CN102033072A

CN102033072A - 一种用于光学自动检测仪的光源

Info

Publication number: CN102033072A
Application number: CN 201010526736
Authority: CN
Inventors: 邝泳聪; 张宪民; 刘奇亮; 梁经伦; 欧阳高飞
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2010-10-30
Filing date: 2010-10-30
Publication date: 2011-04-27

Abstract

本发明公开了一种用于光学自动检测仪的光源，包括分三层同轴叠放的三个环形LED阵列和一个中间通孔，三个环形LED阵列均呈圆台状，LED灯内嵌在圆台内侧面；其中两个红蓝双色环形LED阵列分别位于顶层和底层，用于提供高、低角度照明；一个绿色环形LED阵列位于中间层，用于提供中等角度照明；其中每个红蓝双色环形LED阵列按LED颜色分成红、蓝两组分别与外界控制装置连接，绿色环形LED阵列单独与外界控制装置连接，拍摄时镜头安放在光源中间通孔的正上方。本发明可通过外界控制装置控制光源根据电路板的颜色选择不同光源颜色组合打光，使焊锡图像与底板图像颜色区别明显，且光源结构简单、控制方便。

Description

一种用于光学自动检测仪的光源

技术领域

本发明属于光源设计领域，特别涉及一种用于光学自动检测仪的光源。

背景技术

近年来，随着印刷电路板贴片密度的增大以及元器件的微细化，光学自动检测仪因其能够有效地提高缺陷检测的速度和准确率，而逐步在表面贴装行业得到广泛应用。光学自动检测仪的主要原理是对电路板上需要检测的对象，如元件本体、引脚和焊点等处的图像进行采集和分析，判断元件贴装和焊接的效果，其中采集到的图像的好坏对分析结果起到至关重要的作用。光学自动检测仪的图像采集装置一般由工业相机和光源组成，工业相机设置于光源的上方。目前普遍使用的光源是三色(红、绿、蓝)LED环形结构光源，光源分别从高、中、低角度照射电路板，不同电路板表面对光的反射不一样。对于焊盘或焊点，其反射特性类似镜面反射，红光相对电路板底板的入射角较大，照射到焊盘或平坦的焊锡表面的红光反射到相机，而照射到倾斜表面的红光则不能反射进相机，因此焊盘或平坦的焊锡表面在图像中体现为红色；同理，轻微倾斜的焊锡表面体现为绿色，陡峭倾斜的焊锡表面体现为蓝色；焊点坡度越陡，该部分焊锡图像颜色越暗，对于焊盘较小的元件，其焊点颜色以蓝色为主。而底板或元件本体等漫反射表面，对红绿蓝光的反射程度相近，图像显示为原有颜色。

在实际应用中，实现光学自动检测的算法是在指定区域内搜索大小和颜色与焊点一致的颜色斑块来定位焊点，对于底板颜色与焊点颜色区别明显的电路板，如绿色和白色等电路板，利用普通光源进行打光，然后采用这种方法定位，效果良好，但当电路板底板颜色是蓝色时，如果仍用普通光源打光，则由于焊点颜色与底板相近，从颜色上就很难区分焊点和底板了，势必会影响到图像分析的准确性。

因此，需要提供一种能将焊点和底板明显区分的用于光学自动检测仪的光源。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于光学自动检测仪的光源，其具有可将焊点和底板明显区分且无需改变现有检测算法的优点，且结构简单、控制方便。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：一种用于光学自动检测仪的光源，包括分三层同轴叠放的三个环形LED阵列和一个中间通孔，三个环形LED阵列均呈圆台状，LED灯内嵌在圆台内侧面；其中一个红蓝双色环形LED阵列位于顶层，用于提供高角度照明；一个绿色环形LED阵列位于中间层，用于提供中等角度照明；另一个红蓝双色环形LED阵列位于底层，用于提供低角度照明；每个红蓝双色环形LED阵列按LED颜色分成红、蓝两组分别与外界控制装置连接，绿色环形LED阵列单独与外界控制装置连接；外部相机镜头安放在光源中间通孔的正上方，用于接收从中间通孔穿过的被拍电路板的反射光。

所述顶层红蓝双色环形LED阵列和底层红蓝双色环形LED阵列均为若干圈圆环结构，每个圆环上由若干颗红色LED与蓝色LED交错排列组成。

所述绿色环形LED阵列为若干圈圆环结构，每个圆环上由若干颗绿色LED组成。

本发明的工作原理是：根据电路板的颜色，控制装置控制光源以不同的颜色组合打光：当电路板底板不是蓝色时，顶层红蓝双色环形LED阵列亮红色光，中间绿色环形LED阵列亮绿色光，底层红蓝双色环形LED阵列则亮蓝色光，也就是光源的发光颜色从上至下组合为红、绿、蓝，分别以高、中、低三种角度照射电路板，这时焊锡图像中的陡峭倾斜部分显示为蓝色。当电路板底板颜色为蓝色时，顶层红蓝双色环形LED阵列亮蓝色光，中间绿色环形LED阵列亮绿色光，底层红蓝双色环形LED阵列亮红色光，也就是光源的发光颜色从上至下组合为蓝、绿、红，分别以高、中、低三种角度照射电路板，这时焊锡图像中的陡峭倾斜部分显示为红色。电路板上的底板和元件本体等目标属于漫反射表面，对红绿蓝光的反射程度相近，当光源以上述两种方式打光时，在采集的图像上显示为目标原有颜色。从以上可知，按上述两种方式打光，当底板为蓝色时，焊锡图像以红色为主；当底板颜色为蓝色以外的颜色时，焊锡图像颜色以蓝色为主，因此焊点的颜色与底板的颜色都可以明显区分，这样就可以利用现有算法有效实现焊点定位。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明通过采用两个红蓝双色环形LED阵列和一个绿色环形LED阵列，可通过外界控制装置控制光源根据电路板的颜色选择不同光源颜色组合打光，使焊锡图像与底板图像颜色区别明显，可以在不改变现有检测算法的前提下，有效实现焊点定位和检测准确度，且光源结构简单、控制方便。

2、本发明将三个环形LED阵列分三层同轴叠放，能够从高、中、低三种角度照射电路板，使采集的图像更清晰。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明中光源阵列分布仰视图；

图4是本发明应用于图像采集时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1和图2所示，一种用于光学自动检测仪的光源，包括分三层同轴叠放的三个环形LED阵列和一个中间通孔11，三个环形LED阵列均呈圆台状，LED灯内嵌在圆台内侧面；其中一个红蓝双色环形LED阵列1位于顶层，用于提供高角度照明；一个绿色环形LED阵列2位于中间层，用于提供中等角度照明；另一个红蓝双色环形LED阵列3位于底层，用于提供低角度照明；其中每个红蓝双色环形LED阵列按LED颜色分成红、蓝两组分别与外界控制装置连接，绿色环形LED阵列2单独与外界控制装置连接；外部相机镜头安放在光源中间通孔11的正上方，用于接收从中间通孔11穿过的被拍电路板的反射光。

如图3所示，所述顶层红蓝双色环形LED阵列1和底层红蓝双色环形LED阵列2均为两圈圆环结构，每个圆环上由若干颗红色LED4与若干颗蓝色LED5交错排列组成。

所述绿色环形LED阵列2为两圈圆环结构，每个圆环上由若干颗绿色LED14组成。

如图4所示，为本发明应用于图像采集时采集装置的结构示意图，该图像采集装置包括光源6、镜头8、相机9和基座10，镜头8和相机9位于光源6的上方，光源6、镜头8和相机9固定在基座10上，图像采集装置安装在定位装置13上。

需要采集图像时，首先按照指定的坐标信息，定位装置13将图像采集装置定位到指定位置，然后外界控制器控制光源6发光，照射电路板7，电路板7的反射光通过光源6的中间通孔，进入镜头8在相机9上成像，然后相机通过图像采集卡把图像传送至计算机。

在对电路板进行打光时，根据电路板的颜色，控制装置控制光源以不同的颜色组合打光：当电路板7底板不是蓝色时，顶层红蓝双色环形LED阵列1亮红色光，中间绿色环形LED阵列2亮绿色光，底层红蓝双色环形LED阵列3则亮蓝色光，也就是光源的发光颜色从上至下组合为红、绿、蓝，分别以高、中、低三种角度照射电路板，这时焊锡图像中的陡峭倾斜部分显示为蓝色。当电路板7底板颜色为蓝色时，顶层红蓝双色环形LED阵列1亮蓝色光，中间绿色环形LED阵列2亮绿色光，底层红蓝双色环形LED阵列3亮红色光，也就是光源的发光颜色从上至下组合为蓝、绿、红，分别以高、中、低三种角度照射电路板，这时焊锡图像中的陡峭倾斜部分显示为红色。电路板7上的底板和元件本体等目标属于漫反射表面，对红绿蓝光的反射程度相近，当光源以上述两种方式打光时，在采集的图像上显示为目标原有颜色。从以上步骤可知，按上述两种方式打光，当底板为蓝色时，焊锡图像以红色为主；当底板颜色为蓝色以外的颜色时，焊锡图像颜色以蓝色为主，因此按上述两种方式打光，焊点的颜色与底板颜色都可以明显区分，这样就可以利用现有算法有效实现焊点定位。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于光学自动检测仪的光源，其特征在于，包括分三层同轴叠放的三个环形LED阵列和一个中间通孔，三个环形LED阵列均呈圆台状，LED灯内嵌在圆台内侧面；其中一个红蓝双色环形LED阵列位于顶层，用于提供高角度照明；一个绿色环形LED阵列位于中间层，用于提供中等角度照明；另一个红蓝双色环形LED阵列位于底层，用于提供低角度照明；其中每个红蓝双色环形LED阵列按LED颜色分成红、蓝两组分别与外界控制装置连接，绿色环形LED阵列单独与外界控制装置连接；外部相机镜头安放在光源中间通孔的正上方，用于接收从中间通孔穿过的被拍电路板的反射光。

2.根据权利要求1所述的用于光学自动检测仪的光源，其特征在于，所述顶层红蓝双色环形LED阵列和底层红蓝双色环形LED阵列均为若干圈圆环结构，每个圆环上由若干颗红色LED与蓝色LED交错排列组成。

3.根据权利要求1所述的用于光学自动检测仪的光源，其特征在于，所述绿色环形LED阵列为若干圈圆环结构，每个圆环上由若干颗绿色LED组成。