检测元件偏心的方法及系统;METHOD AND SYSTEM FOR INSPECTING DECENTER OF COMPONENT

摘要

本案涉及以非接触方式来检测元件的表面几何偏心的方法及其系统，其中所使用的检测方法乃为利用数位取像镜头撷取沿着轴向改变刀口缘所造成的切割像点视场的明暗阴影图，再由影像处理单元进行每个像素灰度分布计算，进而藉由数值拟合出受测元件的几何中心，最后在经由比较与计算而获得偏心误差。

主权项

1.一种检测元件偏心状况的系统，其包含：一光源，用于提供一光线；一承载座，用于承载一待测元件；一分光镜，其位于该光源与该待测元件间；一影像撷取装置，用于撷取该待测元件经该光线照射后所产生的一影像；一可动式刀口元件，位于该分光镜与该影像撷取装置间；以及一影像处理单元，用以利用下述步骤处理该影像撷取装置所撷取到的第一影像及第二影像，该下述步骤包括：a)记录撷取该第一影像及该第二影像时之该待测元件与该可动式刀口元件之间的距离；b)利用拉普拉斯卷积核心函数进行运算，滤除该第一影像及该第二影像之非相关影像杂讯；c)统计每一像素之灰阶值出现频次最高与最低的平均值，设定二值信号资料之临界值；d)比较该灰阶值与该临界值，将该灰阶值区分为高值(1)及低值(0)；e)将该高值(1)及低值(0)带入圆方程式，以矩阵计算同灰度分布中心；及(f)评估选择区域之几何中心与拟合圆心间的位置偏移关系，估算得该待测元件的偏心误差量。 ;2.根据申请专利范围第1项所述的系统，其中该光源为一点光源。 ;3.根据申请专利范围第1项所述的系统，其中该待测元件为球面元件。 ;4.根据申请专利范围第1项所述的系统，其中该待测元件为非球面元件。 ;5.根据申请专利范围第1项所述的系统，其中该承载座具有可让该待测元件三维空间移动与旋转的机构。 ;6.根据申请专利范围第1项所述的系统，其中该分光镜为镀膜棱镜、胶合棱镜以及镀膜双平面镜三者其一。 ;7.根据申请专利范围第1项所述的系统，其中该影像撷取装置更包含一影像感测器以及数位取像镜头。 ;8.根据申请专利范围第7项所述的系统，其中该影像感测器为电荷耦合元件。 ;9.根据申请专利范围第7项所述的系统，其中该影像感测器为互补性氧化金属半导体元件。 ;10.根据申请专利范围第1项所述的系统，其中该步骤b)的该运算系对二阶导数空间进行滤波运算。 ;11.一种检测元件偏心状况的系统，其包含：复数光学系统，该复数光学系统更包含：复数点光源，用于提供复数光线；一承载座，用于承载一待测元件，其中该待测元件具有复数待测面，该复数待测面之每一待测面正对该复数点光源之每一点光源，使该每一待测面之中心轴靠近该每一点光源之中心位置，用以反射该每一点光源；复数分光镜，其位于该复数光源与该待测元件间，用以引导待测元件对该复数光源反射光之传播方向；复数影像撷取装置，设于该复数光源反射光之传播方向，用以撷取该待测元件经该复数光线照射后所产生的复数影像；复数可动式刀口元件，位于该复数分光镜与该影像撷取装置间；以及一影像处理系统，连结该复数影像撷取装置，用以接收以及利用下述步骤处理该复数光学系统所分别提供的一第一及一第二影像，该下述步骤包括：a)记录撷取该第一影像及该第二影像时之该待测元件与该可动式刀口元件之间的距离；b)利用拉普拉斯卷积核心函数进行运算，滤除该第一影像及该第二影像之非相关影像杂讯；c)统计每一像素之灰阶值出现频次最高与最低的平均值，设定二值信号资料之临界值；d)比较该灰阶值与该临界值，将该灰阶值区分为高值(1)及低值(0)；e)将该高值(1)及低值(0)带入圆方程式，以矩阵计算同灰度分布中心；及(f)评估选择区域之几何中心与拟合圆心间的位置偏移关系，估算得该待测元件的偏心误差量。 ;12.根据申请专利范围第11项所述的系统，其中该承载座具有可让一待测元件三维空间移动与旋转的功能。 ;13.根据申请专利范围第11项所述的系统，其中该复数分光镜为镀膜棱镜、胶合棱镜以及镀膜双平面镜三者其一。 ;14.根据申请专利范围第11项所述的系统，其中在该承载座与该复数分光镜间更设有复数补偿光学系统。 ;15.根据申请专利范围第14项所述的系统，其中在该补偿光学系统为透镜组、标准平面以及标准球面三者其一。 ;16.根据申请专利范围第11项所述的系统，其中该影像处理系统包含一影像撷取装置以及一运算单元。 ;17.一种利用一检测系统检测一待测元件偏心状况的方法，该检测系统包含一光学系统以及一影像处理系统，该光学系统包含一可动式刀口元件，一待测元件设置于该光学系统，该方法包含下列步骤：a)移动该可动式刀口元件，由该影像处理系统撷取该待测元件的一第一影像及一第二影像；b)记录撷取该第一影像及该第二影像时之该待测元件与该可动式刀口元件之间的距离；c)利用拉普拉斯卷积核心函数进行运算，滤除该第一影像及该第二影像之非相关影像杂讯；d)统计每一像素之灰阶值出现频次最高与最低的平均值，设定二值信号资料之临界值；e)比较该灰阶值与该临界值，将该灰阶值区分为高值(1)及低值(0)；f)将该高值(1)及低值(0)带入圆方程式，以矩阵计算同灰度分布中心；及 g)评估选择区域之几何中心与拟合圆心间的位置偏移关系，估算得该待测元件的偏心误差量，藉此检测该待测元件的偏心状况。 ;18.根据申请专利范围第17项所述的方法，其中在步骤a)中，该可动式刀口元件的位移为0.01-10μm。 ;19.根据申请专利范围第17项所述的方法，其中该光学系统中还包括一辅助光学系统。 ;20.根据申请专利范围第17项所述的方法，其中在步骤a)更藉由调整该光学系统的光源强度而完成。;第一图为本发明所提出的检测元件偏心的系统的第一较佳实施例示意图；第二图为本案所提出的检测元件偏心的方法的第一较佳实施例流程示意图；第三图为本发明所提出的检测元件偏心的系统的另一较佳实施例示意图；第四图为本发明所提出的检测元件偏心的系统的另一较佳实施例示意图；第五图(a)－第五图(f)为六组待测镜的偏心阴影图；以及第六图(a)－第六图(f)为经过影像处理单元所拟合出的六组待测镜的中心示意图。