CN113884502A - 基于线阵相机的载板检测及激光标记系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，包括高速运动模块、线阵成像模块、控制模块和激光标记模块；高速运动模块包括X向运动模块和Z向运动模块，X向运动模块用于根据预设的开始拍照信号触发线阵成像模块开始拍照并在移动过程中实时发送运动脉冲给线阵成像模块，Z向运动模块用于移动产品至相机焦点或激光标记焦点；线阵成像模块用于根据X向运动模块发送的运动脉冲拍摄整个载板产品的图像；控制模块用于接收并识别线阵成像模块传入的成像图片，检测图片中的载板缺陷位置并输出检测结果；激光标记模块用于根据检测结果进行激光标记。本发明解决了现有面阵相机与激光标记的生产流程难以满足效率及产品品质要求的问题。

Description

基于线阵相机的载板检测及激光标记系统和方法
技术领域
本发明属于IC载板加工领域，尤其涉及IC载板加工流程终检中，使用线阵相机进行高速拍照取像，进行视觉算法处理后进行激光标记的一种方法，具体为一种基于线阵相机的载板检测及激光标记系统和方法。
背景技术
在当前的工艺流程上，IC载板在制作过程中有一道名为终检的工艺流程，用以检测载板上每个UNIT里的缺陷标记，并通过激光标记的方式在其中进行标记处理，以防不良品流出。现有的加工方法是使用面阵相机多次移动进行拍摄图片，再将图片拼接成一个整体图片进行视觉处理，最后通过软件算法进行计算激光标记的位置。如公开号CN105372854B的中国专利于2016年3月2日公开的一种液晶模组屏检测设备，其利用工业面阵相机对被测液晶模组屏的点亮画面进行图像采集并将图像传输至工控机进行质量检测。然而，使用面阵相机多次移动取像效率低下，且最后多个位置拍照的图片拼接精度差，难以满足产品的供货需求及产品品质。
随着市场对IC载板的需求越来越多，且对于产品的良品流出率及产品要求也越来越高，现有终检流程中的检测方法难以满足工程应用需求，需要提供新的高效高精度检测方法。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于线阵相机的载板检测及激光标记系统和方法，以解决现有面阵相机与激光标记的生产流程难以满足效率及产品品质要求的问题。
根据本发明说明书的一方面，提供一种基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，包括高速运动模块、线阵成像模块、控制模块和激光标记模块；所述高速运动模块包括X向运动模块和Z向运动模块，所述X向运动模块用于根据预设的开始拍照信号触发线阵成像模块开始拍照并在移动过程中实时发送运动脉冲给线阵成像模块，所述Z向运动模块用于移动产品至相机焦点或激光标记焦点；所述线阵成像模块用于根据X向运动模块发送的运动脉冲拍摄整个载板产品的图像；所述控制模块用于接收并识别线阵成像模块传入的成像图片，检测图片中的载板缺陷位置并输出检测结果；所述激光标记模块用于根据检测结果进行激光标记。
上述技术方案中，利用Z向运动模块将载板移动至线阵成像模块的焦点，由X向运动模块触发线阵成像模块开始拍照，并在X向运动模块高速运动过程中，实时发送运动脉冲给线阵成像模块，线阵成像模块将每一个脉冲取的像收集并拼接成像，然后通过控制模块对成像图片进行视觉检测得到缺陷位置信息，由Z向运动模块将载板移动至激光标记模块的焦点处，然后由激光标记模块根据检测到的缺陷位置信息进行激光标记。
上述技术方案利用X向运动模块与线阵成像模块的配合，提高了载板产品终检流程的检测效率及检测精度，满足了对载板产品终检及激光标记流程的高效率、高品质的工程应用需求。
进一步地，所述X向运动模块内预设有开始拍照信号，当X向运动模块移动到预设位置时，会触发该开始拍照信号发送至线阵成像模块，使线阵成像模块在收到该信号后开始取像。
作为进一步的技术方案，所述线阵成像模块包括线阵相机和三个条形光源，所述线阵相机设置在平台正上方且垂直于水平面，三个所述条形光源以设定的位置和角度设置在平台上方。该技术方案可使光线更容易聚集在一起，使产品接触的光尽可能的多，提高相机的拍照质量。
作为进一步的技术方案，三个所述条形光源的设置方式进一步包括：第一、第二条形光源相对于线阵相机所在的垂直面对称设置在左右两侧，第三条形光源设置在平台上方右侧。
作为进一步的技术方案，所述第一、第二条形光源与垂直面的夹角为25°-35°；所述第三条形光源与水平面的夹角为70°-80°。
作为进一步的技术方案，所述第一、第二条形光源的高度低于第三条形光源的高度。
作为进一步的技术方案，所述线阵成像模块根据接收的运动脉冲的频率来调整取像频率，所述运动脉冲的频率越大，取像频率越高。所述X向运动模块的轴的运动速度与取像频率成正比的关系，轴的运动速度越快，轴发送给线阵成像模块的脉冲越频繁，取像频率也越高，轴的运动速度降低，发送给线阵成像模块的脉冲频率变小，取像频率也会随之降低。该技术方案中，每一个运动脉冲对应一个取像频率，使线阵成像模块的每一个行的图像的间距为固定距离，进而使输出成像的拼接图像为均匀不畸变的图像。
作为进一步的技术方案，所述线阵成像模块拍摄整个载板产品的图像，包括载板产品板边的二维码信息和板内Unit内的缺陷标记。
作为进一步的技术方案，所述控制模块进一步包括：基于获取的成像图片，通过MARK点进行粗定位，确定当前载板的角度及位置，根据当前载板的角度及位置绘制板内Unit的边缘线，随后对每个Unit进行缺陷检测，并将检测到的有缺陷的Unit的信息保存下来，如此反复直至完成所有Unit检测，将所有有缺陷的Unit信息汇总输出。
根据本发明说明书的一方面，提供一种基于线阵相机的载板检测及激光标记方法，采用所述的系统实现，所述方法包括：
将载板产品移动至线阵成像模块的焦点处；
触发线阵成像模块开始拍照；
根据实时运动脉冲进行取像并在结束拍照后输出整个载板产品的成像图片；
利用图像处理算法对获取的成像图片进行视觉识别，得到载板产品的缺陷Unit信息汇总；
基于获取的缺陷Unit信息汇总，通过软件坐标算法，将视觉输出的像素坐标转换成激光标记坐标，并将载板产品移动至激光焦点覆面下，在缺陷Unit内标记指定图形。
上述技术方案中，首先通过调整Z向运动模块使载板产品移动到线阵成像模块的交点处，然后控制X向运动模块移动，由于X向运动模块内预设有开始拍照信号，当X向运动模块移动到预设位置时，会触发该开始拍照信号发送至线阵成像模块，使线阵成像模块开始取像；X向运动模块在运动过程中实时发送轴的运动脉冲给线阵成像模块，线阵成像模块根据轴的运动脉冲频率调整其取像频率，最后对每个脉冲对应的取像图像进行拼接，输出最终的成像图片；控制模块对成像图片进行视觉处理和软件坐标变换，计算得到激光标记位置。
作为进一步的技术方案，利用图像处理算法对获取的成像图片进行视觉识别进一步包括：基于获取的成像图片，通过MARK点进行粗定位，确定当前载板的角度及位置，根据当前载板的角度及位置绘制板内Unit的边缘线，随后对每个Unit进行缺陷检测，并将检测到的有缺陷的Unit的信息保存下来，如此反复直至完成所有Unit检测，将所有有缺陷的Unit信息汇总输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
（1）本发明利用Z向运动模块将载板移动至线阵成像模块的焦点，由X向运动模块触发线阵成像模块开始拍照，并在X向运动模块高速运动过程中，实时发送运动脉冲给线阵成像模块，线阵成像模块将每一个脉冲取的像收集并拼接成像，然后通过控制模块对成像图片进行视觉检测得到缺陷位置信息，由Z向运动模块将载板移动至激光标记模块的焦点处，然后由激光标记模块根据检测到的缺陷位置信息进行激光标记，本发明提高了载板产品终检流程的检测效率及检测精度，满足了对载板产品终检及激光标记流程的高效率、高品质的工程应用需求。
（2）本发明利用线阵成像模块与高速X向运动模块相互配合，依据X向运动模块的运动脉冲频率调整线阵成像模块的取像频率，使取得的每一行的图像的间距为固定距离，并使得输出的拼接图像是均匀不畸变的图像，避免现有面阵相机存在的拼接精度差的问题，提高载板终检的检测精度。
（3）本发明每小时加工效率极高，且准确率达到99.8%，极大降低不良品出货，减少不良品所引起的生产耗材浪费。
附图说明
图1为根据本发明实施例的基于线阵相机的载板检测及激光标记系统的示意图。
图2为根据本发明实施例的基于线阵相机的载板检测及激光标记方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
本实施例提供一种基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，如图1所示。该系统包含高倍线阵成像模块、X向高速运动模块、Z向高速运动模块、吸附平台、激光标记系统和控制台，载板产品放置在吸附平台上。
其中高倍线阵成像模块用于快速精准的识别载板产品板边的二维码信息和板内Unit内的缺陷标记。它由3个条形光源和线阵相机组成，3个条形光源以特定的位置和角度安装。
作为一种实施方式，2个条形光源分别安装在吸附平台上高10毫米左右的左右2个区域，安装间距为200毫米左右，安装角度为30°左右，另一个条形光源安装在吸附平台上高300毫米的右侧，安装角度为75°左右。三个条形光源的入射红光直射至载板产品上，可以增强光源反射效果，提高相机的拍照质量。
X向高速运动模块内预设有开始拍照信号，当X向高速运动模块移动到预设位置时，会触发该开始拍照信号发送至高倍线阵成像模块，使高倍线阵成像模块在收到该信号后开始取像。
X向高速运动模块在移动时，将实时的运动脉冲传入高倍线阵成像模块中，由高倍线阵成像模块将每一个脉冲取的像收集并进行拼接成像。
Z向高速运动模组可精确移动至相机焦点与激光标记焦点。
控制台采集高倍线阵成像模块中的成像图片，进行快速的视觉算法识别，检测图像中的二维码内容及缺陷位置，并将结果输出至激光标记模块。
激光标记模块根据收到的检测结果，进行高精度标记。所述激光标记模块包括激光器、振镜等，用于高精度激光标记。
本实施例使用高倍线阵成像模块与X向高速运动模组相互配合，在X向运动模组高速运动前，控制台会在X向运动模组中预设开始拍照信号。在运动模组高速运动时，运动模组运动至预设位置时会给予线阵成像模块开始拍照信号。线阵成像模块在收到信号后，线阵相机开始取像，并在轴的运动过程中，不断发送轴的运动脉冲给线阵成像模块。
线阵成像模块会根据轴的运动脉冲频率，调整取像频率。轴的运动速度与取像频率成正比的关系，速度越快，轴发送给成像系统的脉冲越频繁，取像频率也越高，轴的速度降低，发送给成像系统的脉冲频率变小，取像频率也会随之降低。本实施例能够使线阵成像模块中每一个行的图像的间距为固定距离，随后输出成像的拼接图像也是一个均匀不畸变的图像。
本实施例在完成成像后会通过算法进行快速处理，最终使用激光标记标刻在准确的位置。
实施例2
本实施例提供一种基于线阵相机的载板检测及激光标记方法，如图2所示，该方法用于载板行业线阵相机高速拍照视觉检测及激光标记。具体实现方式如下：
步骤1、产品自动放置吸附平台上，通过吸附系统进行产品吸附，保证产品平整不翘起。吸附系统可采用真空吸附原理实现或采用其他现有方式实现。
步骤2、Z向高速运动模块通过根据载板产品的厚度进行调整高度，移动至线阵成像模块的焦点处，保证产品的精准对焦。
步骤3、X向高速运动模块在移动到预设位置时触发预设的开始拍照信号并发送至线阵成像模块，使线阵成像模块开始取像，并且X向高速模块在高速移动过程中，发送实时脉冲给高倍线阵成像模块，由高速线阵成像模块进行快速且精准的拍摄图片，获取整个产品的图片信息。
步骤4、利用图片处理算法对获取的图像信息进行处理，首先通过MARK点进行粗定位，确定当前载板的角度及位置，根据当前状态绘制板内Unit的边缘线，随后对每个Unit进行缺陷检测，并将检测到的有缺陷的Unit的信息保存下来，如此反复，将所有有缺陷的Unit信息汇总输出。
步骤5、基于视觉算法的信息汇总，通过软件坐标算法，将视觉输出的像素坐标转换成激光标记坐标，通过X向高速运动模块与Z向高速运动模块移动至激光焦点覆面下，在有缺陷的Unit内标记指定图形。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。

Claims (10)

1.基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，包括高速运动模块、线阵成像模块、控制模块和激光标记模块；所述高速运动模块包括X向运动模块和Z向运动模块，所述X向运动模块用于根据预设的开始拍照信号触发线阵成像模块开始拍照并在移动过程中实时发送运动脉冲给线阵成像模块，所述Z向运动模块用于移动产品至相机焦点或激光标记焦点；所述线阵成像模块用于根据X向运动模块发送的运动脉冲拍摄整个载板产品的图像；所述控制模块用于接收并识别线阵成像模块传入的成像图片，检测图片中的载板缺陷位置并输出检测结果；所述激光标记模块用于根据检测结果进行激光标记。
2.根据权利要求1所述基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，所述线阵成像模块包括线阵相机和三个条形光源，所述线阵相机设置在平台正上方且垂直于水平面，三个所述条形光源以设定的位置和角度设置在平台上方。
3.根据权利要求2所述基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，三个所述条形光源的设置方式进一步包括：第一、第二条形光源相对于线阵相机所在的垂直面对称设置在左右两侧，第三条形光源设置在平台上方右侧。
4.根据权利要求3所述基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，所述第一、第二条形光源与垂直面的夹角为25°-35°；所述第三条形光源与水平面的夹角为70°-80°。
5.根据权利要求3所述基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，所述第一、第二条形光源的高度低于第三条形光源的高度。
6.根据权利要求1所述基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，所述线阵成像模块根据接收的运动脉冲的频率来调整取像频率，所述运动脉冲的频率越大，取像频率越高。
7.根据权利要求1所述基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，所述线阵成像模块拍摄整个载板产品的图像，包括载板产品板边的二维码信息和板内Unit内的缺陷标记。
8.根据权利要求1所述基于线阵相机的载板检测及激光标记系统，其特征在于，所述控制模块进一步包括：基于获取的成像图片，通过MARK点进行粗定位，确定当前载板的角度及位置，根据当前载板的角度及位置绘制板内Unit的边缘线，随后对每个Unit进行缺陷检测，并将检测到的有缺陷的Unit的信息保存下来，如此反复直至完成所有Unit检测，将所有有缺陷的Unit信息汇总输出。
9.基于线阵相机的载板检测及激光标记方法，采用权利要求1-8中任一项所述的系统实现，其特征在于，所述方法包括：
将载板产品移动至线阵成像模块的焦点处；
触发线阵成像模块开始拍照；
根据实时运动脉冲进行取像并在结束拍照后输出整个载板产品的成像图片；
利用图像处理算法对获取的成像图片进行视觉识别，得到载板产品的缺陷Unit信息汇总；
基于获取的缺陷Unit信息汇总，通过软件坐标算法，将视觉输出的像素坐标转换成激光标记坐标，并将载板产品移动至激光焦点覆面下，在缺陷Unit内标记指定图形。
10.根据权利要求9所述基于线阵相机的载板检测及激光标记方法，其特征在于，利用图像处理算法对获取的成像图片进行视觉识别进一步包括：基于获取的成像图片，通过MARK点进行粗定位，确定当前载板的角度及位置，根据当前载板的角度及位置绘制板内Unit的边缘线，随后对每个Unit进行缺陷检测，并将检测到的有缺陷的Unit的信息保存下来，如此反复直至完成所有Unit检测，将所有有缺陷的Unit信息汇总输出。
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