CN111024718A - 用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，包含用于装载驱动加工物体移动的运动平台、用于对加工物体取像的线扫描相机以及用于收集加工物体反射光线并聚焦的可变焦镜头，运动平台上方左右侧布置光源角度调节机构一与光源角度调节机构二，光源角度调节机构一上安装红色线扫旁轴光源，光源角度调节机构二上安装蓝色线扫旁轴光源，线扫描相机位于运动平台中间位置正上方并高于红色线扫旁轴光源和蓝色线扫旁轴光源，线扫描相机上安装可变焦镜头，可变焦镜头朝向运动平台上的加工物体。针对不同加工物体提供不同角度的光线，角度调节使不同材料都可反射较多的光进线扫描相机，获取高质量的图像。

Description

用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置
技术领域
本发明涉及一种用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置。
背景技术
全自动载板打标机主要用于载板行业制造的IC载板上存在不良缺陷的部分unit的识别、标记。行业内目前对有缺陷的unit的标记主要有两种方式，第一种为文档形式，打标设备通过解读二维码，调取相应的文档进行缺陷标记；第二种为人工笔刀划叉或者油性笔涂黑，这种方式需要标记设备具有图像采集和图像解析功能。为了能够准确的识别一片IC载板上所有存在缺陷的unit，标记设备需一张清晰并且不同部件有较大对比度的图像。
IC载板表面图像信息主要由阻焊层、导电引脚以及每到工序使用的对位点组成。阻焊层主要是一些聚合材料平铺在载板上，根据不同的需求有不同深浅的颜色。引脚主要用于载板内部电路和覆在载板表面的电子元件的导电，材料主要为Cu和Au.。引脚的镀金方式有很多种，如化学镀金、电解镀金等。载板表面有许多的对位点，用于不同工序的对位使用，主要材料为Cu和Au。不同的阻焊层涂覆压平工艺、不同的镀金方式以及不同的材料种类导致表面的粗糙度有很大的差异，粗糙粗对光的反射、漫射差异较大，从而导致相机取像时图像的清晰度、不同材料的对比度差异较大。为了能够准确无误地识别整片载板上的所有存在缺陷的unit，一张清晰度高，对比度明显的图片是最基本的要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，特点是：包含用于装载驱动加工物体移动的运动平台、用于对加工物体取像的线扫描相机、用于收集加工物体反射光线并聚焦的可变焦镜头、红色线扫旁轴光源、蓝色线扫旁轴光源、光源角度调节机构一以及光源角度调节机构二，运动平台上方左右侧布置光源角度调节机构一与光源角度调节机构二，光源角度调节机构一上安装红色线扫旁轴光源，光源角度调节机构二上安装蓝色线扫旁轴光源，线扫描相机位于运动平台中间位置正上方并高于红色线扫旁轴光源和蓝色线扫旁轴光源，线扫描相机上安装可变焦镜头，可变焦镜头朝向运动平台上的加工物体。
进一步地，上述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其中，所述光源角度调节机构一和光源角度调节机构二结构相同，均包括机座、Z轴向调节轴、旋转筒、伸缩气缸以及转动板，Z轴向调节轴下部的螺杆与机座上的螺母相旋配，Z轴向调节轴顶端安装有轴承，旋转筒为中空结构，其内径与轴承外圈配合，可自由旋转，旋转筒上设有铰接座，转动板的一端与铰接座相铰接，伸缩气缸的缸座铰接于旋转筒上，伸缩气缸的活塞杆与转动板的另一端相铰接，转动板上安装有支座，悬臂的一端安装于支座上，另一端连接用于安装线扫旁轴光源的安装架。
进一步地，上述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其中，所述机座上配置有角度刻度盘。
进一步地，上述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其中，所述轴承为轴向推力轴承。
进一步地，上述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其中，所述运动平台包含X轴运动单元、Y轴运动单元和θ轴运动单元，所述X轴运动单元包含X轴大理石底座、X轴直线导轨、X轴连接板和控制X轴连接板运动的X轴直线电机，X轴直线导轨和X轴直线电机安装于X轴大理石底座上，X轴连接板置于X轴直线导轨上，X轴直线电机与X轴连接板驱动连接，从而控制X轴连接板沿X轴直线导轨运动；所述Y轴运动单元包含Y轴大理石底座、Y轴直线导轨、Y轴连接板和控制Y轴连接板运动的Y轴直线电机，Y轴直线导轨和Y轴直线电机安装于Y轴大理石底座上，Y轴连接板置于Y轴直线导轨上，Y轴直线电机与Y轴连接板驱动连接，从而控制Y轴连接板沿Y轴直线导轨运动；所述Y轴大理石底座连接于X轴连接板上；所述θ轴运动单元包含旋转马达和载台，载台安装于旋转马达上，旋转马达安装于Y轴连接板上。
进一步地，上述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其中，所述线扫描相机安装于Z轴向直线运动单元上。
进一步地，上述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其中，所述Z轴向直线运动单元包含Z轴向滑轨、Z轴向运动块、控制Z轴向运动块运动的Z轴向驱动单元，线扫描相机安装于Z轴向运动块上。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
①本发明设计独特，红色线扫旁轴光源、蓝色线扫旁轴光源可以兼容不同的镀金材料和镀金方式的IC载板，避免加工不同的IC载板需要更换不同的光源，从而提高生产效率；
②红色线扫旁轴光源、蓝色线扫旁轴光源提供加工物体被取像时必要的光线，针对不同加工物体提供不同角度的光线，光源角度调节机构实现30°～75°调节使不同材料都可以反射较多的光进线扫描相机，获取高质量的图像；
③更换IC载板种类时不需要切换光源，操作简易，可以降低操作员工的要求；更换IC载板后取像质量可以得到保障，提高生产的产品质量。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明具体实施方式了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1：本发明装置的结构示意图；
图2：光源角度调节机构的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，方位术语和次序术语等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：包含用于装载驱动加工物体移动的运动平台7、用于对加工物体取像的线扫描相机1、用于收集加工物体反射光线并聚焦的可变焦镜头2、红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4、光源角度调节机构一5以及光源角度调节机构二6，运动平台7上方左右侧布置光源角度调节机构一5与光源角度调节机构二6，光源角度调节机构一5上安装红色线扫旁轴光源3，光源角度调节机构二6上安装蓝色线扫旁轴光源4，线扫描相机1位于运动平台7中间位置正上方并高于红色线扫旁轴光源3和蓝色线扫旁轴光源4，线扫描相机1上安装可变焦镜头2，可变焦镜头2朝向运动平台7上的加工物体。控制单元9分别与运动平台7和线扫描相机1连接。
如图2所示，光源角度调节机构一和光源角度调节机构二结构相同，均包括机座50、Z轴向调节轴51、旋转筒52、伸缩气缸54以及转动板58，Z轴向调节轴51下部的螺杆与机座50上的螺母相旋配，Z轴向调节轴51顶端安装有轴承53，轴承53为轴向推力轴承，旋转筒52为中空结构，其内径与轴承外圈配合，可自由旋转，旋转筒52上设有铰接座，转动板58的一端与铰接座相铰接，伸缩气缸54的缸座铰接于旋转筒52上，伸缩气缸54的活塞杆55与转动板58的另一端相铰接，转动板58上安装有支座56，悬臂57的一端安装于支座56上，另一端连接用于安装线扫旁轴光源的安装架59。机座50上还配置有角度刻度盘。
运动平台7包含X轴运动单元、Y轴运动单元和θ轴运动单元，所述X轴运动单元包含X轴大理石底座、X轴直线导轨、X轴连接板和控制X轴连接板运动的X轴直线电机，X轴直线导轨和X轴直线电机安装于X轴大理石底座上，X轴连接板置于X轴直线导轨上，X轴直线电机与X轴连接板驱动连接，从而控制X轴连接板沿X轴直线导轨运动；所述Y轴运动单元包含Y轴大理石底座、Y轴直线导轨、Y轴连接板和控制Y轴连接板运动的Y轴直线电机，Y轴直线导轨和Y轴直线电机安装于Y轴大理石底座上，Y轴连接板置于Y轴直线导轨上，Y轴直线电机与Y轴连接板驱动连接，从而控制Y轴连接板沿Y轴直线导轨运动；所述Y轴大理石底座连接于X轴连接板上；所述θ轴运动单元包含旋转马达和载台，载台安装于旋转马达上，旋转马达安装于Y轴连接板上。大理石底座的吸振性远远优于金属件，确保运动平台在高速运动时的平稳性及较小震荡，大理石底座不会有应力释放，较好满足导轨面平面度的指标。
线扫描相机1安装于Z轴向直线运动单元上，Z轴向直线运动单元包含Z轴向滑轨、Z轴向运动块、控制Z轴向运动块运动的Z轴向驱动单元，线扫描相机1安装于Z轴向运动块上。
首先需说明的是，一方面，因IC载板表面的阻焊层油墨种类、涂覆压平方式以及颜色差异，电路引脚表面镀金工艺的差异，同种单一线扫光源无法针对不同产品都可以取得后道工序所需要的质量较好的图像。
另一方面，不同的线扫光源放光方式的差异，光源自身尺寸以及固定位置和方式的差异性，不同的产品需要进行在线扫同轴光源和线扫旁轴光源之间切换。
还有，光源固定方式的不变性以及不同的操作员工差异，在光源切换的过程中会出现取像质量的差异，会带来后续缺陷识别参数不同不通用的问题。
具体应用时，线扫描相机1对运动平台7上的加工物体8进行取像，可变焦镜头2收集加工物体8反射的光线并进行聚焦，红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4分别提供加工物体被取像时必要的光线，光源角度调节机构一5和光源角度调节机构二6针对不同加工物体分别调节红色线扫旁轴光源3和蓝色线扫旁轴光源4，提供不同角度的光线。
红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4可安装于光源角度调节机构的安装架59上，Z轴向调节轴51下部的螺杆与机座50上的螺母旋配，螺杆转动实现整体上下升降运动，可以调节红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4的高度。伸缩气缸54的活塞杆55伸缩运动，使转动板58以铰接座转轴为转动中心转动，可以调节红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4的角度。红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4可分别进行30～75°之间的任意角度旋转调整。
运动平台7带动加工物体8沿X轴和Y轴方向移动以及θ轴转动。控制单元9控制运动平台7运动，并检测运动平台7的运动信息，根据运动信息发送取像信号至线扫描相机1，线扫描相机1根据接收到的取像信号对加工物体8进行取像。
不同材料对光的反射率不同，根据不同的材料表面对光的不同的反射程度以及角度分别调节红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4的角度，使得材料表面能够将更多的光线反射进线扫描相机1的CCD上，从而提高线扫描相机1的取像质量，便于缺陷识别；红色线扫旁轴光源3、蓝色线扫旁轴光源4根据载板产品表面材质对不同波长的光的反射率所决定，红色线扫旁轴光源3和蓝色线扫旁轴光源4一组光源能够应对IC载板行业所有的材料；调节角度根据大量的实验数据所选择，光源角度调节机构实现30°～75°调节可以使不同材料都可以反射较多的光进线扫描相机1，获取高质量的图像。
光源角度调节机构与线扫旁轴光源的工作方式使得同一台设备上可以同时具有多个光源，并且多个光源可以同时工作，避免不同的IC载板材料需要更换不同的线扫光源来取像，大大提高了工作效率以及操作人员的便携性。配置的角度刻度盘可以方便记录不同材料取像时线扫光源的角度，避免不同操作人员更换加工材料时出现的取像质量差异较大的问题。
综上所述，本发明设计独特，红色线扫旁轴光源、蓝色线扫旁轴光源可以兼容不同的镀金材料和镀金方式的IC载板，避免加工不同的IC载板需要更换不同的光源，从而提高生产效率。红色线扫旁轴光源、蓝色线扫旁轴光源提供加工物体被取像时必要的光线，针对不同加工物体提供不同角度的光线，光源角度调节机构实现30°～75°调节使不同材料都可以反射较多的光进线扫描相机，获取高质量的图像。更换IC载板种类时不需要切换光源，操作简易，可以降低操作员工的要求；更换IC载板后取像质量可以得到保障，提高生产的产品质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (7)

1.用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：包含用于装载驱动加工物体移动的运动平台(7)、用于对加工物体取像的线扫描相机(1)、用于收集加工物体反射光线并聚焦的可变焦镜头(2)、红色线扫旁轴光源(3)、蓝色线扫旁轴光源(4)、光源角度调节机构一(5)以及光源角度调节机构二(6)，运动平台(7)上方左右侧布置光源角度调节机构一(5)与光源角度调节机构二(6)，光源角度调节机构一(5)上安装红色线扫旁轴光源(3)，光源角度调节机构二(6)上安装蓝色线扫旁轴光源(4)，线扫描相机(1)位于运动平台(7)中间位置正上方并高于红色线扫旁轴光源(3)和蓝色线扫旁轴光源(4)，线扫描相机(1)上安装可变焦镜头(2)，可变焦镜头(2)朝向运动平台(7)上的加工物体。
2.根据权利要求1所述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：所述光源角度调节机构一和光源角度调节机构二结构相同，均包括机座(50)、Z轴向调节轴(51)、旋转筒(52)、伸缩气缸(54)以及转动板(58)，Z轴向调节轴(51)下部的螺杆与机座(50)上的螺母相旋配，Z轴向调节轴(51)顶端安装有轴承(53)，旋转筒(52)为中空结构，其内径与轴承外圈配合，可自由旋转，旋转筒(52)上设有铰接座，转动板(58)的一端与铰接座相铰接，伸缩气缸(54)的缸座铰接于旋转筒(52)上，伸缩气缸(54)的活塞杆(55)与转动板(58)的另一端相铰接，转动板(58)上安装有支座(56)，悬臂(57)的一端安装于支座(56)上，另一端连接用于安装线扫旁轴光源的安装架(59)。
3.根据权利要求2所述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：所述机座(50)上配置有角度刻度盘。
4.根据权利要求2所述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：所述轴承(53)为轴向推力轴承。
5.根据权利要求1所述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：所述运动平台(7)包含X轴运动单元、Y轴运动单元和θ轴运动单元，所述X轴运动单元包含X轴大理石底座、X轴直线导轨、X轴连接板和控制X轴连接板运动的X轴直线电机，X轴直线导轨和X轴直线电机安装于X轴大理石底座上，X轴连接板置于X轴直线导轨上，X轴直线电机与X轴连接板驱动连接，从而控制X轴连接板沿X轴直线导轨运动；所述Y轴运动单元包含Y轴大理石底座、Y轴直线导轨、Y轴连接板和控制Y轴连接板运动的Y轴直线电机，Y轴直线导轨和Y轴直线电机安装于Y轴大理石底座上，Y轴连接板置于Y轴直线导轨上，Y轴直线电机与Y轴连接板驱动连接，从而控制Y轴连接板沿Y轴直线导轨运动；所述Y轴大理石底座连接于X轴连接板上；所述θ轴运动单元包含旋转马达和载台，载台安装于旋转马达上，旋转马达安装于Y轴连接板上。
6.根据权利要求1所述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：所述线扫描相机(1)安装于Z轴向直线运动单元上。
7.根据权利要求6所述的用于不同产品灰度值识别的线扫光源装置，其特征在于：所述Z轴向直线运动单元包含Z轴向滑轨、Z轴向运动块、控制Z轴向运动块运动的Z轴向驱动单元，线扫描相机(1)安装于Z轴向运动块上。
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