CN113219765A - 一种光学成像系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及光学检测的技术领域，尤其是涉及一种光学成像系统，包括支架，支架设有下罩体和拍摄装置，拍摄装置包括光源装置、激光发射器和多个成像组件；每一个成像组件均包括镜筒、相机和反射镜组；多个反射镜组分别以不同角度安装于支架；其中一个反射镜组的入光端所在平面的法线与激光发射器的激光发射路线所在直线呈一定角度。本申请有益效果1、通过设置多个成像组件，同步对被测物进行多个视角的拍摄成像，提高了检测效率，加快了对大批量的被测物进行外观检测的速度。2、通过设置激光发射器，让成像组件拍摄每一个被测物时，均能实现自动对焦，提高图像的清晰度，减少图像中的细节丢失。

Description

一种光学成像系统
技术领域
本申请涉及光学检测的技术领域，尤其是涉及一种光学成像系统。
背景技术
半导体芯片指的是在常温下，其导电性能介于导体与绝缘体之间的电子元器件。在半导体芯片的制造过程中，需要让半导体芯片作为被测物进行外观检测。检测的其中一个方式是通过拍摄装置对半导体芯片进行摄取成像，在生成的图像中处理和分析被测物的特征，以得到被测物的细节。
为了尽可能多地获取到被测物的细节，需要对被测物进行多个视角的拍摄，常规的方式是对被测物以多角度逐一进行拍摄，但随着需要检测的被测物的数量呈倍数增长，采用常规的方式时，每一个被测物所花费的检测时间呈倍数增加。
针对上述相关技术，申请人认为目前被测物的外观检测存在效率低下的缺陷。
发明内容
为了提高被测物进行外观检测时效率，本申请提供一种光学成像系统。
本申请采用如下的技术方案：一种光学成像系统，包括支架，所述支架设有下罩体和拍摄装置，所述拍摄装置包括光源装置、激光发射器和多个成像组件，所述光源装置安装于下罩体内；每一个成像组件均包括镜筒、用于安装于镜筒的出光端的相机和用于将光线反射进入镜筒的入光端的反射镜组；多个反射镜组分别以不同角度安装于支架，每一个反射镜组的入光端均与下罩体的内壁连通，其中一个反射镜组位于下罩体的上端；所述其中一个反射镜组的入光端所在平面的法线与激光发射器的激光发射路线所在直线呈一定角度。
通过采用上述方案，设置多个成像组件，同步对被测物进行多个视角的拍摄成像，提高了检测效率，加快了对大批量的被测物进行外观检测的速度。通过设置激光发射器和相机配合，捕捉激光点的偏移值，结合激光发射器的设置角度值计算出被测物的高度差值，相机依据高度差值进行对焦调整，让成像组件拍摄每一个被测物时，均能实现自动对焦，提高图像的清晰度，减少图像中的细节丢失。通过设置反射镜组，其利用光反射的原理，在保证每一个成像组件中的相机可以捕捉到清晰的图像的前提下，让成像组件的镜筒可以呈平躺的姿态安装设置于支架，降低了整体的重心，减轻外接驱动装置的负担，提高了整体的运动性，在移动过程中更加灵活。
优选的，所述光源装置包括自上至下依次安装于下罩体的高角度光源、中角度光源和低角度光源。
通过采用上述方案，满足多个成像组件的打光需求。
优选的，所述下罩体的内壁的截面形状为倒弧形，所述下罩体的内壁设有反光层，罩体的内侧壁设有用于安装中角度光源的环状板，所述中角度光源采用若干个球面灯，若干个球面灯均排列安装于环状板的上端，若干个球面灯均朝向于反光层。
通过采用上述方案，实现被测物能够被均匀打亮。
优选的，多个成像组件包括侧视成像组件和俯视成像组件，所述侧视成像组件的反射镜组为左反射棱镜，所述俯视成像组件的反射镜组为上反射棱镜；所述上反射棱镜的入光端和左反射棱镜的入光端均与下罩体的内壁连通，所述上反射棱镜安装于下罩体的上端，所述左反射棱镜相邻安装于上反射棱镜的第一侧面；所述上反射棱镜的入光端所在平面的法线与激光发射器的激光发射路线所在直线呈一定角度。
通过采用上述方案，对被测物实现侧视角度的图像拍摄以及实现俯视角度的图像拍摄，通过增加拍摄的角度从而增加图像素材，提高检测精度。
优选的，多个成像组件包括正视成像组件，所述正视成像组件的反射镜组包括一次反射棱镜和二次反射镜；所述一次反射棱镜的入光端与下罩体的内壁连通，所述一次反射棱镜相邻安装于上反射棱镜的第二侧面，所述二次反射镜设置在从一次反射棱镜到正视成像组件的镜筒的光路上。
通过采用上述方案，对被测物实现正视角度的拍摄，进而通过增加拍摄的角度从而增加图像素材，提高检测精度。通过正视成像组件采用二次反射，在镜筒焦距相同的情况下，正视成像的图像会更加靠前，从而加强图像的精细程度。
优选的，所述支架设有用于安装多个镜筒的承托板，所述承托板设有用于供镜筒横向设置的多个第一通孔。
通过采用上述方案，让多个镜筒呈平躺的姿态安装设置于支架，降低光学系统的重心，提高支架运动时多个镜筒的连接稳定性。
优选的，所述承托板还设有用于供其中一个镜筒倾斜设置的第二通孔。
通过采用上述方案，这样设置让其中一个镜筒能够倾斜地安装固定于支架。
优选的，所述支架设有安装槽。
通过采用上述方案，在加工连接时可以有空间进行避让。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、通过设置多个成像组件，同步对被测物进行多个视角的拍摄成像，提高了检测效率，加快了对大批量的被测物进行外观检测的速度。
2、通过激光发射器呈一定角度倾斜设置，激光发射器发出的激光照射在被测物的表面，由于每一个被测物的表面并不是完全的平整，通过相机捕捉激光点的偏移值，结合激光发射器的设置角度值计算出被测物的高度差值，相机依据高度差值进行对焦调整，让成像组件拍摄每一个被测物时，均能实现自动对焦，提高图像的清晰度，减少图像中的细节丢失。
3、通过设置反射镜组，其利用光反射的原理，在保证每一个成像组件中的相机可以捕捉到清晰的图像的前提下，让成像组件的镜筒可以呈平躺的姿态安装设置于支架，降低了整体的重心，减轻外接驱动装置的负担，提高了整体的运动性，在移动过程中更加灵活。
4、通过将光源装置设置成多个角度的光源，满足多个成像组件的打光需求；由于被测物的表面并不规则，设置多个角度的光源确保将光线发射至被测物的每一个面进行光反射，进而确保对应成像组件的相机能够聚集光线成像，增加成像后的图像所捕捉的细节。
附图说明
图1为本申请的结构示意图。
图2为本申请所述激光发射器配合相机测高度差值的原理图。
图3为本申请忽略镜筒和相机的结构示意图。
图4为本申请的剖视图。
图5为图4中A的放大结构示意图。
附图标记：1、支架；2、下罩体；3、激光发射器；4、镜筒；5、相机；6、高角度光源；7、中角度光源；8、低角度光源；9、环状板；10、球面灯；11、侧视成像组件；12、左反射棱镜；13、俯视成像组件；14、上反射棱镜；15、正视成像组件；16、一次反射棱镜；17、二次反射镜；18、承托板；19、第一通孔；20、第二通孔；21、安装槽；22、避让槽。
具体实施方式
以下结合附图对本申请作进一步详细说明。
参照图1，一种光学成像系统，包括支架1，支架1设有下罩体2和拍摄装置，拍摄装置包括光源装置、激光发射器3和多个成像组件，光源装置安装于下罩体2内；每一个成像组件均包括镜筒4、用于安装于镜筒4的出光端的相机5和用于将光线反射进入镜筒4的入光端的反射镜组；多个反射镜组分别以不同角度安装于支架1，每一个反射镜组的入光端均与下罩体2的内壁连通，其中一个反射镜组位于下罩体2的上端；其中一个反射镜组的入光端所在平面的法线与激光发射器3的激光发射路线所在直线呈一定角度。
相比于常规的逐一以多角度对被测物进行拍摄的方式，本申请设置多个成像组件，同步对被测物进行多个视角的拍摄成像，提高了检测效率，加快了对大批量的被测物进行外观检测的速度。
多个成像组件可以拍摄出被测物多个视角的图像，具体地，多个成像组件包括侧视成像组件11和俯视成像组件13，侧视成像组件11的反射镜组为左反射棱镜12，俯视成像组件 13的反射镜组为上反射棱镜14；
上反射棱镜14的入光端和左反射棱镜12的入光端均与下罩体2的内壁连通，上反射棱镜14安装于下罩体2的上端，左反射棱镜12相邻安装于上反射棱镜14的第一侧面，左反射棱镜12倾斜设置；
上反射棱镜14的入光端所在平面的法线与激光发射器3的激光发射路线所在直线呈一定角度。从而让上反射棱镜14所对应的反射镜组作为接收激光点的反射镜组，设置侧视成像组件11对被测物进行侧视角度的图像拍摄，设置俯视成像组件13对被测物实现进行俯视角度的图像拍摄。通过增加拍摄的视角从而增加图像素材，提高检测精度。
每一个成像组件的成像原理为：光线经由反射镜组进行反射，光线通过反射实现光路调整，光路调整后的光线从镜筒4的入光端进入镜筒4，并从镜筒4的出光端射出，让安装于镜筒4的出光端的相机5聚集光线，通过相机5内的感光元件进行感光，实现成像的效果。
本实施例中，多个成像组件包括正视成像组件15，正视成像组件15的反射镜组包括一次反射棱镜16和二次反射镜17；一次反射棱镜16的入光端与下罩体2的内壁连通，一次反射棱镜16相邻安装于上反射棱镜14的第二侧面，一次反射棱镜16倾斜设置，二次反射镜17设置在从一次反射棱镜16到正视成像组件15的镜筒4的光路上。
通过设置正视成像组件15对被测物实现正视角度的图像拍摄，进而通过增加拍摄的视角从而增加图像素材，提高检测精度。正视角度具体为被测物的前端面。正视成像组件15 的工作原理：由于正视成像组件15的镜筒4和相机5安装位置固定，通过光线依次在一次反射棱镜16和二次反射镜17进行反射，利用二次反射的方式实现调整光路的功能，让反射后的光线顺利进入到正视成像组件15的镜筒4内，并从正视成像组件15的镜筒4的出光端射出，让安装于正视成像组件15的镜筒4的出光端的相机5聚集光线，通过相机5内的感光元件进行感光，实现成像的效果。另外，在镜筒4焦距相同的情况下，正视成像的图像会更加靠前，从而加强图像的精细程度。
具体地，每一个成像组件的相机5包括但不限于采用工业相机，如CCD相机(CCD全称Charge Coupled Device)；每一个成像组件的镜筒4包括但不限于采用远心镜筒4。
本实施例中，通过激光发射器3配合俯视成像组件13，对被测物的外表面进行测高差值，提高了检测精度。具体地，通过激光发射器3呈一定角度倾斜设置，激光发射器3发出的激光照射在被测物的表面，由于每一个被测物的表面并不是完全的平整，通过相机5捕捉激光斑点的偏移值，结合激光发射器3的设置角度值计算出被测物的高度差值，作为其中一种实施方式，上述的实施步骤具体为：参照图2，激光发射器3发出光线照射到基准面，上反射棱镜14所捕捉的从基准面反射出来的激光点即为基准光斑位置x。接着，在检测被测物时，激光发射器向被测物的被测物发出激光，若上反射棱镜14所捕捉的现光斑位置y与基准光斑位置x不一致，即为发生偏移，则基准光斑位置x和现光斑位置y存在位置偏差长度值c＝|y-x|，基于上反射棱镜14的入光端所在平面的法线与激光发射器3的激光发射路线所在直线呈一定角度，角度称为α，角度α的数值范围为10°-50°。即可通过三角函数计算出被测物的端面上存在的高度差值
Figure RE-GDA0003061703330000051
相机5依据高度差值h进行对焦调整，让成像组件拍摄每一个被测物时，均能实现自动对焦，提高图像的清晰度，减少图像中的细节丢失。测出高度差值的计算方法并不限于上述步骤，计算方法通过常规的计算机或者常规的控制器如PLC、高集成式控制器运行实现，相机与计算机或者控制器通信连接。
本实施例中，通过每一个成像组件分别设置对应的反射镜组，其利用光反射的原理，在保证每一个成像组件中的相机5可以捕捉到清晰的图像的前提下，让成像组件的镜筒4可以呈平躺的姿态安装设置于支架1，降低了整体的重心，减轻外接驱动装置的负担，提高了整体的运动性，在移动过程中更加灵活。
参照图3，为了满足多个镜筒4的安装固定，支架1设有用于安装多个镜筒4的承托板 18，承托板18设有用于供镜筒4横向设置的多个第一通孔19。这样设置让侧视成像组件11 的镜筒4和俯视成像组件13的镜筒4能够实现平躺地安装固定。承托板18还设有用于供其中一个镜筒4倾斜设置的第二通孔20。其中一个镜筒4具体为正视成像组件15的镜筒4，这样设置让正视成像组件15能够倾斜地安装固定，配合正视成像组件15的反射镜组的二次反射功能，提高图像的清晰度。
由于被测物的表面并不规则，在多个成像组件拍摄过程中，会存在某一个或者几个成像组件所对应拍摄的被测物的某些角度的端面亮度不足的问题。本实施例中，通过将光源装置设置成多个角度的光源，满足多个成像组件的打光需求；具体地，参照图4和图5，光源装置包括自上至下依次安装于下罩体2的高角度光源6、中角度光源7和低角度光源8。
其中，高角度光源6的数量为两个，两个高角度光源6分别设置于其中一个反射镜组的外侧，每一个高角度光源6均采用灯矩阵，灯矩阵包括但不限于排列安装有若干个第一LED灯。采用灯矩阵的形式提高了光源的发光亮度，两个高角度光源6主要作为一个以自上往下的近似垂直光线的光源，用以照亮被测物的外表面，减少被测物没有被照到的面积，作为其中一个实施方式，每一个灯矩阵呈一定角度倾斜设置，以适应被测物不规则的外表面，每一个灯矩阵的一定角度具体为灯矩阵所在直线与水平线的夹角30°-40°。
而中角度光源7主要保证被测物能够被均匀打亮，下罩体2的内壁的截面形状为倒弧形，下罩体2的内壁设有反光层，罩体的内侧壁设有用于安装中角度光源7的环状板9，中角度光源7包括但不限于采用若干个球面灯10，球面灯10包括但不限于采用第二LED 灯，若干个球面灯10均排列安装于环状板9的上端，若干个球面灯10均朝向于反光层。具体地，反光层进行漆白处理，这样设置，使得球面灯10发出的光线通过反光层实现漫反射，可以打亮被测物上不规则的表面，使得被测物被均匀打亮。
低角度光源8采用安装于下罩体2的开口处的灯圈，灯圈包括但不限于若干个第三LED灯。灯圈的若干个第三LED灯均呈一定角度倾斜设置，每一个第三LED灯的一定角度具体为第三LED灯所在直线与水平线的夹角30°-40°。这样设置起到补充提亮和消除位于被测物不规则的例如内凹的表面。上述高角度光源6、中角度光源7和低角度光源8在补足亮度的同时，保证让被测物实现无影的效果。具体地，LED灯具有环保耐用的作用。
本实施例中，支架1设有安装槽21。这样设置方便支架1与外界的驱动机构或者位移机构进行加工连接。具体地，支架1还设有避让槽22，这样可以提高支架1在加工连接时提供空间进行避让。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光学成像系统，包括支架(1)，所述支架(1)设有下罩体(2)和拍摄装置，其特征在于：所述拍摄装置包括光源装置、激光发射器(3)和多个成像组件，所述光源装置安装于下罩体(2)内；每一个成像组件均包括镜筒(4)、用于安装于镜筒(4)的出光端的相机(5)和用于将光线反射进入镜筒(4)的入光端的反射镜组；多个反射镜组分别以不同角度安装于支架(1)，每一个反射镜组的入光端均与下罩体(2)的内壁连通，其中一个反射镜组位于下罩体(2)的上端；所述其中一个反射镜组的入光端所在平面的法线与激光发射器(3)的激光发射路线所在直线呈一定角度。
2.根据权利要求1所述的一种光学成像系统，其特征在于：所述光源装置包括自上至下依次安装于下罩体(2)的高角度光源(6)、中角度光源(7)和低角度光源(8)。
3.根据权利要求2所述的一种光学成像系统，其特征在于：所述下罩体(2)的内壁的截面形状为倒弧形，所述下罩体(2)的内壁设有反光层，罩体的内侧壁设有用于安装中角度光源(7)的环状板(9)，所述中角度光源(7)采用若干个球面灯(10)，若干个球面灯(10)均排列安装于环状板(9)的上端，若干个球面灯(10)均朝向于反光层。
4.根据权利要求1所述的一种光学成像系统，其特征在于：多个成像组件包括侧视成像组件(11)和俯视成像组件(13)，所述侧视成像组件(11)的反射镜组为左反射棱镜(12)，所述俯视成像组件(13)的反射镜组为上反射棱镜(14)；所述上反射棱镜(14)的入光端和左反射棱镜(12)的入光端均与下罩体(2)的内壁连通，所述上反射棱镜(14)安装于下罩体(2)的上端，所述左反射棱镜(12)相邻安装于上反射棱镜(14)的第一侧面；所述上反射棱镜(14)的入光端所在平面的法线与激光发射器(3)的激光发射路线所在直线呈一定角度。
5.根据权利要求1所述的一种光学成像系统，其特征在于：多个成像组件包括正视成像组件(15)，所述正视成像组件(15)的反射镜组包括一次反射棱镜(16)和二次反射镜(17)；所述一次反射棱镜(16)的入光端与下罩体(2)的内壁连通，所述一次反射棱镜(16)相邻安装于上反射棱镜(14)的第二侧面，所述二次反射镜(17)设置在从一次反射棱镜(16)到正视成像组件(15)的镜筒(4)的光路上。
6.根据权利要求1所述的一种光学成像系统，其特征在于：所述支架(1)设有用于安装多个镜筒(4)的承托板(18)，所述承托板(18)设有用于供镜筒(4)横向设置的多个第一通孔(19)。
7.根据权利要求1所述的一种光学成像系统，其特征在于：所述承托板(18)还设有用于供其中一个镜筒(4)倾斜设置的第二通孔(20)。
8.根据权利要求1所述的一种光学成像系统，其特征在于：所述支架(1)设有安装槽(21)。
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