CN110412050A - 一种透镜式的光学成像装置和光学成像检测设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种透镜式的光学成像装置。该装置包括一级底板、二级底板、丝杠组件、相机、位置调整块、护罩壳、条形光源、匀光板、分光镜和顶板组件；相机竖直安装在二级底板上，所述的条形光源设置有三个，其中下侧的两个条形光源倾斜并且对称布置，光路向下，沿着光路的方向，两个条形光源的下端设置有匀光板；第三个条形光源水平设置在护罩壳上，沿条形光源的光路方向设置有竖直的匀光板；护罩壳的中部设置有分光镜，分光镜位于两个对称的匀光板的轴线位置，所述的分光镜倾斜四十五度角设置。本发明设置一块倾斜的分光镜，利用反射与折射的性质，使得在竖直方向的光路不被器件阻挡，同时不影响照明，照明均匀，成像清晰。

Description

一种透镜式的光学成像装置和光学成像检测设备

技术领域

本发明涉及PCB板的自动化检测领域，尤其是涉及一种透镜式的光学成像装置。

背景技术

运用高速高精度视觉处理技术自动检测PCB板上各种不同贴装错误及焊接缺陷，其基本理是通过光的反射来检查电子元件贴装是否正确,当检测电池片时,需要检电池片正反面的外观、色差、印刷缺陷等。由于图像的清晰程度直接影响检测的效果，所以对工件的照明要求较高。现有的检测设备对电池片进行检测时,需要进行翻片,即先对电池片的一个面进行检测,然后将电池片翻片,对另一面进行检测。

国家知识产权局于2013.06.12公开了公开号为CN202994201U，专利名称为自动光学检测仪的专利，其包括带有夹具以固定待测工件的检测平台、架设于检测平台上方用于对待测工件进行检测的工件检测装置、用于驱动所述工件检测装置在所述待测工件上方沿待测工件输入方向往复运动的第检测驱动装置,该工件检测装置包括位于所述待测工件上方的工业相机及检测光源,所述工业相机与检测光源同轴心设置,工业相机位于检测光源上方且两者距离恒定,所述自动光学检测仪还包括有设于所述第一检测驱动装置上以带动所述工件检测装置整体相对于待测工件作升降运动的第二检测驱动装置。该专利只能对工件的一表面进行光学检测，另一表面需要翻面，影响加工效率。

国家知识产权局于2017.11.28公开了公开号为CN206684028U，专利名称为AOI视觉检测拱形光源检测机构的专利，其包括支架、拱形光源和CCD相机,所述支架上具有检测区域,所述支架于检测区域设置有支撑架,支撑架顶部设有用于固定待检产品的安装架,所述CCD相机位于待检产品的正上方,所述拱形光源位于CCD相机的下方、安装架的上方,所述拱形光源上的拍摄孔正对CCD相机的镜头,上述CCD相机、拱形光源与支架之间分别设有上下滑动机构,所述CCD相机及拱形光源通过相应的上下滑动机构可相对支架上下调高度。该专利设置的拱形光源一定程度上对工件的照明效果较好，当是中部开有圆孔以供CCD相机工作，该处的光照不均匀。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术存在的不足，提供一种照明均匀，光线反射良好，成像清晰的透镜式的光学成像装置。

为本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：一种透镜式的光学成像装置，包括一级底板、二级底板、丝杠组件、相机、位置调整块、护罩壳、条形光源、匀光板、分光镜和顶板组件；二级底板通过滑轨与一级底板相移动连接，丝杠组件连接一级底板和二级底板，实现相对移动；相机竖直安装在二级底板上；护罩壳固定设置在二级底板侧壁，所述的条形光源设置有三个，两端均安装在护罩壳上，其中下侧的两个条形光源倾斜并且对称布置，光路向下，沿着光路的方向，两个条形光源的下端设置有匀光板；第三个条形光源水平设置在护罩壳上，沿条形光源的光路方向设置有竖直的匀光板；护罩壳的中部设置有分光镜，分光镜位于两个对称的匀光板的轴线位置，所述的分光镜倾斜四十五度角设置；所述的顶板组件设置在护罩壳的底端中部，所述的顶板组件包括顶架和固定在顶架上的防尘镜。

作为优选，所述的相机通过位置调整块与二级底板的侧方相连接，所述的位置调整块可调整横纵两个自由度的位置。

作为优选，所述的分光镜能使得一部分光线透过镜片，并反射剩余的光线。

作为优选，所述的匀光板成长方形状，两块之间成一定夹角，并留有一定的间隙。

作为优选，所述的护罩壳包括两端的端板和侧边的侧板，侧板的上端和下端设置有相匹配的条形槽。

作为优选，所述的相机的焦距可以自动调节。

作为优选，所述的两个对称布置的条形光源的两个光路汇集在一个点，待检测的工件放置在该位置。

作为优选，所述的丝杠组件包括步进电机、丝杠和丝杠螺母，步进电机竖直固定设置在一级底板上，丝杠螺母与二级底板相固定连接，丝杠和丝杠螺母形成螺旋副连接。

作为优选，所述的条形光源得光源为线光，该线光的长度与检测的工件长度相匹配。

一种光学成像检测设备，包括机架以及与安装在机架上的进料装置、上吸传送装置、光学成像装置、下吸传送装置、出料装置和动力传动装置；光学成像装置用于从上部和下部两个表面检测PCB板的表面质量，进料装置、上吸传送装置、下吸传送装置和出料装置用于输送PCB板，动力传动装置用于驱动；上述的光学成像装置采用上述技术方案所述的一种透镜式的光学成像装置。

与现有技术相比较，本发明的有益效果是：光学成像装置通过设置三路不同方向的光线，使得工件表面照明更佳，避免亮度不一的问题；设置一块倾斜的分光镜，利用反射与折射的性质，使得在竖直方向的光路不被器件阻挡，同时不影响照明；设置上下两组光学成像装置，可先后进行上下表面的光学检测，不需要翻面，检测的效率更高。

附图说明

图1是本发明光学成像检测设备实施例的爆炸结构示意图。

图2是进料装置的爆炸结构示意图。

图3是上吸传送装置的爆炸结构示意图。

图4是光学成像装置的爆炸结构示意图。

图5是光学成像装置的局部正面示意图。

图6是下吸传送装置的爆炸结构示意图。

图7是动力传动装置的爆炸结构示意图。

图中：进料装置1、上吸传送装置2、光学成像装置3、下吸传送装置4、出料装置5、动力传动装置6、滚筒固定板11、第一主动滚筒12、第一从动滚筒13、第一张紧滚筒14、第一传送带15、托板16、第一吸气板17、进料主动同步轮18、钢管架21、丝杠传动组件22、滑轨组件23、升降板24、上连接板25、第二主动滚筒26、齿轮组27、压料主动同步轮28、第二吸气板29、进料压片210、第二从动滚筒211、过渡杆213、第二传送带214、一级底板31、二级底板32、丝杠组件33、相机34、位置调整块35、护罩壳36、条形光源37、匀光板38、分光镜39、顶板组件310、第三主动滚筒41、第四主动滚筒51、电机61、主动同步轮62、第一同步带63、第二同步带64、第三同步带65。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种光学成像检测设备，包括机架以及与安装在机架上的进料装置1、上吸传送装置2、光学成像装置3、下吸传送装置4、出料装置5和动力传动装置6；沿工件的加工方向，进料装置1、上吸传送装置2、下吸传送装置4和出料装置5依次相衔设置，由动力传动装置6贯穿连接，在高度上，上吸传送装置2位于进料装置1和下吸传送装置4衔接处的间隙上方；光学成像装置3设置有上下相对布置的两组，沿进料方向的第一组光学成像装置3设置在上吸传送装置2的下方；沿进料方向的第二组光学成像装置3设置在下吸传送装置4的上方。

所述的上吸传送装置2和下吸传送装置4处于不同的高度，上吸传送装置2的工作面为下端面，下吸传送装置4的工作面为上端面，上吸传送装置2和下吸传送装置4从不同表面带动PCB板固定和进料；光学成像装置3用于从上部和下部两个表面检测PCB板的表面质量，动力传动装置6用于驱动工件进料和出料。

如图2所示，所述的进料装置1包括滚筒固定板11、第一主动滚筒12、第一从动滚筒13、第一张紧滚筒14、第一传送带15、托板16、第一吸气板17和进料主动同步轮18；滚筒固定板11设置两侧各一块，固定设置在机架上，第一主动滚筒12、第一从动滚筒13、第一张紧滚筒14均转动连接在滚筒固定板11上，所述的第一主动滚筒12的轴端设置有进料主动同步轮18；托板16和第一吸气板17固定设置在滚筒固定板11之间，位于第一传送带15上部的内侧；所述的第一传送带15上设置有细小的圆孔；所述的第一吸气板17上端面设置有吸气孔。

如图3所示，所述的上吸传送装置2包括钢管架21、丝杠传动组件22、滑轨组件23、升降板24、上连接板25、第二主动滚筒26、齿轮组27、压料主动同步轮28、第二吸气板29、进料压片210、第二从动滚筒211、过渡杆213和第二传送带214；钢管架21上设置有安装板212，升降板24通过滑轨组件23移动配合在安装板212上，丝杠传动组件22连接安装板212与升降板24，用于驱动升降；上连接板25与升降板24相固定连接，第二主动滚筒26、过渡杆213和第二从动滚筒211均转动连接在上连接板25，第二传送带214缠绕在第二主动滚筒26和第二从动滚筒211上；所述的第二主动滚筒26端部和过渡杆213端部通过齿轮组27相连接，所述的齿轮组27包括两个齿数模数相同，外啮合的两个圆齿轮；齿轮组27的一个主动齿轮上设置有压料主动同步轮28；第二吸气板29安装在上连接板25上，所述的第二吸气板29下端面设置有吸气孔，第二吸气板29位于第二传送带214的内侧；进料压片210安装在第二传送带214的进料端。

上吸传送装置2在工作时，动力从压料主动同步轮28输入，经过齿轮组27传动后反向带动第二主动滚筒26转动，带动第二传送带214运动，第二吸气板29通过吸气使得PCB板吸附在第二传送带214上实现进料。

如图4和5所示，所述的光学成像装置3包括一级底板31、二级底板32、丝杠组件33、相机34、位置调整块35、护罩壳36、条形光源37、匀光板38、分光镜39和顶板组件310；二级底板32通过滑轨与一级底板31相移动连接，丝杠组件33连接一级底板31和二级底板32，实现相对移动；相机34竖直安装在二级底板32上，所述的相机34通过位置调整块35与二级底板32的侧方相连接，所述的位置调整块35可调整横纵两个自由度的位置；护罩壳36固定设置在二级底板32侧壁，所述的条形光源37设置有三个，两端均安装在护罩壳36上，其中下侧的两个条形光源37倾斜并且对称布置，光路向下，沿着光路的方向，两个条形光源37的下端设置有匀光板38；所述的匀光板38成长方形状，两块之间成一定夹角，并留有一定的间隙；第三个条形光源37水平设置在护罩壳36上，沿条形光源37的光路方向设置有竖直的匀光板38；护罩壳36的中部设置有分光镜39，所述的分光镜39倾斜四十五度角设置，所述的分光镜39能使得一部分光线透过镜片，并反射剩余的光线；所述的顶板组件310设置在护罩壳36的底端中部，所述的顶板组件310包括顶架和固定在顶架上的防尘镜315。

所述的光学成像装置3在工作时，由丝杠组件33驱动二级底板32整体升降，使护罩壳36的最底端压紧在PCB板上，而后三个条形光源37发光，经过匀光板38变成面光，照在工件上；由于下侧的两块匀光板38之间留有间隙，上侧的分光镜39产生的光线经过分光镜39反射后竖直照在工件上；相机34位于工件的正上方，经过分光镜39折射后对下面照亮的工件进行摄像取景。

光学成像装置3解决了工件照明不良引起的检测结果不准确问题，通过设置三路不同方向的光线，使得工件表面照明更佳；设置一块倾斜的分光镜39，利用反射与折射的性质，使得在竖直方向的光路不被器件阻挡。

如图6所示，下吸传送装置4结构与进料装置1的机构相似，由第三主动滚筒41驱动，都是通过传送带和吸气板组合的方式，实现固定和移运PCB板；所述的出料装置5结构也为输送带，由第四主动滚筒51驱动，出料装置5与下吸传送装置4相衔接，出料装置5的输送带上未设有气孔。

如图7所示，所述的动力传动装置6包括电机61、主动同步轮62、第一同步带63、第二同步带64和第三同步带65；其中第一主动滚筒12和第三主动滚筒41通过第二同步带64实现同步同向驱动；第四主动滚筒51由第一同步带63驱动；第二主动滚筒26由第三同步带65带动过渡杆213转动，并经过齿轮组27换向后实现驱动。

所述的动力传动装置6由一个电机输入，使设备的功耗更小；通过同步带进行传动，不需要通过程序控制实现同步，结构简单高效，设备更加稳定，转速相同，使得工件进行衔接的时候位置能更好的保持。

一种光学成像检测设备在工作时，依次通过以下步骤进行光学检测：

（一）上料：待检测的PCB板放置到第一传送带15上，被第一传送带15内侧的第一吸气板17吸住，并同时实现移运，到达上吸传送装置2。

（二）下表面检测：根据工件的厚度调节丝杠传动组件22，使得第二传送带214位于工件的上表面，工件到达上吸传送装置2后被第二传送带214吸住并移运，到达检测的工位后停下，由光学成像装置3进行检测。

（三）上表面检测：工件到达下吸传送装置4，由二的步骤再次对工件进行上表面的光学检测。

（四）下料：工件通过上、下表面检测后到达出料装置5，实现下料。

以上为对本发明实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，包括一级底板（31）、二级底板（32）、丝杠组件（33）、相机（34）、位置调整块（35）、护罩壳（36）、条形光源（37）、匀光板（38）、分光镜（39）和顶板组件（310）；二级底板（32）通过滑轨与一级底板（31）相移动连接，丝杠组件（33）连接一级底板（31）和二级底板（32），实现相对移动；相机（34）竖直安装在二级底板（32）上；护罩壳（36）固定设置在二级底板（32）侧壁，所述的条形光源（37）设置有三个，两端均安装在护罩壳（36）上，其中下侧的两个条形光源（37）倾斜并且对称布置，光路向下，沿着光路的方向，两个条形光源（37）的下端设置有匀光板（38）；第三个条形光源（37）水平设置在护罩壳（36）上，沿条形光源（37）的光路方向设置有竖直的匀光板（38）；护罩壳（36）的中部设置有分光镜（39），分光镜（39）位于两个对称的匀光板（38）的轴线位置，所述的分光镜（39）倾斜四十五度角设置；所述的顶板组件（310）设置在护罩壳（36）的底端中部，所述的顶板组件（310）包括顶架和固定在顶架上的防尘镜（315）。

2.根据权利要求1所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的相机（34）通过位置调整块（35）与二级底板（32）的侧方相连接，所述的位置调整块（35）可调整横纵两个自由度的位置。

3.根据权利要求1或2所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的分光镜（39）能使得一部分光线透过镜片，并反射剩余的光线。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的匀光板（38）成长方形状，两块之间成一定夹角，并留有一定的间隙。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的护罩壳（36）包括两端的端板和侧边的侧板，侧板的上端和下端设置有相匹配的条形槽。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的相机（34）的焦距可以自动调节。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的两个对称布置的条形光源（37）的两个光路汇集在一个点，待检测的工件放置在该位置。

8.根据权利要求1或2或3所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的丝杠组件（33）包括步进电机、丝杠和丝杠螺母，步进电机竖直固定设置在一级底板（31）上，丝杠螺母与二级底板（32）相固定连接，丝杠和丝杠螺母形成螺旋副连接。

9.根据权利要求1或2或3所述的一种透镜式的光学成像装置，其特征在于，所述的条形光源（37）得光源为线光，该线光的长度与检测的工件长度相匹配。

10.一种光学成像检测设备，其特征在于，该设备包括机架以及与安装在机架上的进料装置（1）、上吸传送装置（2）、光学成像装置（3）、下吸传送装置（4）、出料装置（5）和动力传动装置（6）；光学成像装置（3）用于从上部和下部两个表面检测PCB板的表面质量，进料装置（1）、上吸传送装置（2）、下吸传送装置（4）和出料装置（5）用于输送PCB板，动力传动装置（6）用于驱动；上述的光学成像装置（3）如权利要求1-9任意一项权利要求所述的一种透镜式的光学成像装置。