CN106249509A - 用于智能贴片机的线扫光源 - Google Patents

Abstract

一种用于智能贴片机的线扫光源，包括相机盒，线阵相机通过相机调节机构设置在相机盒内；光源机构，光源机构包括两个光源模块，且两个光源模块通过光源调节机构设置在相机盒的顶部，所述两个光源模块位于线阵相机镜头的平分线上方；光源模块包括L型支架、装有若干个LED灯的电路板、漫反射板和柱面镜，电路板安装在L型支架的短边侧，漫反射板、柱面镜通过两个挡板设于电路板的上方，且L型支架的长边内侧安装有光源盖板；以及散热风扇，散热风扇设置在相机盒的顶部，本发明用于智能贴片机的线扫光源不仅高亮而且无影，可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰；且提高成像清晰度，均匀照射物体表面。

Description

用于智能贴片机的线扫光源

技术领域

本发明涉及贴片机领域，具体涉及一种用于智能贴片机的线扫光源。

背景技术

贴片机又称"贴装机"、"表面贴装系统"(Surface Mount System)，在生产线中，它配置在点胶机或丝网印刷机之后，是通过移动贴装头把表面贴装元器件准确地放置PCB焊盘上的一种设备。智能贴片机是用来实现高速、高精度地全自动地贴放元器件的设备，是整个SMT生产中最关键、最复杂的设备。目前，贴片机已从早期的低速机械贴片机发展为高速光学对中贴片机，并向多功能、柔性连接模块化发展。

机器视觉在国内起步较晚，真正工业领域的广泛应用也就十几年的时间，目前行业正处于快速发展期，存在很大的发展空间。具体表现为行业市场容量在快速增长、应用领域逐渐扩大，从业企业数量也在快速增加。匹配的光源是机器视觉必不可少的技术支持。由于高端国产贴片机国内尚处于起步阶段，线扫描识别技术大都应用在车牌车型，条码等要求低端的行业。对于贴片机高速高精高稳定性的要求的配套技术，国内外几乎都无现成标准的产品可用。海外贴片机与线扫描相机匹配的光源大都是有底光、同轴光、环光、甚至背光组合而成。效果也不错，但缺点是结构复杂，控制路数多样，而国内其他机器视觉几乎都采用面阵相机和条形光的搭配。 由于面阵相机是静态抓取图像在使用过程中带来很多局限，比如速度、范围等。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种为高速高精度扫描相机提供照射角度、亮度和工作距离可调的用于智能贴片机的线扫光源，该线扫光源可消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰；并提高成像清晰度，均匀照射物体表面；而且具有结构简单，角度方便调整的效果。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于智能贴片机的线扫光源，包括：

用于放置线阵相机且具有开口的相机盒，所述线阵相机通过用于调节线阵相机位于相机盒的相对位置的相机调节机构设置在相机盒内；

光源机构，所述光源机构包括两个光源模块，且两个光源模块通过用于调节光源机构相对于相机盒的高度的光源调节机构设置在相机盒的顶部，所述两个光源模块位于线阵相机镜头的平分线上方；其中，

所述每个光源模块包括L型支架、装有若干个LED灯的电路板、漫反射板和柱面镜，所述电路板安装在L型支架的短边侧，所述漫反射板、柱面镜通过两个挡板依次自下而上设于电路板的上方，且所述L型支架的长边内侧安装有光源盖板，以使LED灯发出的光通过漫反射板进行均匀发散后，再通过柱面镜聚成一条高亮的光线或光带；以及

用于对光源机构进行散热的散热风扇，所述散热风扇设置在相机盒的顶部。

作为本发明的进一步优选方案，所述相机盒由相机前面板、相机后面板和两个相机侧板拼接构成，且所述相机盒设置在底座上。

作为本发明的进一步优选方案，所述相机调节机构包括相机高度调节板和相机连接板，所述相机前面板上的下部设有第一腰形孔，所述线阵相机通过相机连接板安装在相机高度调节板上，且所述相机高度调节板通过螺丝可滑动地设置在第一腰形孔内。

作为本发明的进一步优选方案，所述光源调节机构包括光源高度调节板和光源角度调节块，所述光源角度调节块为燕尾形，所述相机前面板的上部设有两个平行的第二腰形孔，所述光源高度调节板通过两个螺丝分别可滑动地设置在第二腰形孔内，所述光源角度调节块上设有第三腰形孔，所述光源角度调节块通过第三腰形孔、定位销可滑动地安装在光源高度调节板上。

作为本发明的进一步优选方案，两个L型支架分别扣在燕尾形的光源角度调节块的两侧，且L型支架通过螺钉固定安装在光源高度调节板上。

作为本发明的进一步优选方案，所述散热风扇为两个，且分别设置在相机后面板的顶部两侧。

作为本发明的进一步优选方案，所述挡板上自下而上依次设有两条卡槽，以使漫反射板、柱面镜依次自下而上分别卡接在卡槽内。

本发明的用于智能贴片机的线扫光源，通过包括：用于放置线阵相机且具有开口的相机盒，所述线阵相机通过用于调节线阵相机位于相机盒的相对位置的相机调节机构设置在相机盒内； 光源机构，所述光源机构包括两个光源模块，且两个光源模块通过用于调节光源机构相对于相机盒的高度的光源调节机构设置在相机盒的顶部，所述两个光源模块位于线阵相机镜头的平分线上方；其中，所述每个光源模块包括L型支架、装有若干个LED灯的电路板、漫反射板和柱面镜，所述电路板安装在L型支架的短边侧，所述漫反射板、柱面镜通过两个挡板依次自下而上设于电路板的上方，且所述L型支架的长边内侧安装有光源盖板，以使LED灯发出的光通过漫反射板进行均匀发散后，再通过柱面镜聚成一条高亮的光线或光带；以及用于对光源机构进行散热的散热风扇，所述散热风扇设置在相机盒的顶部，使得本发明用于智能贴片机的线扫光源不仅高亮而且无影，可以消除物体表面不平整引起的阴影，从而减少干扰；采用光学棱镜设计，减少光损失，提高成像清晰度，均匀照射物体表面；照明独立可控；可根据被测物要求调整所需照明角度，适用性广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的一实例的结构示意图；

图2为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的一实例的包含线阵相机的第一装配结构示意图；

图3为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的一实例的包含线阵相机的第二装配结构示意图；

图4为现有技术提供的一种线扫光源原理示意图；

图5为现有技术提供的另一种线扫光源原理示意图；

图6为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的线扫光源原理示意图。

图中：1、相机盒，2、底座，3、线阵相机，4、镜头，5、散热风扇，11、相机前面板，12、定位销，13、光源高度调节板，14、光源角度调节块，15、相机高度调节板，16、相机连接板，17、相机侧板，18、相机后面板，31、L型支架，32、电路板，33、漫反射板，34、挡板，35、柱面镜，36、光源盖板，111、第一腰形孔，112、第二腰形孔，141、第三腰形孔。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

图1为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的一实例的结构示意图；图2为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的一实例的包含线阵相机的第一装配结构示意图；图3为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的一实例的包含线阵相机的第二装配结构示意图，如图1-图3所示，用于智能贴片机的线扫光源包括：

用于放置线阵相机3且具有开口的相机盒1，所述线阵相机3通过用于调节线阵相机3位于相机盒1的相对位置的相机调节机构设置在相机盒1内；

光源机构，所述光源机构包括两个光源模块，且两个光源模块通过用于调节光源机构相对于相机盒1的高度的光源调节机构设置在相机盒1的顶部，所述两个光源模块位于线阵相机3镜头4的平分线上方；其中，

所述每个光源模块包括L型支架31、装有若干个LED灯的电路板32、漫反射板33和柱面镜35，所述电路板32安装在L型支架31的短边侧，所述漫反射板33、柱面镜35通过两个挡板34依次自下而上设于电路板32的上方，且所述L型支架31的长边内侧安装有光源盖板36，以使LED灯发出的光通过漫反射板33进行均匀发散后，再通过柱面镜35聚成一条高亮的光线或光带；以及

用于对光源机构进行散热的散热风扇5，所述散热风扇5设置在相机盒1的顶部。

该实施例的电路板32为长条形状，其功率从普通光源的60W可降到30W，节能环保，所发出的光线无损失，充分利用且不会强光闪烁刺眼。而且通过相机后面板18上的2个散热风扇5完成散热，光源亮熄通过高频的控制器控制，再通过散热风扇5的散热，专业使得整个线扫光源不会过热过烫，寿命可达5万小时左右，因此，该实施例具有以下效果：

1、克服背光方式图像边缘模糊，图像处理算法复杂的缺陷；

2、吸取透光方式图像边缘锐化的优点，图像处理算法简单高效精准的优点。同时避免透光方式反光板制造难度和易老化的缺点；

3、结构简单，制造成本降低；

4、节能，功耗由300颗以上0.2W LED灯珠改成20颗2W大功率灯珠，节能降耗；

5、漫反射板33使光源均匀发散，棱镜选型要求较高，聚光高亮；

6、工作距离和亮度可随需求可调。

具体实施中，所述相机盒1由相机前面板11、相机后面板18和两个相机侧板17拼接构成，且所述相机盒1设置在底座2上，所述线阵相机3设置在相机盒1内，且伸出底座2外，所述线阵相机3上设有镜头4。

具体实施中，所述相机调节机构包括相机高度调节板15和相机连接板16，所述相机前面板11上的下部设有第一腰形孔111，所述线阵相机3通过相机连接板16安装在相机高度调节板15上，且所述相机高度调节板15通过螺丝可滑动地设置在第一腰形孔111内，这样可通过螺丝在第一腰形孔111的位置移动而实现线阵相机3的高度调整，此调节结构更简单，更便捷。

优选地，所述光源调节机构包括光源高度调节板13和光源角度调节块14，所述光源角度调节块14为燕尾形，所述相机前面板11的上部设有两个平行的第二腰形孔112，所述光源高度调节板13通过两个螺丝分别可滑动地设置在第二腰形孔112内，所述光源角度调节块14上设有第三腰形孔141，所述光源角度调节块14通过第三腰形孔141、定位销12可滑动地安装在光源高度调节板13上，从而可实现光源模块的高度调整。

具体实施中，两个L型支架31分别扣在燕尾形的光源角度调节块14的两侧，且L型支架31通过螺钉固定安装在光源高度调节板13上，优选地，燕尾形的光源角度调节块14的角度可通过多次实验测试得到，并通过该光源角度调节块14的角度增大或减小而使得L型支架31的角度随之变化。

通过上述光源角度调节块14角度的调整最终使得两边光线聚成一条光线或光带，聚成的光线的高度通过上述光源模块的高度调整达到物料从线阵相机3上方飞行的高度。这样得到的光源不仅高亮而且无影，功率从普通光源的60W降到30W，节能环保，所发出的光线无损失，充分利用且不会强光闪烁刺眼。

具体实施中，所述散热风扇5为两个，且分别设置在相机后面板18的顶部两侧，具体地可先通过在相机后面板18的顶部两侧分别开有一通孔，再将散热风扇5安装在通孔内，这样便可通过散热风扇5的散热，使得整个线扫光源不会过热过烫，寿命可达5万小时左右。

具体实施中，所述挡板34自下而上依次设有两条卡槽，以使漫反射板33、柱面镜35依次自下而上分别卡接在卡槽内，且所述挡板34通过螺钉安装在光板盖板上。

为了让本领域的技术人员更好地理解并了解本发明技术方案的效果，下面将现有技术与本发明的线扫光源原理进行对比说明。

图4为现有技术提供的一种线扫光源原理示意图；图5为现有技术提供的另一种线扫光源原理示意图；图6为本发明用于智能贴片机的线扫光源提供的线扫光源原理示意图。在此需说明的是，图4-图6中的发光体为线扫光源，真空杆为贴片机的其中一配件，图4-图6中最下端的部件为线阵相机3。

任何相机拍照都相当依赖匹配的光源。机器视觉的工业相机也不例外。相机光源唯一功能就是给相机抓取图像提供合理优质的光亮。

贴片机的一排贴片头在供料器上取料完成之后，调节到合适亮度的线扫光源随即打开，贴片头在Y向运动至线阵相机3工作的中轴线上，贴片头在Z向迅速调整到线阵相机3特定的取像高度，当贴片头高速运行到光栅尺特定比较位置时，线扫相机开始拍照，贴片头完全飞行过线扫相机的工作线（特定位置），线扫光源关闭。贴片机的X、Y、Z三轴同时进行，通过运动差补协调工作。线扫光源打开到取像完成，再到光源关闭总共约200MS时间，非常的高效精准。线扫光源的任务也算完成。在这一过程中本发明所设计的打光位置与众不同。一般常规的视觉打光方法采用的背光（如图4所示），由于元器件的底面标准都是白色，也就是说把光源的光线集中在目标元件的底面上，得到的图像是黑色背景，元件底部由光线打成高亮，元件图像是白色。这样取像的缺点至少有两点：1、黑底白像，元件轮廓会模糊，不能锐化，图像算法复杂，精度受到影响。2、取料的吸嘴时间长了端面泛白，元件不能完全挡住吸嘴端面时，视觉识别易误判或者直接抛料，尤其是贴装0402以下小元件时抛料率很高。现有技术也出现了另一种打光方式，日本松下、富士的打光方式采用透光（如图5所示），通过在吸嘴头上方设置特制的反光板，光源的光线集中投射到元件上方的反光板上，再通过反光板把高亮光线反射下来，照射到元器件的顶面，这样得到的是白底黑像。这样虽然解决了背光带来的缺陷，图像轮廓分明，图像处理变得简单得多了，但透光的方式对反光板要求很高，反光板的材质成分和注塑工艺都有相当高的要求，日本原装的反光板相当贵且不易买到。国内高仿产品也是研究所花了几年时间才做出来，但效果不能达到原装产品的效果。更为恼火的是长期强光照射，反光板老化快，更换频繁，成本浪费。本发明的打光位置跟松下的相仿（如图6所示），但对光线的处理是不反射，目标元件的上方设置了白色的背景，要求是背景必须不反光，线扫光源高亮的光线投射到背景上，由于元件的遮挡，取到的图像是白色的背景，黑色的图像，轮廓依然清晰，图像处理照样简单，背景的处理相当简单，一般的书写纸就可以，只要怎样处理经久耐用就可以了。当然这样的方法是通过工程师多次仿真实验，长期验证所得。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种用于智能贴片机的线扫光源，其特征在于，包括：

用于放置线阵相机且具有开口的相机盒，所述线阵相机通过用于调节线阵相机位于相机盒的相对位置的相机调节机构设置在相机盒内；

光源机构，所述光源机构包括两个光源模块，且两个光源模块通过用于调节光源机构相对于相机盒的高度的光源调节机构设置在相机盒的顶部，所述两个光源模块位于线阵相机镜头的平分线上方；其中，

所述每个光源模块包括L型支架、装有若干个LED灯的电路板、漫反射板和柱面镜，所述电路板安装在L型支架的短边侧，所述漫反射板、柱面镜通过两个挡板依次自下而上设于电路板的上方，且所述L型支架的长边内侧安装有光源盖板，以使LED灯发出的光通过漫反射板进行均匀发散后，再通过柱面镜聚成一条高亮的光线或光带；以及

用于对光源机构进行散热的散热风扇，所述散热风扇设置在相机盒的顶部。

2.按照权利要求1所述的用于智能贴片机的线扫光源，其特征在于，所述相机盒由相机前面板、相机后面板和两个相机侧板拼接构成，且所述相机盒设置在底座上。

3.按照权利要求2所述的用于智能贴片机的线扫光源，其特征在于，所述相机调节机构包括相机高度调节板和相机连接板，所述相机前面板上的下部设有第一腰形孔，所述线阵相机通过相机连接板安装在相机高度调节板上，且所述相机高度调节板通过螺丝可滑动地设置在第一腰形孔内。

4.按照权利要求2所述的用于智能贴片机的线扫光源，其特征在于，所述光源调节机构包括光源高度调节板和光源角度调节块，所述光源角度调节块为燕尾形，所述相机前面板的上部设有两个平行的第二腰形孔，所述光源高度调节板通过两个螺丝分别可滑动地设置在第二腰形孔内，所述光源角度调节块上设有第三腰形孔，所述光源角度调节块通过第三腰形孔、定位销可滑动地安装在光源高度调节板上。

5.按照权利要求2至4任一项所述的用于智能贴片机的线扫光源，其特征在于，两个L型支架分别扣在燕尾形的光源角度调节块的两侧，且L型支架通过螺钉固定安装在光源高度调节板上。

6.按照权利要求5所述的用于智能贴片机的线扫光源，其特征在于，所述散热风扇为两个，且分别设置在相机后面板的顶部两侧。

7.按照权利要求6所述的用于智能贴片机的线扫光源，其特征在于，所述挡板上自下而上依次设有两条卡槽，以使漫反射板、柱面镜依次自下而上分别卡接在卡槽内。