CN112730453B - 一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，包括测试件运送模块、检测区域、测试件抓取装置、位于测试件运送模块下方的图像采集模块和直线及旋转运动模块，测试件运送模块用于输送测试件；检测区域靠近测试件运送模块设置；测试件抓取装置用于将测试件从测试件运送模块中抓取并送到检测区域；图像采集模块设置在直线及旋转运动模块上，图像采集模块包括光源、反射镜单元和用于采集测试件的针脚侧部图像的拍摄装置，光源的出射光束倾斜照向位于检测区域上的测试件上的针脚侧部，出射光束经针脚侧部反射后经反射镜单元进入拍摄装置。该检测装置具有针脚图像清晰直观，检查结果准确度高，检测速度快、装置结构紧凑等优点。

Description

一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置

技术领域

本发明属于电子器件针脚的自动化检测技术领域，尤其涉及一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置。

背景技术

在电子制造领域，多引脚元件如电脑主板的内存插槽、PCI插槽等，其针脚多且细、密，插装到电路板过程中，容易出现弯脚等插装不良，由于针脚多且密集，电路板焊接后返修难度大，因此在进行电路板焊接之前，有必要对元件针脚的出脚情况进行视觉检查。目前主要依靠人工进行针脚检查，电路板插装元件后针脚检查要从板底查看，人工检查非常不方便；此外由于元件针脚很多，人工检查效率低、容易因疲劳引发误判。现有技术中，也有将表面贴装生产线常用的在线式自动光学检测装置用于电路板底部检测。一般是将光源、图像采集装置以及运动模块安装到电路板传输轨道底部；在电路板底部，红绿蓝三色光源从侧面照射针脚根部，彩色相机从针脚底部的垂直方向拍照，针脚不同的彩色图像模式对应针脚不同的出脚状态，图像分析软件根据彩色图像信息判断针脚的出脚情况。(刘恋.AOI的检测原理及技术应用[J].电子元器件资讯,2009,(4):61-63.)该检测方式从针脚末端方向拍照，获取的是针脚末端方向的图像，因此只能通过针脚末端图像的彩色分布间接判断针脚的出脚情况，无法直观判断针脚长度；此外对于内存插槽这些细针脚元件，由于引脚末端面积小，图像中针脚的像素较少，容易引发误判漏判。

此外，中国公开专利“针脚检测方法、装置及系统(CN111208147A)”中，通过光源照射电子器件中垂直向上放置的若干针脚；通过设于所述针脚斜上方且与所述光源相对设置的所述拍摄装置对所述若干针脚进行拍摄，并与预设针脚的阈值进行对比，从而将不良针脚快速检测出来。此类方法由于光源、待检测针脚、拍摄装置较为分散，使得检测空间不能充分利用，装置结构不紧凑。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置。

本发明目的通过至少以下技术方案之一实现。

一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，包括测试件运送模块、检测区域、位于所述测试件运送模块上方的测试件抓取装置、位于所述测试件运送模块下方的图像采集模块和直线及旋转运动模块，

测试件运送模块用于输送测试件；

所述检测区域靠近所述测试件运送模块设置；

所述测试件抓取装置用于将所述测试件从所述测试件运送模块中抓取并送到所述检测区域；

所述图像采集模块设置在直线及旋转运动模块上，所述图像采集模块包括光源、反射镜单元和用于采集测试件的针脚侧面图像的拍摄装置，所述光源的出射光束倾斜照向位于所述检测区域上的所述测试件上的针脚根部，出射光束经所述针脚侧部反射后经所述反射镜单元进入所述拍摄装置；

所述直线及旋转运动模块包括可带动所述图像采集模块在X方向上移动的第一移动机构、设置在所述第一移动机构上且可带动所述图像采集模块在Y方向上移动的第二移动机构以及设置在所述第二移动机构上且可以带动所述图像采集模块绕Z轴旋转的旋转机构。

进一步地，所述图像采集模块的反射镜单元包括第一反射镜和第二反射镜，所述针脚侧面反射的出射光束经所述第一反射镜反射至所述第二反射镜，所述第二反射镜将所述出射光束折射进所述拍摄装置。

进一步地，所述测试件运送模块包括输入单元和输出单元，所述检测区域位于所述输入单元和所述输出单元之间。

进一步地，所述测试件抓取装置包括第一安装底板、第一直线滑轨、第一滑块、第一驱动电机和测试件抓取单元，

所述第一直线滑轨固定设置在第一安装底板上，所述第一滑块由所述第一驱动电机驱动滑动设置在所述第一直线滑轨上，所述测试件吸取件与所述第一滑块固定连接，所述测试件吸取件用于抓取测试件并可在所述第一滑块的带动下沿着所述测试件运送模块的运动方向移动。

进一步地，所述第一滑块和所述测试件抓取单元均设置有两个，每个所述第一滑块上相应设置有一个所述测试件抓取单元。

进一步地，所述旋转机构包括第五电机，所述图像采集模块与所述第五电机的输出轴连接以在其驱动下进行转动。

进一步地，所述第一移动机构包括第二安装底板、设置在第二安装底板上的第二电机和由所述第二电机驱动而沿X方向滑动的第二滑块，所述第二移动机构与所述第二滑块固定连接。

进一步地，所述第二移动机构包括与所述第二滑块固定连接的移动架、固定设置在所述移动架上的第三直线滑轨、滑动设置在所述第三直线滑轨上的第三滑块和驱动所述第三滑块在所述第三直线滑轨上沿Y方向移动的第三电机，所述旋转机构设置在所述第三滑块上。

进一步地，在所述第二移动机构和所述旋转机构之间还设置有检测升降机构，所述检测升降机构与所述第三滑块固定连接以随着所述第三滑块在Y方向移动，所述旋转机构固定在所述检测升降机构上以在所述检测升降机构的驱动在沿Z方向移动。

进一步地，所述检测升降机构包括固定于所述第三滑块上的检测台支架、固定设置在所述检测台支架上的第四直线滑轨、滑动设置在所述第四直线滑轨上的第四滑块和驱动所述第四滑块在所述第四直线滑轨上沿Z方向移动的第四电机，所述旋转机构固定在所述第四滑块。

本发明与现有发明相比，能够实现的有益效果至少如下：

(1)本视觉检测装置运用图像采集模块发射/传导光线，避免了现有技术中需要在线路板上方再安装相机装置的问题，节约了检测装置空间，使结构更加紧凑。

(2)本视觉检测装置采集收针脚根部的侧面图像而非现有技术中底部针头图像，使得采集到的针脚图像清晰直观，且具有长度信息，适合用于细针脚元件，且检查结果准确度高。

(3)该检测装置具有针脚图像清晰直观，检查结果准确度高，检测速度快、装置结构紧凑等优点，可用在电路板组装生产线上实时检测元件插装后针脚是否出现不出脚、出脚过长或过短等不良。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的检测装置的三维结构示意图。

图2是本发明实施例提供的图像采集模块结构示意图。

图3是本发明实施例提供的检测盒示意图。

图4是本发明实施例提供的检测装置正视图。

图5是本发明实施例提供的检测装置左视图。

图6是本发明实施例提供的检测模块检测装置局部结构视图。

图7是本发明实施例中第一滑轨和第一滑块的连接示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二””等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

本实施例提供的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，用于元件组装到电路板后，从电路板底部采集元件针脚的侧面图像，且后续可基于现有的图像处理技术，测量针脚长度等参数，判断针脚出脚是否合格。包括测试件运送模块、检测区域、位于测试件运送模块上方的测试件抓取装置、位于测试件运送模块下方的图像采集模块和直线及旋转运动模块。

测试件运送模块用于运送待检测的测试件12，并且输送完成检测后的测试件12，本实施例中输送的是PCB板。包括输入单元和输出单元，且检测区域位于输入单元和输出单元之间。具体的，输入单元和输出单元均包括输送架以及位于输送架两侧的传送带，输送架中间是空的以免损伤针脚，PCB板的两侧分别放在两侧的传送带以在传送带的传送下往检测区域方向移动(待检测)或往远离检测区域的方向移动(已检测完毕)。

检测区域包括中空的检测支架，待检测的测试件12的两侧相应放置于检测支架的两侧或者仍由测试件抓取装置抓取住测试件，图像采集模块中的光源4从斜下方照向放置于检测支架上的测试件12的针脚根部。

测试件抓取装置用于将测试件从输入单元的传送带上抓取并送到检测区域上,待测试件在检测区域经图像采集模块采集完信息后，测试件抓取装置将检测后的测试件送到输出单元的传送带上。请参阅图7，测试件抓取装置包括第一安装底板，第一安装底板上设置有第一直线滑轨8、滑动设置在第一直线滑轨8上的第一滑块25、两个皮带轮和沿X方向布设在两个带轮上的同步带27，第一直线滑轨8上滑动设置有第一滑块，第一直线滑轨8右侧后方装有电机支架，电机支架上固定有第一电机9，第一电机9的输出端穿过第一安装底板与其中一个带轮连接，第一滑块固定在同步带上。第一电机9启动，带动同步带运动，从而带动第一滑块在X方向上运动。第一电机9正反转，从而带动第一滑块在X方向上做往复运动。

第一滑块25上固定设置有测试件抓取单元。具体的，测试件抓取单元包括可上下调节测试件吸取件11高度的升降机10、第一安装板和测试件吸取件11，升降机10固定在第一滑块上，第一安装板固定在升降机10上，测试件吸取件11固定安装在第一安装板。第一滑块在的第一电机9的驱动下进行左右(图示方向)移动，第一安装板在升降机10的带动下进行上下移动，从而带动测试件吸取件11进行上下移动，测试件吸取件11的吸取端位于输送架上方以抓取位于下方的PCB板至检测区域。本实施例中，第一电机9为伺服电机，升降机为气缸，测试件吸取件11为真空吸嘴11。在另一实施例中，第一滑块有两个，测试件抓取单元也相应设置有两个，每个第一滑块上设置有一个测试件抓取单元。如此设置，使得其中一个测试件抓取单元送走已检测完毕的测试件时，另一个测试件抓取单元可将后一个待检测的测试件送至检测区域，减少了两个测试件检测时间的间距，有效提高检测效率。

由于PCB板尺寸不一，且针脚切削角度不同，因此，通过设置直线及旋转运动模块来使图像采集模块根据针脚分布位置调整光源发射及摄像装置方位。直线及旋转运动模块包括可带动图像采集模块在X方向上移动的第一移动机构、设置在第一移动机构上且可带动图像采集模块在Y方向上移动的第二移动机构以及设置在第二移动机构上且可以带动图像采集模块绕Z轴旋转的旋转机构。

直线及旋转运动模块包括可带动图像采集模块在X方向(即图示的左右方向)上移动的第一移动机构、设置在第一移动机构上且可带动图像采集模块在Y方向上移动的第二移动机构以及设置在第二移动机构上且可以带动图像采集模块绕Z轴旋转的旋转机构，图像采集模块设置在旋转机构上。

第一移动机构第一移动机构包括第一移动机构包括第二安装底板17、设置在第二安装底板17上的第二电机19和由第二电机19驱动而沿X方向滑动的第二滑块，第二移动机构与第二滑块固定连接。本实施例中，第二电机19为伺服电机。具体的，第二电机19的输出轴与丝杆连接，丝杆的长度方向沿X方向布设，第二滑块设置在丝杆上，第二电机19启动后即可带动第二滑块左右移动，第二移动机构随着第二滑块的移动而移动。第一移动机构还包括两个第二直线滑轨18以及分别设置在两第二直线滑轨18上的导块，两个第二直线滑轨18固定设置在第二安装底板17上且分别位于丝杆的两侧，第二移动机构同时与两导块和第二滑块固定连接，如此设置，可以有效增强第二移动机构的连接稳定性以及运动稳定性。

第二移动机构包括与第二滑块固定连接的移动架、固定设置在移动架上的第三直线滑轨20、滑动设置在第三直线滑轨20上的第三滑块和驱动第三滑块在第三直线滑轨20上沿Y方向移动的第三电机16。本实施例中，第三电机16为伺服电机。具体的，移动架的长度方向与第二直线滑轨18的长度方向相互垂直，移动架的中部与第二滑块固定连接，两侧分别与两导块固定连接，两导块可以对移动架的移动起支撑和导向作用。在移动架的左侧上沿高度方向设置有两第三直线滑轨20，两第三直线滑轨20的长度方向与移动架的长度方向一致，两第三直线滑轨20上均滑动设置有第三滑块，移动架的右侧固定有电机支架，电机支架上固定有用于驱动第三滑块的第三电机16，第三电机输出轴与一传送带连接，传送带将电机输出轴与丝杆长度方向相连，丝杆的长度方向沿Y方向布设，第三滑块设置在丝杆上，第三电机16启动后即可带动第三滑块前后移动，第三直线滑轨上的第三滑块在第三电机16的驱动下沿Y方向(图示的前后方向)移动。

在第二移动机构和旋转机构之间还设置有检测升降机构，检测升降机构与第三滑块固定连接以随着第三滑块在Y方向移动，旋转机构固定在检测升降机构上以在检测升降机构的驱动在沿Z方向移动。检测升降机构包括固定于第三滑块上的检测台支架、设置在检测台支架上的第四直线滑轨23、滑动设置在第四直线滑轨23上的第四滑块和驱动第四滑块在第四直线滑轨23上沿Z方向移动的第四电机21，旋转机构固定在第四滑块，旋转机构包括第五电机14，图像采集模块与第五电机14的输出轴连接以在其驱动下进行转动。本实施例中，第四电机21和第五电机14均为伺服电机。具体的，检测台支架固定于第三滑块上，长度方向垂直于第二安装底板17，检测台支架的长度方向固定设置第四直线滑轨23，第四直线导轨23上滑动设置有第四滑块，在检测台支架上且位于第四直线滑轨23的下方固定安装有竖直支架15，竖直支架15上固定有用于驱动第四滑块移动的第四伺服电机21，竖直支架15上的第四滑块在第四伺服电机21的驱动下进行上下移动。第四滑块上装有一L型支架,L型支架的横板上固定设置有第五电机14，第五电机14的输出轴上固定设置有竖直板，图像采集模块固定安装在竖直板上，第五电机14工作，输出轴转动，带动竖直板绕Z方向转动，从而带动图像采集模块转动，从而可以对处于不同方向的针脚根部进行图像采集。

图像采集模块设置在直线及旋转运动模块中的旋转机构上。图像采集模块用于对电子器件的针脚信息进行采集，由于电子器件针脚密集，且每一针脚顶点面积小，因此光源需要有比较大的照射面积，且光线必须较强，才能使得检测较为准确，由于光源面积较大难以安装和布置，因此采用光源抵近照明，并且从侧面照射的方式适应针脚。图像采集模块包括光源4、反射镜单元和用于采集测试件的针脚根部图像的拍摄装置，光源4的出射光束倾斜照向位于检测区域上的测试件12上的针脚根部，出射光束经针脚侧面反射后经反射镜单元进入拍摄装置。反射镜单元包括第一反射镜5和第二反射镜24，针脚根部反射的出射光束经第一反射镜5反射至第二反射镜24，第二反射镜24将出射光束折射进拍摄装置。具体的，还包括检测盒13，光源4、反射镜单元均设置在检测盒13内，拍摄装置与检测盒的盒壁固定连接。本实施例中，如图2所示，光源4斜向上放置在检测盒13内部空间的顶端，在针脚检测过程中，光源用于从侧下方向针脚根部发射光束，光束照射至针脚根部，在其表面形成漫反射；反射镜单元安装于检测盒13内部，位邻光源，第一反射镜5和第二反射镜24与检测盒底面成一固定角度倾斜放置，第一反射镜5与检测盒底面的角度为60°，第二反射镜24与检测盒底面的角度为45°，用于改变漫反射回来的光路方向。针脚根部漫反射回来的光束经过第一反射镜5的反射、第二反射镜24的折射，从而改变光线传播方向，在检测盒的底部且位于第二反射镜24的出射方向上开设有一通孔，拍摄装置安装在与该通孔相对的检测盒的外壁上。经第二反射镜24折射的光束从该通孔进入拍摄装置并在拍摄装置中成像。

本实施例的图像采集模块中通过设置反射镜单元，反射镜单元接收针脚漫反射光线，并改变光线传播方向，使得光线进入相机。因为改变光纤传播方向，而避免了直接用相机接收漫反射光线，使得相机不需要在一定距离、一定角度摆放。这样做可增大检测空间的利用率。通过侧面光照与反射镜单元反射，接受针脚侧部图像，图像特征更为明显、清晰。

本实施例中，光源4包括两排LED灯，每排有4-6个。拍摄装置包括镜头6和相机7，相机通过卡簧与检测盒固定连接，镜头6设置在相机7上。光束经反射后沿直线进入相机7，镜头聚焦图像于相机图像芯片处，使得针脚根部图像在相机图像芯片处成像以便采集。采集后的元件针脚侧部图像经过传输电脑，进行图像分析。

本视觉检测装置在使用时，图像采集模块由旋转机构带动其旋转，并由第二直线滑轨18、第三直线滑轨20、第四直线滑轨23控制其在平行于检测区域范围的空间内的直线运动。直线及旋转运动模块将图像采集模块移动到PCB板底部任意位置，通过旋转运动，令图像采集模块从指定侧面对元件针脚进行拍照检查，后续拍摄装置即可将拍摄到的待检测图像发送至计算机处理系统以对图像进行处理。如计算机获取图像采集模块拍摄电子器件的若干针脚得到的待检测图像后，即可处理确定待检测图像中每一针脚长度信息；然后将每一针脚信息与对应的预设标准针脚信息进行对比；若任一针脚的长度以及倾斜的偏移量超出预设阈值，则确定针脚的检测结果为不良。若任一针脚的偏移量未超出预设阈值，则确定针脚的检测结果为良品。

本发明提供的视觉检测装置，通过光源照射电子器件中垂直向下放置的若干针脚；通过图像采集模块中的拍摄装置对若干针脚进行拍摄，使对电子器件的针脚拍摄完全，避免针脚过密所造成的遮挡；后续可以通过计算机处理系统获取拍摄装置拍摄到的待检测图像，进行处理对比以获得检测结果。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：包括测试件运送模块、检测区域、位于所述测试件运送模块上方的测试件抓取装置、位于所述测试件运送模块下方的图像采集模块和直线及旋转运动模块，

测试件运送模块用于输送测试件(12)；

所述检测区域靠近所述测试件运送模块设置且图像采集模块位于检测区域下方；

所述测试件抓取装置用于将所述测试件从所述测试件运送模块中抓取并送到所述检测区域；

所述图像采集模块设置在直线及旋转运动模块上，所述图像采集模块包括光源(4)、反射镜单元和用于采集测试件的针脚侧面图像的拍摄装置，所述光源(4)的出射光束用于倾斜照向位于所述检测区域上的所述测试件(12)上的针脚侧面，出射光束经所述针脚侧面反射后经所述反射镜单元进入所述拍摄装置；

所述直线及旋转运动模块包括可带动所述图像采集模块在X方向上移动的第一移动机构、设置在所述第一移动机构上且可带动所述图像采集模块在Y方向上移动的第二移动机构以及设置在所述第二移动机构上且可以带动所述图像采集模块绕Z轴旋转的旋转机构。

2.根据权利要求1所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述图像采集模块的反射镜单元包括第一反射镜(5)和第二反射镜(24)，所述针脚侧面反射的出射光束经所述第一反射镜(5)反射至所述第二反射镜(24)，所述第二反射镜(24)将所述出射光束折射进所述拍摄装置。

3.根据权利要求1所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述测试件运送模块包括输入单元和输出单元，所述检测区域位于所述输入单元和所述输出单元之间。

4.根据权利要求1所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述测试件抓取装置包括第一安装底板、第一直线滑轨(8)、第一滑块、第一电机(9)和测试件抓取单元，

所述第一直线滑轨(8)固定设置在第一安装底板上，所述第一滑块由所述第一电机(9)驱动滑动设置在所述第一直线滑轨(8)上，所述测试件吸取件(11)与所述第一滑块固定连接，所述测试件吸取件(11)用于抓取测试件并可在所述第一滑块的带动下沿着所述测试件运送模块的运动方向移动。

5.根据权利要求4所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述第一滑块和所述测试件抓取单元均设置有两个，每个所述第一滑块上相应设置有一个所述测试件抓取单元。

6.根据权利要求1所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述旋转机构包括第五电机(14)，所述图像采集模块与所述第五电机(14)的输出轴连接以在其驱动下进行转动。

7.根据权利要求1-6任一所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述第一移动机构包括第二安装底板(17)、设置在第二安装底板(17)上的第二电机(19)和由所述第二电机(19)驱动而沿X方向滑动的第二滑块，所述第二移动机构与所述第二滑块固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述第二移动机构包括与所述第二滑块固定连接的移动架、固定设置在所述移动架上的第三直线滑轨(20)、滑动设置在所述第三直线滑轨(20)上的第三滑块和驱动所述第三滑块在所述第三直线滑轨(20)上沿Y方向移动的第三电机(16)，所述旋转机构设置在所述第三滑块上。

9.根据权利要求8所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：在所述第二移动机构和所述旋转机构之间还设置有检测升降机构，所述检测升降机构与所述第三滑块固定连接以随着所述第三滑块在Y方向移动，所述旋转机构固定在所述检测升降机构上以在所述检测升降机构的驱动在沿Z方向移动。

10.根据权利要求9所述的一种多引脚元件针脚插装后底部视觉检测装置，其特征在于：所述检测升降机构包括固定于所述第三滑块上的检测台支架、固定设置在所述检测台支架上的第四直线滑轨(23)、滑动设置在所述第四直线滑轨(23)上的第四滑块和驱动所述第四滑块在所述第四直线滑轨(23)上沿Z方向移动的第四电机(21)，所述旋转机构固定在所述第四滑块。

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