簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 王愉新
Wang, Yu-Shin
論文名稱: 以單晶片微處理器實現自動化光學對焦系統之研究
A Study on an Optical Auto-focusing System by Using Single Chip Microprocessor
指導教授: 陳響亮
Chen, Shang-Liang
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 製造工程研究所
Institute of Manufacturing Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 76
中文關鍵詞: 自動光學檢測光學對焦自動對焦
外文關鍵詞: Automatic Optic Inspection, Optical Auto-focusing System, Auto-focus
相關次數: 點閱:95下載:4
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  • 近年來由於科技發展不斷進步,目前已有許多領域檢測的設備大多採用非接觸式的自動光學檢測,逐漸取代傳統人工的檢測。使用自動光學檢測技術,不但可降低人工檢驗的負擔與人為疏失,更可以提高檢測速度與可靠性。因此,本研究參考主動式自動對焦之原理並利用單晶片微處理器開發出一套自動化光學對焦系統。
    本研究的主動式光學對焦系統主要是先藉由雷射光打在待測物表面,將反射的雷射光訊號,透過透鏡成像在線性影像感測器,而線性影像感測器所接受到的雷射光訊號便是顯微鏡與待測面的失焦誤差訊號,其後失焦誤差訊號經由單晶片 (single chip )的聚焦曲線分析來輸出相對位移量,並藉此相對位移量進一步調整與控制步進馬達使載物平臺作相對比例之位移,以實現自動化對焦技術。
    最後,本研究成功利用一個單晶片來實現自動對焦,而且在失焦範圍為±100μm內的待測物,其對焦速度大都可在0.3秒完成。因此,希望未來可以開發出低成本,高效率的自動對焦系統並應用在工業上的檢測設備。

    The development of technology is progressing in recent years, the non-contact-type automatic optical inspection is used for measure system instead of visual inspection in widely fields. The automatic optical inspection (AOI) can offer precise, high-speed, and reliable characteristics. Thus, we developed an optical auto-focus system by using single chip microprocessor.
    In this study, we used the laser beam to focus at the workpiece surface, and the laser beam was reflected in a linear image sensor. The linear image sensor received the defocus error signal which is the distance between microscope and workpiece. A defocus error signal was processed by S-curve of the single chip microprocessor, and then the stage was adjusted for the change of reflected light position by the stepper motor.
    Finally, the study was accomplished a touch panel auto-focus system by a single chip microprocessor and the result of experiments shows that it takes about 0.3 seconds to focus the object with ±100μm defocus range. It is hoped that the results of the study can develop a low-cost, compact, high performance automatic optical inspection applied to the industrial detective applications.

    摘要 i Abstract ii 誌謝 iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 viii 一、緒論 1 1-1、研究動機與目的 1 1-2、文獻回顧: 1 1-3、論文架構 2 二、對焦原理與光學系統 4 2-1、光學系統 4 2-1-1、架設原理與說明 5 2-2、對焦原理 7 2-2-1、質心模式感測 8 2-2-2、面積模式感測 9 三、系統軟體說明與實現 12 3-1、單晶片系統架構與實現 12 3-1-1、Motor Control Module 14 3-1-2、Linear Sensor Module 23 3-1-3、Spi Module 28 3-1-5、Qvga Module 34 3-1-6、Autofocus Module 42 3-2、電腦軟體架構與實現 46 3-2-1、Capture Device Module 46 3-2-2、UART Module 47 四、自動化光學對焦系統控制與實驗 49 4-1、對焦曲線實驗流程與分析 50 4-2、對焦控制實驗結果與分析 55 4-2-1、系統驗證 55 4-2-2、對焦曲線分析 60 4-3、對焦實驗結果綜合討論 70 4-3-1、對焦時間 70 4-3-2、對焦定位穩定分析 71 4-3-3、結果討論 72 五、結論與未來展望 73 5-1、結論 73 5-2、未來展望 73 六、參考文獻 75

    1. 李建興等,”應用像散法於顯微鏡自動對焦技術,”國家實驗研究院儀器科技研究中心,pp.21-26,2008
    2. Jin-Liang Chen, Chi-Hong Tung, Ching-Fen Kao, Calvin C. Chang,” Auto-scanning white-light interferometer,” Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering,pp.667204-1- 667204-9,2007
    3. 范光照等,”超精密雷射自動聚焦探頭及系統之研製,”精密量測與儀器專輯,2000
    4. 王智鵬等,”共焦三角位移探頭之研製,”國立虎尾科技大學光電與材料科技研究所碩士論文,2007
    5. 陳金亮等,”干涉條紋自動對焦與自動偵測方法,”中華明國專利,2005
    6. 森部 英征等,”用於焦點偵測裝置之聚焦方法,”中華明國專利,2001
    7. 菊池 啟記等,“焦點位置控制機制及方法與用以檢視半導體晶圓之設備與方法,”中華明國專利,2000
    8. Kerem Kapkin,KeunSu Kim,Jason Saito,Hyosik Suh – KLA-Tencor Corporation Chung Geun Koh,Dae Jong Kim,Byeong Sam Moon,Seung Ho Pyi – Hynix Semiconductor Corporation ,“識別拋光矽晶圓上大型、影響良率的缺陷的新方法,” yms,2007
    9. 耿繼業等,”幾何光學,” 全華圖書出版公司,2008
    10. 胡錦標等,”雷射光電系統設計與應用,” 全華圖書出版公司,1995
    11. 施慶隆等,”機電整合與運動控制原理與單軸平台實例,” 高立圖書出版公司,1997
    12. 施慶隆等,”PIC18Fxx2微控制器原理與實作,”宏友圖書出版公司,1994
    13. 盧明智等,”感測器運用與線路分析,” 全華圖書出版公司,2005
    14. 黃嘉慶等,”高速被動式自動對焦技術”,元智大學機工程研究所碩士論文,2001
    15. 邱紹鈞等,”應用DVD 讀取頭於即時影像聚焦之技術,”國立中山大學機械與機電工程學系碩士論文,2007
    16. microchip pic24fj128ga006 datasheet
    17. hamamastu linear image sensor datasheet
    18. http://www.microchip.com.tw/modules/wfdownloads/viewcat.php?cid=12
    19. Qingxiang Li,Lifen Bai,Shifu Xue,Luyun Chen,”Autofocus system for microscope,”Society of Photo-Optical instrumentation Engineers,pp.1289-1294,20002
    20. Masayuki Harano,” Development of a Laser Beam Writing System for Continuous Patterning of Substrates with Different Reflectance,” Electronics and Communications in Japan,pp.38-45,1998
    21. Kerem Kapkin,KeunSu Kim,Jason Saito,Hyosik Suh – KLA-Tencor Corporation Chung Geun Koh,Dae Jong Kim,Byeong Sam Moon,Seung Ho Pyi – Hynix Semiconductor Corporation ,“Detection of a New Surface Killer Defect on Starting Si Material usingNomarski Principle of Differential Interference Contrast,” IEEE/SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference,pp.143-147,2000

    下載圖示 校內:2014-08-31公開
    校外:2014-08-31公開
    QR CODE