CN115436380A - 一种多轴运动台检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种多轴运动台检测系统，包括：相机，采集检测物的图像；图像采集卡，与相机电连接，向相机发送采集信号，相机接收采集信号进行图像采集；载物台，位于相机的成像视野内，包括运动模组，运动模组带动检测物在XY平面内移动和/或转动；Z轴模组，带动相机沿Z方向移动，Z方向垂直于XY平面；至少两个单轴驱动器，单轴驱动器驱动Z轴模组或者运动模组运动；同步控制板卡，接收至少两个单轴驱动器发出的位置触发信号，将位置触发信号传输至图像采集卡，控制图像采集卡输出采集信号至相机；处理器。本发明实施例提供一种多轴运动台检测系统，以实现至少两个运动轴的硬件同步触发，采集速率快，无延时，同步性高。

Description

一种多轴运动台检测系统

技术领域

本发明涉及视觉检测技术，尤其涉及一种多轴运动台检测系统。

背景技术

随着工业自动化、智能化的深入及普及，使用自动光学检测设备(Auto OpticalInspection,AOI)替代传统的人工目检，已成为技术发展趋势。AOI设备凭借其快速、精确的缺陷识别定位能力，在汽车、医药、交通、半导体等领域广泛使用。目前，现有的AOI设备通常包括光学成像系统、精密运动台、物料传输系统等。其中精密运动台一般包括三个运动轴，Z向运动轴用于光机模组的焦面调节；T向旋转轴置于载物台的底部，带动工件旋转从而实现全面检测；Y向运动轴用于带动载物台及T轴水平方向移动，实现工件水平向的扫描。三运动轴的同步作用实现工件的全面检测。

当前图像采集方案中，一般分为软件同步和硬件同步两种。软件同步是指在运动台到达指定采集位置后，上位机通过某种网络协议给相机采集信号；硬件同步是指运动台在运动的同时给通过硬件电路给相机采集信号。由于软件同步存在软件延时流程异常等问题，半导体设备中一般采用硬件同步的采集方案。随着制程的推进，对检测准确性和检测精度的要求越来越高；各个检测场景中，对硬件同步轴的使用需求也不尽相同。由于相机采集触发硬件接口只有一个，而相机的采集动作根据需求可能与多个运动轴同步，目前通常使用软件同步和硬件同步结合的方式来满足不同场景测检测需求。

这种方案存在如下几个方面的问题：

1.软件同步存在通讯延时可靠性差的问题；

2.硬件同步只能选取一个运动轴进行触发，若存在其他方向扫描需求，则无法满足。

发明内容

本发明实施例提供一种多轴运动台检测系统，以实现至少两个运动轴的硬件同步触发，采集速率快，无延时，同步性高。

本发明实施例提供一种多轴运动台检测系统，包括：

相机，采集检测物的图像；

图像采集卡，与所述相机电连接，向所述相机发送采集信号；所述相机接收所述采集信号进行图像采集；

载物台，位于所述相机的成像视野内，包括运动模组，所述运动模组带动检测物在XY平面内移动和/或转动；

Z轴模组，带动所述相机沿Z方向移动，所述Z方向垂直于所述XY平面；

至少两个单轴驱动器，所述单轴驱动器驱动所述Z轴模组或者所述运动模组运动；

同步控制板卡，接收至少两个所述单轴驱动器发出的位置触发信号，将所述位置触发信号传输至所述图像采集卡，控制所述图像采集卡输出所述采集信号至所述相机；

处理器，与所述图像采集卡、单轴驱动器和同步控制板卡均电连接。

可选地，所述运动模组包括Y轴模组和/或T轴模组，

所述Y轴模组带动所述检测物在Y方向运动，所述T轴模组带动所述检测物在所述XY平面内旋转，所述Y方向平行于所述XY平面；

所述单轴驱动器包括Z轴驱动器、Y轴驱动器和/或T轴驱动器，所述Z轴驱动器驱动所述Z轴模组运动，所述Y轴驱动器驱动所述Y轴模组运动，所述T轴驱动器驱动所述T轴模组运动；

所述同步控制板卡接收所述Z轴驱动器、所述Y轴驱动器和/或所述T轴驱动器发出的位置触发信号。

可选地，所述运动模组还包括X轴模组；

所述X轴模组带动所述检测物在X方向运动；

所述单轴驱动器还包括X轴驱动器；

所述同步控制板卡接收所述X轴驱动器发出的位置触发信号。

可选地，所述同步控制板卡包括微控制器、第一输入接口单元、第二输入接口单元、第一开关单元、第二开关单元和第一输出接口单元；

所述第一输入接口单元与至少两个所述单轴驱动器电连接，所述第一输出接口单元与所述图像采集卡的输入接口电连接；

所述第一输入接口单元与第一输出接口单元之间通过所述第一开关单元和所述第二开关单元电连接；

所述第二输入接口单元与所述处理器电连接；

所述第一开关单元和所述第二开关单元均由所述微控制器控制通断。

可选地，所述同步控制板卡还包括第三输入接口单元和第三开关单元，所述第三输入接口单元与所述图像采集卡的输出口电连接，所述第三开关单元连接于光源，所述第三开关单元由所述微控制器控制通断。

可选地，所述第三输入接口单元为光源输入接口，所述第三开关单元至少包括两个开关，所述开关数量为所述光源出入接口数量的两倍。

可选地，所述第三输入接口单元和第三开关单元均为两个。

可选地，所述第一输入接口单元至少包括两个轴输入接口，分别电连接于至少两个所述单轴驱动器。

可选地，所述第一开关单元至少包括两个开关，所述开关数量与所述单轴驱动器数量一致。

可选地，所述同步控制板卡还包括电源输入接口和程序烧录输入接口。

本发明实施例提供一种多轴运动台检测系统，在多轴运动台检测系统中设置同步控制板卡，同步控制板卡接收至少两个单轴驱动器发出的位置触发信号，同步控制板卡可以根据不同应用场景对应的硬件触发策略，将对应的位置触发信号输出给图像采集卡，继而控制相机进行图像采集。实现至少两个运动轴的硬件同步触发，采集速率快，无延时，同步性高。并可以根据扫描方向的需求灵活变化，选取不同的运动轴进行采集触发。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多轴运动台检测系统的示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种多轴运动台检测系统的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种同步控制板卡的示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种多轴运动台检测系统的示意图；

图5为本发明实施例提供的在应用场景1下的同步触发链路图；

图6为Z轴位置与相应位置图片的锐度曲线图；

图7为本发明实施例提供的在应用场景2下的同步触发链路图；

图8为旋转扫描的过程示意图；

图9为本发明实施例提供的在应用场景3下的同步触发链路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1为本发明实施例提供的一种多轴运动台检测系统的示意图，参考图1，多轴运动台检测系统包括图像采集卡11、相机21、Z轴模组24、至少两个单轴驱动器41和处理器12。相机21采集检测物30的图像。图像采集卡11与相机21电连接，向相机21发送采集信号。相机21接收采集信号进行图像采集。载物台31位于相机21的成像视野内。载物台31包括运动模组32。运动模组32带动检测物30在XY平面内移动和/或转动。Z轴模组24带动相机21沿Z方向移动，Z方向垂直于XY平面。Z轴模组24和运动模组32均为运动轴。单轴驱动器41驱动Z轴模组24或者运动模组32运动。多轴运动台检测系统还包括同步控制板卡50，同步控制板卡50接收至少两个单轴驱动器41发出的位置触发信号，将位置触发信号传输至图像采集卡11，控制图像采集卡11输出采集信号至相机21，根据位置触发信号同步触发相机21进行图像采集，同时同步控制板卡50还会接受来自图像采集卡11的输出信号，来驱动不同的光源进行打光。处理器12与图像采集卡11、单轴驱动器41和同步控制板卡50均电连接；单轴驱动器41接收处理器12发出的运动控制指令来对载物台21的运动模组32进行精密运动控制；图像采集卡11与相机21进行数据传输，并将其收集到的相机21拍摄的图像传输给处理器12进行计算与分析；同步控制板卡50接收来自处理器12的控制策略指令，接受来自单轴驱动器41内部各个运动轴输出的位置触发信号的处理与转化，根据不同应用场景对应的硬件触发策略将对应的触发信号输出给图像采集卡11，继而控制相机21进行图像采集。

本发明实施例提供一种多轴运动台检测系统，在多轴运动台检测系统中设置同步控制板卡50，同步控制板卡50接收至少两个单轴驱动器41发出的位置触发信号，同步控制板卡50可以根据不同应用场景对应的硬件触发策略，将对应的位置触发信号输出给图像采集卡11，继而控制相机21进行图像采集。实现至少两个运动轴的硬件同步触发，采集速率快，无延时，同步性高。并可以根据扫描方向的需求灵活变化，选取不同的运动轴进行采集触发。

示例性地，至少两个单轴驱动器41中的一个用于驱动Z轴模组24，除用于驱动Z轴模组24外的单轴驱动器41分别用于驱动运动模组32。

可选地，参考图1运动模组32包括Y轴模组321和/或T轴模组322(图1中以运动模组32包括Y轴模组321和T轴模组322为例进行示意，但并不以此为限)。其中，Y轴模组321带动检测物30在Y方向运动。T轴模组322带动检测物30在XY平面内旋转，Y方向平行于XY平面。单轴驱动器41包括Z轴驱动器413、Y轴驱动器411和/或T轴驱动器412(图1中以Z轴驱动器413、Y轴驱动器411和T轴驱动器412为例进行示意，但并不以此为限)。Z轴驱动器413驱动Z轴模组24运动，并接收来自Z轴模组24的位置触发信号。Y轴驱动器411驱动Y轴模组321运动，并接收来自Y轴模组321的位置触发信号。T轴驱动器412驱动T轴模组322运动，并接收来自T轴模组322的位置触发信号。同步控制板卡50接收Z轴驱动器413、Y轴驱动器411和/或T轴驱动器412发出的位置触发信号。在需要根据Z轴驱动器413发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，同步控制板卡50将Z轴驱动器413发出的位置触发信号输出给图像采集卡11；在需要根据Y轴驱动器411发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，同步控制板卡50将Y轴驱动器411发出的位置触发信号输出给图像采集卡11；在需要根据T轴驱动器412发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，同步控制板卡50将T轴驱动器412发出的位置触发信号输出给图像采集卡11。由此，本发明实施例实现全部场景均使用硬件同步触发，无需通过处理器命令触发采集图像，提高检测效率和触发可靠性。

图2为本发明实施例提供的另一种多轴运动台检测系统的示意图，参考图2，运动模组32包括X轴模组323和Y轴模组321。X轴模组323带动检测物30在X方向运动，X方向平行于XY平面。Y轴模组321带动检测物30在Y方向运动，Y方向平行于XY平面。X方向与Y方向形成XY平面。单轴驱动器41包括Z轴驱动器413、Y轴驱动器411和X轴驱动器414。Z轴驱动器413驱动Z轴模组24运动，并接收来自Z轴模组24的位置触发信号。Y轴驱动器411驱动Y轴模组321运动，并接收来自Y轴模组321的位置触发信号。X轴驱动器414驱动X轴模组323运动，并接收来自Y轴模组321的位置触发信号。同步控制板卡50接收Z轴驱动器413、Y轴驱动器411和X轴驱动器414发出的位置触发信号。在需要根据Z轴驱动器413发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，同步控制板卡50将Z轴驱动器413发出的位置触发信号输出给图像采集卡11；在需要根据Y轴驱动器411发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，同步控制板卡50将Y轴驱动器411发出的位置触发信号输出给图像采集卡11；在需要根据X轴驱动器414发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，同步控制板卡50将X轴驱动器414发出的位置触发信号输出给图像采集卡11。由此，本发明实施例实现全部场景均使用硬件同步触发，无需通过处理器命令触发采集图像，提高检测效率和触发可靠性。

在一实施方式中，运动模组32包括Y轴模组321、T轴模组322和X轴模组323。单轴驱动器41包括Z轴驱动器413、Y轴驱动器411、T轴驱动器412和X轴驱动器414。则，在一种扫描方式下，T轴模组322保持不动，通过Y轴模组321、X轴模组323和Z轴模组24实现检测物30的全部区域的扫描。在另一种扫描方式下，X轴模组323保持不动，通过Y轴模组321、T轴模组322和Z轴模组24实现检测物30的全部区域的扫描。

图3为本发明实施例提供的一种同步控制板卡的示意图，参考图1和图3，同步控制板卡50包括微控制器51、第一输入接口单元71、第二输入接口单元72、第一开关单元81、第二开关单元82和第一输出接口单元91。第一输入接口单元71与至少两个单轴驱动器41电连接，第一输出接口单元71与图像采集卡11的输入接口电连接。第一输入接口单元71与第一输出接口单元91之间通过第一开关单元81和第二开关单元82电连接。第二输入接口单元72与处理器12电连接。第一开关单元81和第二开关单元82均由微控制器51控制通断。

可选地，参考图1和图3，第一输入接口单元71至少包括两个轴输入接口，至少包括两个轴输入接口分别电连接于至少两个单轴驱动器41。每一个轴输入接口电连接于一个单轴驱动器41，两个轴输入接口电连接于两个不同的单轴驱动器41。也就是说，轴输入接口与单轴驱动器41一一对应电连接。

可选地，参考图1和图3，第一开关单元81至少包括两个开关，开关数量与单轴驱动器数量一致。第一开关单元81中开关的数量与单轴驱动器的数量相等，单轴驱动器的数量与第一输入接口单元71中轴输入接口的数量相等，故而，第一开关单元81中开关的数量与第一输入接口单元71中轴输入接口的数量相等，第一开关单元81中开关与第一输入接口单元71中轴输入接口一一对应电连接。

示例性地，参考图1和图3，第一输入接口单元71包括第一轴输入接口X2、Z轴输入接口X3和第二轴输入接口X4，第二输入接口单元72包括通信接口X8，通信接口X8与处理器12以及微控制器51电连接。通信接口X8用于处理器12与微控制器51之间的通讯，传输不同的触发配置策略。第一开关单元81包括至少两个开关，第一开关单元81中的开关包括第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3。第二开关单元82包括第五开关K5和第六开关K6。第一输出接口单元91包括第一相机输出接口X10。相机21包括第一相机211，第一相机211与图像采集卡11电连接。第一轴输入接口X2、Z轴输入接口X3和第二轴输入接口X4分别与三个单轴驱动器41电连接，第一相机输出接口X10与图像采集卡11的第一输入接口IN01电连接。第一开关K1的第一端与第一轴输入接口X2电连接，第二开关K2的第一端与Z轴输入接口X3电连接，第三开关K3的第一端与第二轴输入接口X4电连接。第一开关K1的第二端、第二开关K2的第二端以及第三开关K3的第二端均连接于第一节点N1。第一相机输出接口X10连接于第一节点N1。第一开关K1的控制端、第二开关K2的控制端和第三开关K3的控制端均与微控制器51的控制输出口电连接。微控制器51控制第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3的导通状态。其中，导通状态包括导通或者断开两种状态。

示例性地，在一实施方式中，参考图1和图3，第一轴输入接口X2与Y轴驱动器411电连接，接收来自Y轴模组321的位置触发信号。Z轴输入接口X3与Z轴驱动器413电连接，接收来自Z轴驱动器413的位置触发信号。第二轴输入接口X4与T轴驱动器412电连接，接收来自T轴驱动器412的位置触发信号。在需要根据Z轴驱动器413发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，微控制器51控制第二开关K2导通，控制第一开关K1和第三开关K3断开，将Z轴输入接口X3与第一相机输出接口X10连接导通，将Z轴驱动器413发出的位置触发信号输出给图像采集卡11。在需要根据Y轴驱动器411发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，微控制器51控制第一开关K1导通，控制第二开关K2和第三开关K3断开，将第一轴输入接口X2与第一相机输出接口X10连接导通，将Y轴驱动器411发出的位置触发信号输出给图像采集卡11。在需要根据T轴驱动器412发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，微控制器51控制第三开关K3导通，控制第一开关K1和第二开关K2断开，将第二轴输入接口X4与第一相机输出接口X10连接导通，将T轴驱动器412发出的位置触发信号输出给图像采集卡11。

示例性地，在另一实施方式中，参考图2和图3，第一轴输入接口X2与Y轴驱动器411电连接，接收来自Y轴模组321的位置触发信号。Z轴输入接口X3与Z轴驱动器413电连接，接收来自Z轴驱动器413的位置触发信号。第二轴输入接口X4与X轴驱动器414电连接，接收来自X轴驱动器414的位置触发信号。在需要根据X轴驱动器414发出的位置触发信号触发相机21进行图像采集的场景中，微控制器51控制第三开关K3导通，控制第一开关K1和第二开关K2断开，将第二轴输入接口X4与第一相机输出接口X10连接导通，将X轴驱动器414发出的位置触发信号输出给图像采集卡11。

示例性地，参考图3，第一输入接口单元71至少包括两个轴输入接口，轴输入接口还包括第三轴输入接口X5。第一开关单元81还包括第四开关K4，第三轴输入接口X5的第一端与单轴驱动器41电连接，第三轴输入接口X5的第二端连接于第一节点N1。本发明实施例中，提供四个运动轴的轴输入接口，即第一轴输入接口X2、Z轴输入接口X3、第二轴输入接口X4和第三轴输入接口X5。从而可以适用于至少三种多轴运动台检测系统，第一种多轴运动台检测系统包括Y轴模组321、T轴模组322和Z轴模组24。第二种多轴运动台检测系统包括Y轴模组321、X轴模组323和Z轴模组24。第三种多轴运动台检测系统包括Y轴模组321、T轴模组322、X轴模组323和Z轴模组24。

图4为本发明实施例提供的另一种多轴运动台检测系统的示意图，参考图3和图4，相机21还包括第二相机212，第二相机212与图像采集卡11电连接。第一输出接口单元91还包括第二相机输出接口X11。第二相机输出接口X11与图像采集卡11的第二输入接口IN02电连接。第二开关单元82包括第五开关K5和第六开关K6。第五开关K5的第一端以及第六开关K6的第一端均连接于第一节点N1，第五开关K5的第二端与第一相机输出接口X10电连接，第六开关K6的第二端与第二相机输出接口X11电连接。第五开关K5的控制端和第六开关K6的控制端均与微控制器51的控制输出口电连接。微控制器51控制第五开关K5和第六开关K6的导通状态。

示例性地，参考图3和图4，在需要第一相机211进行图像采集的场景中，微控制器51控制第五开关K5导通，控制第六开关K6断开，将第一轴输入接口X2、Z轴输入接口X3、第二轴输入接口X4和第三轴输入接口X5中的一者所传输的位置触发信号传输至第一相机输出接口X10，继而输出给图像采集卡11，图像采集卡11控制第一相机211进行图像采集。在需要第二相机212进行图像采集的场景中，微控制器51控制第五开关K5断开，控制第六开关K6导通，将第一轴输入接口X2、Z轴输入接口X3、第二轴输入接口X4和第三轴输入接口X5中的一者所传输的位置触发信号传输至第二相机输出接口X11，继而输出给图像采集卡11，图像采集卡11控制第二相机212进行图像采集。在需要第一相机211和第二相机212进行图像采集的场景中，微控制器51控制第五开关K5和第六开关K6均导通，将第一轴输入接口X2、Z轴输入接口X3、第二轴输入接口X4和第三轴输入接口X5中的一者所传输的位置触发信号传输至第一相机输出接口X10和第二相机输出接口X11，继而输出给图像采集卡11，图像采集卡11控制第一相机11和第二相机212进行图像采集。同一个运动轴同时触发两个相机21采集图像，提高了检测效率。

可选地，参考图1-图4，同步控制板卡50还包括第三输入接口单元73和第三开关单元83，第三输入接口单元73与图像采集卡11的输出口电连接，第三开关单元83连接于光源23，第三开关单元83由微控制器51控制通断。由此，通过微控制器51控制第三开关单元83的导通状态，在第三开关单元83导通时，将第三输入接口单元73连接于光源23，第三输入接口单元73根据图像采集卡11的输出口发出的触发信号，触发光源23发光。

可选地，参考图4，第三输入接口单元73为光源输入接口，第三开关单元83至少包括两个开关，第三开关单元83中开关的数量为光源出入接口的数量2倍。

可选地，参考图4，第三输入接口单元73和第三开关单元83均为两个。每一个第三输入接口单元73与一个第三开关单元83电连接。两个第三输入接口单元73分别与两个第三开关单元83电连接。第三输入接口单元73与第三开关单元83一一对应电连接。如此，两个第三输入接口单元73连接于四个开关。

示例性地，参考图1-图4，多轴运动台检测系统还包括第一照明光源组231，第一照明光源组231包括第一照明光源2311和第二照明光源2312，第一照明光源组231可以为第一相机211提供照明光束。第一照明光源2311为明场照明光源，第二照明光源2312为暗场照明光源。第三输入接口单元73包括第一光源输入接口X6，即两个中的一个第三输入接口单元73为第一光源输入接口X6。同步控制板卡50包括第一光源输出接口X12和第二光源输出接口X13。第三开关单元83包括第七开关K7和第八开关K8。第一光源输入接口X6与图像采集卡11的输出接口OUT01电连接，第一光源输入接口X6连接于第二节点N2。第一光源输出接口X12与第一照明光源2311电连接，第二光源输出接口X13与第二照明光源2312电连接。第七开关K7的第一端以及第八开关K8的第一端均连接于第二节点N2，第七开关K7的第二端与第一光源输出接口X12电连接，第八开关K8的第二端与第二光源输出接口X13电连接；第七开关K7的控制端和第八开关K8的控制端均与微控制器51的控制输出口电连接。微控制器51控制第七开关K7和第八开关K8的导通状态。

示例性地，参考图1-图4，在触发第一相机211采集图像时，同步触发第一照明光源组231为第一相机211提供照明光束。具体地，在需要第一照明光源2311提供照明光束的场景中，微控制器51控制第七开关K7导通，控制第八开关K8断开，将第一光源输入接口X6和第一光源输出接口X12连接导通，将图像采集卡11的照明触发信号输出给第一照明光源2311，控制第一照明光源2311发光，提供照明光束。在需要第二照明光源2312提供照明光束的场景中，微控制器51控制第七开关K7断开，控制第八开关K8导通，将第一光源输入接口X6和第二光源输出接口X13连接导通，将图像采集卡11的照明触发信号输出给第二照明光源2312，控制第二照明光源2312发光，提供照明光束。在需要第一照明光源2311和第二照明光源2312提供照明光束的场景中，微控制器51控制第七开关K7和第八开关K8均导通，将第一光源输入接口X6和第一光源输出接口X12以及第二光源输出接口X13连接导通，将图像采集卡11的照明触发信号输出给第一照明光源2311和第二照明光源2312，控制第一照明光源2311和第二照明光源2312发光，提供照明光束。

可选地，参考图3和图4，多轴运动台检测系统还包括第二照明光源组232，第二照明光源组232包括第三照明光源2321和第四照明光源2322，第二照明光源组232可以为第二相机212提供照明光束。第三照明光源2321为明场照明光源，第四照明光源2322为暗场照明光源。第三输入接口单元73包括第二光源输入接口X7，即两个中的另一个第三输入接口单元73包括第二光源输入接口X7。同步控制板卡50包括第三光源输出接口X14和第四光源输出接口X15。第三开关单元83包括第九开关K9和第十开关K10。第二光源输入接口X7与图像采集卡11的输出接口OUT01电连接，第二光源输入接口X7连接于第三节点N3。第三光源输出接口X14与第三照明光源2321电连接，第四光源输出接口X15与第四照明光源2322电连接。第九开关K9的第一端以及第十开关K10的第一端均连接于第三节点N3。第九开关K9的第二端与第三光源输出接口X14电连接，第十开关K10的第二端与第四光源输出接口X15电连接。第九开关K9的控制端和第十开关K10的控制端均与微控制器51的控制输出口电连接。微控制器51控制第九开关K9和第十开关K10的导通状态。

示例性地，参考图3和图4，在触发第二相机212采集图像时，同步触发第二照明光源组232为第二相机212提供照明光束。具体地，在需要第三照明光源2321提供照明光束的场景中，微控制器51控制第九开关K9导通，控制第十开关K10断开，将第二光源输入接口X7和第三光源输出接口X14连接导通，将图像采集卡11的照明触发信号输出给第三照明光源2321，控制第三照明光源2321发光，提供照明光束。在需要第四照明光源2322提供照明光束的场景中，微控制器51控制第九开关K9断开，控制第十开关K10导通，将第二光源输入接口X7和第四光源输出接口X15连接导通，将图像采集卡11的照明触发信号输出给第四照明光源2322，控制第四照明光源2322发光，提供照明光束。在需要第三照明光源2321和第四照明光源2322提供照明光束的场景中，微控制器51控制第九开关K9和第十开关K10均导通，将第二光源输入接口X7和第三光源输出接口X14以及第四光源输出接口X15连接导通，将图像采集卡11的照明触发信号输出给第三照明光源2321以及第四照明光源2322，控制第三照明光源2321以及第四照明光源2322发光，提供照明光束。

可选地，参考图3，同步控制板卡50还包括第十一开关K11，第十一开关K11的第一端与微控制器51的通用输出口DO电连接，第十一开关K11的第二端连接于第一节点N1。第十一开关K11的控制端与微控制器51的控制输出口电连接。微控制器51控制第十一开关K11的导通状态。本发明实施例中，在第十一开关K11导通时，微控制器51的通用输出口DO输出的信号触发至少一个相机21(包括第一相机211和第二相机212)进行图像采集。

示例性地，参考图1-图4，处理器12接收图像采集卡11所采集的图像，并可以对图像采集卡11所采集的图像进行处理。

示例性地，参考图1、图2和图4，多轴运动台检测系统还包括运动控制器42，运动控制器42与单轴驱动器41之间可以通过EtherCat通讯协议相连，用于为单轴驱动器41提供控制信号。其中，EtherCat通讯协议(即，以太网控制自动化技术)是一个开放架构，以以太网为基础的现场总线系统，其名称的CAT为控制自动化技术(Control AutomationTechnology)字首的缩写。运动控制器42与处理器12通过TCP/IP协议相连，接收来处理器12的运动控制指令。其中，TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议)是指能够在多个不同网络间实现信息传输的协议簇。TCP/IP协议不仅仅指的是TCP和IP两个协议，而是指一个由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等协议构成的协议簇，只是因为在TCP/IP协议中TCP协议和IP协议最具代表性，所以被称为TCP/IP协议。

示例性地，参考图1、图2和图4，多轴运动台检测系统还包括法兰25和镜头22。相机21通过法兰25连接于Z轴模组24上。镜头22位于相机21与载物台31之间的光学路径上，用于将载物台31上所承载的检测物30成像于相机21上。

可选地，参考图3，同步控制板卡50还包括电源输入接口X1和程序烧录输入接口X9。外部电源提供给电源输入接口X1同步控制板卡50所需的工作电压和/或工作电流。程序烧录输入接口X9与微控制器51电连接，用于微控制器51的固件程序的烧录。

示例性地，参考图3，同步控制板卡50还包括电源管理芯片54、网络变压器52和千兆网通讯模块53。其中，电源输入接口X1与电源管理芯片54电连接，用于将外部电源提供给同步控制板卡50。作为一种示例，外部电源提供给电源输入接口X1的电压为5V，经电源管理芯片54中DC-DC线性稳压器转变为3.3V，并将3.3V的电压提供给微控制器51。通信接口X8通过网络变压器52以及千兆网通讯模块53与微控制器51相连接。

示例性地，参考图3，各开关(包括第一开关K1至第十一开关K11)采用继电器，继电器闭合时，开关导通，继电器断开时，开关断开。通道切换采用继电控制的方法，不改变原有信号电气特性，成本低，可靠性好。

示例性地，本发明还提供三个应用场景，作为对本发明所提供的同步控制板卡50的工作过程做进一步地说明。

应用场景1：

离线场景，自动聚焦。在对检测物30进行检测之前，往往会预先拍一张没有异常的图片，以此作为模板。在检测时，将检测物30余模板进行比对，从而判断是否异常。以检测物30为晶圆为例。晶圆上制作了多个芯片。一般取一个芯片视场大小且没有异常的图片作为模板。并将晶圆中其他的芯片与之比对从而判断是否异常。

图5为本发明实施例提供的在应用场景1下的同步触发链路图，以触发第一相机211以及第一照明光源2311为例，参考图1、图3和图5，在该应用场景中，Z轴编码器61(Z轴编码器61可以连接于Z轴模组24与Z轴驱动器413之间)将Z轴模组24的位置信号传输至Z轴驱动器413中的编码器采集接口4131，由编码器采集接口4131传输至数字信号处理器4132，经数字信号处理器4132处理后，传输至位置比较输出模块4133，位置比较输出模块4133在等间隔位置的位置输出一个脉冲信号作为位置触发信号。微控制器51控制第二开关K2和第五开关K5导通，控制第一开关K1和第三开关K3断开，将Z轴输入接口X3与第一相机输出接口X10连接导通，将Z轴驱动器413发出的位置触发信号输出给图像采集卡11的隔离输入接口111。一方面，图像采集卡11的隔离输入接口111将采集信号传输至第一相机211，控制第一相机211进行图像采集。另一方面，图像采集卡11的隔离输入接口111将位置触发信号传输至现场可编辑逻辑门阵列112以及隔离输出接口113，隔离输出接口113的输出端为图像采集卡11的输出接口OUT01。微控制器51控制第七开关K7导通，将第一光源输入接口X6和第一光源输出接口X12连接导通，将图像采集卡11的照明触发信号输出给第一照明光源2311，控制第一照明光源2311发光，提供照明光束。

示例性地，参考图5，图像采集卡11还包括图像采集接口114，图像采集接口114接收第一相机211采集的图像，并将第一相机211采集的图像传输至处理器12。

可选地，自动聚焦的过程如下：

1.处理器12下发控制命令，控制Z轴模组24将第一相机211移动至预设最高位置。

2.处理器12下发板卡同步配置参数。

3.微控制器51控制第二开关K2、第五开关K5和第七开关K7导通，其他开关单元断开。

4.处理器12下发控制命令，控制Z轴模组24按N(单位为um)递增向下运动。

5.Z轴模组24运动时Z轴驱动器413内部的位置比较输出模块4133同步收集Z轴编码器61传输的位置信息，并在等间隔位置的位置输出一个脉冲信号(即位置触发信号)。

6.图像采集卡11接收位置触发信号，同步触发第一照明光源2311打光并触发第一相机211同步采集图像。

7.第一相机211采集到的图像经过处理器12内图像算法程序进行锐度计算，得到锐度值M。

图6为Z轴位置与相应位置图片的锐度曲线图，参考图6，Z轴位置处于(K-1)N的高度时，采集到的图片锐度最大，即此高度为第一相机211的最佳焦面，此时拍到的图片最清晰。

8.判断位置为KN时，锐度值M是否递减。

如果否，则执行步骤4。如果是，则执行步骤9。

9.位置比较输出结束，Z轴模组的Z轴位置后退至(K-1)N处，此位置为第一相机211的最佳焦面。

应用场景2：

在线场景，旋转扫描。在检测的过程中，需要覆盖检测物30的整个面。此时需要由Y轴模组321带动检测物30由检测物30的边缘向检测物30的中心步进。由T轴模组322每隔一定的角度进行产生位置触发信号。

图7为本发明实施例提供的在应用场景2下的同步触发链路图，参考图1、图3和图7，在该应用场景中，T轴编码器62(T轴编码器62可以连接于T轴模组322与T轴驱动器412之间)将T轴模组322的角度信号传输至T轴驱动器412中，位置比较输出模块4133在等间隔位置的位置输出一个脉冲信号作为位置触发信号。微控制器51控制第三开关K3和第五开关K5导通，控制第一开关K1和第二开关K2断开，将第二轴输入接口X4与第一相机输出接口X10连接导通，将T轴驱动器412发出的位置触发信号输出给图像采集卡11。图像采集卡11控制第一相机211进行图像采集，以及同步控制第一照明光源2311提供照明光束。

图8为旋转扫描的过程示意图，结合参考图1、图3、图7和图8，旋转扫描的过程如下：

1.处理器12下发T轴回零命令，T轴模组322在T轴回零命令的控制下旋转至零度位置，处理器12下发控制命令控制Y轴模组321移动至检测物30的边缘位置y1。

2.处理器12下发板卡同步配置参数。

3.微控制器51控制第三开关K3、第五开关K5和第七开关K7导通，其他开关单元断开。

4.处理器12下发T轴模组322按N(单位为度)递增顺时针转动命令，T轴模组322沿着转动步进方向顺时针步进转动。

其中，定义T轴模组322的触发角度为N度。

5.T轴编码器62计数，T轴驱动器412中的位置比较输出模块4133在等间隔位置的位置输出一个脉冲信号(即位置触发信号)。

6.图像采集卡11接收位置触发信号，同步触发第一照明光源2311打光并触发第一相机211同步采集图像。

7.第一相机211采集到的图像经图像采集卡11传输至处理器12，经过处理器12的裁剪拼接，拟合成一个环形图像。

8.判断角度KN是否等于360°。

其中，旋转K次后，角度为KN。如果KN＝360°，此时检测物30的外圈内全部图案均采集完毕。

如果否，则执行步骤4。如果是，则执行步骤9。

9.沿Y方向步进方向(即Y方向)，Y轴模组321朝着检测物30的中心前进M(um)。

其中，在上述步骤检测物30的外圈内全部图案均采集完毕的基础上，Y轴模组321从y1位置移动至y1+M位置。

10.T轴编码器62当前位置置零。

其中，在y1+M位置，置位置数据为0°，再次扫描至KN＝360°

11.判断PM是否等于R。

其中，在上述步骤的基础上，Y轴模组321重复置y1+2M，如此往复，直至Y轴模组321移动P次后，PM＝R，R为检测物30的半径。

如果否，则执行步骤4。如果是，则执行步骤12。

12.处理器12将采集到的所有环形图像圈拼接成一个完整的圆形图像。

其中，一共需要采集图像张数F＝K*P张，将其裁剪拼接后可得到一个完整的检测物图像。

应用场景3：

离线场景，复检。在应用场景2中已经对检测物30的整个面都进行了检测，处理器12可以确定检测物30中具体缺陷的种类及其位置，人工在离线确认时，需将相机21移动至缺陷位置进行再确认，此时需要更换高倍率高分辨率相机进行图像采集，光照条件也需要进行调整。在应用场景3中，缺陷位置是随机点，需要多轴运动台检测系统具备任意位置触发采集图像的能力。

图9为本发明实施例提供的在应用场景3下的同步触发链路图，参考图3、图4和图9，在该应用场景中，微处理器控制第六开关K6、第十开关K10和第十一开关K11导通。微控制器51的通用输出口DO输出的信号触发第二相机212进行图像采集，以及第四照明光源2322同步提供照明光束。

复检的过程如下：

1.处理器12下发Y轴和R轴位置参数，控制Y轴模组321以及T轴模组322带动检测物30移动，检测物30的缺陷位置位于第二相机212的成像视野内。

2.处理器12下发板卡同步配置参数。

3.微控制器51控制第六开关K6、第十开关K10和第十一开关K11导通，其他开关单元断开。

4.微控制器51控制通用输出口DO输出一个电平变化(即位置触发信号)。

5.图像采集卡11接收位置触发信号，同步触发第四照明光源2322打光并触发第二相机212同步采集图像。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种多轴运动台检测系统，其特征在于，包括：

相机，采集检测物的图像；

图像采集卡，与所述相机电连接，向所述相机发送采集信号；所述相机接收所述采集信号进行图像采集；

载物台，位于所述相机的成像视野内，包括运动模组，所述运动模组带动检测物在XY平面内移动和/或转动；

Z轴模组，带动所述相机沿Z方向移动，所述Z方向垂直于所述XY平面；

至少两个单轴驱动器，所述单轴驱动器驱动所述Z轴模组或者所述运动模组运动；

同步控制板卡，接收至少两个所述单轴驱动器发出的位置触发信号，将所述位置触发信号传输至所述图像采集卡，控制所述图像采集卡输出所述采集信号至所述相机；

处理器，与所述图像采集卡、单轴驱动器和同步控制板卡均电连接。

2.根据权利要求1所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述运动模组包括Y轴模组和/或T轴模组，

所述Y轴模组带动所述检测物在Y方向运动，所述T轴模组带动所述检测物在所述XY平面内旋转，所述Y方向平行于所述XY平面；

所述单轴驱动器包括Z轴驱动器、Y轴驱动器和/或T轴驱动器，所述Z轴驱动器驱动所述Z轴模组运动，所述Y轴驱动器驱动所述Y轴模组运动，所述T轴驱动器驱动所述T轴模组运动；

所述同步控制板卡接收所述Z轴驱动器、所述Y轴驱动器和/或所述T轴驱动器发出的位置触发信号。

3.根据权利要求2所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述运动模组还包括X轴模组；

所述X轴模组带动所述检测物在X方向运动；

所述单轴驱动器还包括X轴驱动器；

所述同步控制板卡接收所述X轴驱动器发出的位置触发信号。

4.根据权利要求1所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述同步控制板卡包括微控制器、第一输入接口单元、第二输入接口单元、第一开关单元、第二开关单元和第一输出接口单元；

所述第一输入接口单元与至少两个所述单轴驱动器电连接，所述第一输出接口单元与所述图像采集卡的输入接口电连接；

所述第一输入接口单元与第一输出接口单元之间通过所述第一开关单元和所述第二开关单元电连接；

所述第二输入接口单元与所述处理器电连接；

所述第一开关单元和所述第二开关单元均由所述微控制器控制通断。

5.根据权利要求4所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述同步控制板卡还包括第三输入接口单元和第三开关单元，所述第三输入接口单元与所述图像采集卡的输出口电连接，所述第三开关单元连接于光源，所述第三开关单元由所述微控制器控制通断。

6.根据权利要求5所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述第三输入接口单元为光源输入接口，所述第三开关单元至少包括两个开关，所述开关数量为所述光源出入接口数量的两倍。

7.根据权利要求5所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述第三输入接口单元和第三开关单元均为两个。

8.根据权利要求4所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述第一输入接口单元至少包括两个轴输入接口，分别电连接于至少两个所述单轴驱动器。

9.根据权利要求8所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述第一开关单元至少包括两个开关，所述开关数量与所述单轴驱动器数量一致。

10.根据权利要求4所述的多轴运动台检测系统，其特征在于，所述同步控制板卡还包括电源输入接口和程序烧录输入接口。

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