装置20取得上述待测物品200的一正面影像后，该第二载具42操作于第一状态。于第一状态时，该第二载具42由一起始位置相对该第一载具41轴旋并翻转至该第一载具41的上方，以藉由该第二载具42上的真空吸附装置吸附该待测物品200的正面。于第二状态时，该第二载具42复归至起始位置，使该待测物品200的背面朝上以藉由该第二影像扫描装置20进一步取得背面影像。有关于所述的正面及背面是指相应于上述真空吸嘴吸附的位置而言，亦即正面及背面可分别代表该待测物品200受遮蔽位置的一平面，及相对该平面的另一面。

有关于本实用新型的相关作动细节，请一并参阅图2至图6，以下系揭露本实用新型的一种多面体的检测过程，其中该待测物品200包含有数个侧面、一正面、以及一背面。为达成以下的操作，本实用新型的机械臂至少须包含有四轴才能完成操作，在此将其四轴分别定义为X轴、Y轴、Z轴、以及θ轴，该X轴、Y轴、Z轴用于操作该待测物品200于一三维空间内移动，该θ轴用于定点操作该待测物品200轴旋，其操作顺序如下：于待测物品200(多面体)移动至操作平台时，上述的多轴机械臂30藉由该真空吸嘴拾取该待测物品200的一正面(背面)，并藉由上述X轴、Y轴、Z轴进行X轴向、Y轴向、以及Z轴向的移动(所述X轴、Y轴、Z轴并不一定要分别对应三维空间之X、Y、Z轴方向设置，本实用新型并不排除任何可运用三轴于三维空间内移动待测物品200的实施样式)，将该待测物品200移至上述第一影像扫描装置10的景深范围内(亦即上述的待测区域)。接续请参阅图2所示，该多轴机械臂30移动该待测物品200，使其侧面正对该第一影像扫描装置10的镜头，并藉由上述的θ轴使该待测物品200相对应该第一影像扫描装置10的镜头旋转，使该第一影像扫描装置10取得该待测物品200每一侧面的影像。进一步，请参阅图3所示，为便于撷取该待测物品200的正面及背面的影像，该多轴机械臂30将该待测物品200移载至上述的第一载具41上，该第一载具41并具有一真空吸附装置，用以吸附上述待测物品200。接续，如图4所示，于该载台40感应到该待测物品200置放于该第一载具41上时，该载台40承载该待测物品200朝该第二影像扫描装置20的景深范围移动，于该待测物品200经过第二影像扫描装置20时，该扫描装置上的线性排列的电荷耦合组件(charge coupled device，CCD)取得该待测物品200正面的影像。进一步，请参阅图5所示，于该扫描装置取得该待测物品200正面的影像后，设置于该第一载具41一侧的第二载具42朝该第一载具41的位置翻转，并藉由该第二载具42上的真空吸附装置吸附该待测物品200，并回转至起始位置，使该待测物品200的背面朝上。此时，如图6所示，该载台40沿原检测路径移回至起始位置，使该第二影像扫描装置20取得该待测物品200的背面影像。最后，经由移载装置将待测物品200移载至输送平台完成所有的检测。

综上所述，本实用新型比现有技术更具备多视角的检测功能，可拍摄取得多面体待测物各角度的可视平面，进而对待测物的每一可视平面进行瑕疵检测。此外，由于本实用新型的多轴机臂可以同时进行多轴的移动，比现有技术的XYθ载台，不仅移动速度更快，更由于多轴机臂操作于三度空间，其可供使用的空间裕度更广，可更灵活的与所述检测装置相互配置。

以上已将本实用新型做一详细说明，惟以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，当不能以此限定本实用新型实施的范围，即凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (9)

1.一种运用多轴机械臂的检测装置，用于检测待测物品的数个可视平面的表面瑕疵，其特征在于：该检测装置包含有第一影像扫描装置及多轴机械臂，该第一影像扫描装置设置于一第一待测区域的一侧，该第一待测区域相对位于该第一影像扫描装置的景深区域范围内；该多轴机械臂包含有一固定上述待测物品的拾取部、以及一连结该拾取部以移动上述待测物品的机臂，该机臂移动上述待测物品至上述第一待测区域并转动该待测物品以藉由该第一影像扫描装置撷取上述待测物品的数个可视平面的影像。

2.如权利要求1所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：该装置更进一步包含有一第二影像扫描装置、一设置于该第二影像扫描装置景深范围内的第二待测区域、以及一载置上述待测物品至该第二待测区域以便于第二影像扫描装置该对该待测物品的一可视平面进行影像撷取的载台。

3.如权利要求2所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：所述载台包含有一第一载具以及一第二载具，该第二载具包含有一由起始位置轴旋至该第一载具上方并吸附该待测物品一面的第一状态、以及一复位至起始位置以将该待测物品相对该一面的另一面向上曝露以便供第二影像扫描装置进行取像的第二状态。

4.如权利要求2所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：所述第二影像扫描装置为线扫描摄影机。

5.如权利要求2所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：所述第二影像扫描装置为面扫描摄影机。

6.如权利要求1所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：该装置更进一步包含有对该待测物品进行补光的补光灯具。

7.如权利要求1所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：所述拾取部为真空吸嘴。

8.如权利要求1所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：所述第一影像扫描装置为面扫描摄影机。

9.如权利要求1所述的运用多轴机械臂的检测装置，其特征在于：所述第一影像扫描装置为线扫描摄影机。

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