CN116380912A - 一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置及检测方法，检测装置包括：主体结构，设有第一路通道、第二路通道和主路通道；主相机组件，设于所述主路通道；第一相机组件，设于所述第一路通道；第二相机组件，设于所述第二路通道；光源组件，与所述主体结构连接；第一线激光器，与所述主体结构连接；第二线激光器，与所述主体结构连接。本发明通过对被测物进行两组双目视觉检测，然后通过第一线激光器和第二线激光器对被测物进行激光线扫，并在检测过程中启动光源组件对半导体芯片进行照明，实现对不同形貌和材质的半导体芯片的检测，且减少因半导体芯片形貌和材质导致的特征少检和漏检的情况，提高芯片检测的良品率的准确性。

Description

一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及机器视觉领域，尤其涉及一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置及检测方法。

背景技术

随着科技的发展，半导体芯片的应用越来越广泛，半导体芯片的种类也日益增加，其构造也逐渐向小型化、复杂化发展，各种不同材质的材料在芯片上应用。随之带来的是制程工艺的精细化和高要求化，因此，在半导体芯片制作的过程中需要加入芯片检测步骤，以排查不合格芯片，提高芯片生产的良率与效率。

在现有设计方案中，通过不同的灯光强化芯片的不同特征，同时通过摄像机拍摄图像，在计算机上与模板进行比对检测，但芯片结构日趋复杂，在打光拍摄图像时难免会出现视野盲区，影响检测范围，导致视野盲区内的某些缺陷无法检测或错检而被误认为合格品，进而影响检测良品率的准确性。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置及检测方法，旨在解决现有的芯片检测存在盲区导致检测良品率的准确性有待提高的问题。

本发明的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其中，包括：

主体结构，设有第一路通道、第二路通道和主路通道，所述主路通道垂直于被测物的放置面，所述第一路通道和所述第二路通道分别与被测物的放置面倾斜，且所述第一路通道及第二路通道的末端均靠近所述主路通道的末端；

主相机组件，设于所述主路通道，用于采集被测物的二维信息；

第一相机组件，设于所述第一路通道，用于采集被测物的第一图像信息和第一初始三维信息；

第二相机组件，设于所述第二路通道，用于采集被测物的第二图像信息和第二初始三维信息；

光源组件，与所述主体结构连接，用于对被测物进行照明；

第一线激光器，与所述主体结构连接，所述第一线激光器与所述第一相机组件相对设置，以使所述第一线激光器发射的激光经被测物反射至所述第一相机组件；

第二线激光器，与所述主体结构连接，所述第二线激光器与所述第二相机组件相对设置，以使所述第二线激光器发射的激光经被测物反射至所述第二相机组件。

在一种实施方式中，所述主相机组件包括沿着所述主路通道由首端至末端依序设置的主相机、主镜头和分光棱镜；

所述第一相机组件包括沿着所述第一路通道由首端至末端依序设置的第一相机、第一镜头和第一分光镜；

所述第二相机组件包括沿着所述第二路通道由首端至末端依序设置的第二相机、第二镜头和第二分光镜。

在一种实施方式中，所述主体结构的底部设有弧状结构；所述光源组件包括：

主同轴光源，连接于所述主路通道，所述主同轴光源发出的光线经所述分光棱镜折射至被测物；

第一同轴光源，连接于所述第一路通道，所述第一同轴光源发出的光线经所述第一分光镜折射至被测物；第二同轴光源，连接于所述第二路通道，所述第二同轴光源发出的光线经所述第二分光镜折射至被测物；圆顶光源，连接于所述主体结构的底部，所述圆顶光源发出的光线经所述弧状结构反射至被测物；环形光源，连接于所述主体结构背离所述圆顶光源的一侧，所述环形光源的出光方向朝向被测物。

在一种实施方式中，所述光源组件还包括：第一补偿光源，连接于所述主体结构的末端，且所述第一线激光器朝向所述第一补偿光源，所述第一补偿光源发出的光线朝向被测物；第二补偿光源，连接于所述主体结构的末端，且所述第二线激光器朝向所述第二补偿光源，所述第二补偿光源发出的光线朝向被测物。

在一种实施方式中，所述第一相机组件还包括：第一固定件，与所述第一镜头连接；

所述第二相机组件还包括：第二固定件，与所述第二镜头连接。

在一种实施方式中，还包括：光谱共焦传感器，设置于所述主体结构，所述光谱共焦传感器位于所述主路通道背离所述第二路通道的一侧，所述光谱共焦传感器的出光方向朝向被测物；和/或

读码器，设置于所述主体结构，所述读码器位于所述光谱共焦传感器的侧方。

在一种实施方式中，还包括运动装置，所述运动装置与所述主体结构连接；所述运动装置包括：固定座；导轨，设置于所述主体结构；滑块，设于所述固定座，且与所述导轨滑动连接；驱动电机，设于所述固定座；丝杠，与所述驱动电机连接；螺母，与所述丝杠螺纹连接，且所述螺母连接于所述主体结构。

在一种实施方式中，所述主同轴光源包括：主同轴外壳，设于所述主体结构；主同轴灯板，设于所述主同轴外壳内；主扩散片，设于所述主同轴灯板。

在一种实施方式中，所述环形光源上设有环形扩散片；和/或

所述分光棱镜包括朝向所述主镜头一侧的主膜层；和/或

所述主体结构内设有黑绒布，且所述黑绒布位于所述主同轴光源和所述分光棱镜之间。

第二方面，本发明提供一种根据上述方案中任一项所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置的检测方法，其中，包括如下步骤：

启动光源组件，并控制主相机组件采集被测物的二维信息，控制第一相机组件采集被测物的第一图像信息，控制第二相机组件采集被测物的第二图像信息；

控制第一线激光器对所述被测物进行激光线扫，得到第一相机组件采集的第一初始三维信息，并控制第二线激光器对所述被测物进行激光线扫，得到第二相机组件采集的第二初始三维信息；

根据所述二维信息、所述第一图像信息、所述第二图像信息、所述第一初始三维信息以及所述第二初始三维信息，确定被测物的检测结果。

有益效果：本发明提供了一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置及检测方法，检测装置包括：主体结构，设有第一路通道、第二路通道和主路通道；主相机组件，设于所述主路通道，用于采集被测物的二维信息；第一相机组件，设于所述第一路通道；第二相机组件，设于所述第二路通道；光源组件，与所述主体结构连接；第一线激光器，与所述主体结构连接；第二线激光器，与所述主体结构连接。检测装置基于视差原理通过对被测物进行两组双目视觉检测，实现对不同深度颜色被测物的检测，且通过第一线激光器和第二线激光器对被测物进行激光线扫，并在检测过程中启动光源组件对被测物进行照明，实现对不同形貌和材质的半导体芯片的检测，且减少因半导体芯片形貌和材质导致的特征少检和漏检的情况，提高芯片检测的良品率的准确性。

附图说明

图1为本发明的基于激光线扫双目成像的光学检测装置中主体结构内部的示意图；

图2为本发明的检测装置中第一线激光器和第二线激光器的光路示意图；

图3为本发明的检测装置中第一线激光器和第二线激光器对具有盲区被测物检测的一个示意图；

图4为本发明的检测装置中第一线激光器和第二线激光器对具有盲区被测物检测的另一个示意图

图5中左图为本发明的主体结构底部的仰视图，图5中右图为本发明的环形扩散片的示意图；

图6为本发明的运动装置的示意图；

图7为本发明的右同轴光源的拆解示意图；

图8为本发明的检测装置前视的光谱共焦传感器和读码器的示意图。

附图标记说明：

101-弧状结构；11-主相机；12-主镜头；13-右相机；14-右相机固定座；15-右镜头；16-后相机；17-后相机固定座；18-后镜；21-分光棱镜；22-右分光镜；23-后分光镜；31-圆顶光源；32-环形光源；33-主同轴光源；34-右同轴光源；341-第一同轴灯座；342-第一同轴灯板；343-第一扩散片；35-后同轴光源；36-第一补偿光源；37-第二补偿光源；38-环形扩散片；41-第一线激光器；42-第二线激光器；51-导轨；52-电机；53-丝杆；54-固定座；61-读码器；62-光谱共焦传感器。

具体实施方式

本发明提供一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置及检测方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，除非另有明确具体的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是螺钉安装，也可以是卡扣安装；可以是固定连接，也可以是拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者间接连接至该另一个部件上。

还需说明的是，本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，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的具体含义。

目前采用的主要方法是通过不同的灯光强化芯片的不同特征，同时通过摄像机拍摄图像，在计算机上与模板进行比对检测。但芯片结构日趋复杂，在打光或者拍摄图像时难免会出现盲区，导致芯片的某些缺陷无法检测，或者导致错检，检测精度无法得到保证。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置，如图1或图2所示，所述检测装置包括：

主体结构，设有第一路通道(即右路)、第二路通道(即后路)和主路通道(即主路)，所述主路通道的通道方向垂直于被测物的放置面，所述第一路通道和所述第二路通道分别与被测物的放置面倾斜，且所述第一路通道及第二路通道的末端均靠近所述主路通道的末端；

主相机组件，设于所述主路通道，用于采集被测物的二维信息；

第一相机组件，设于所述第一路通道，用于采集被测物的第一图像信息和第一初始三维信息；

第二相机组件，设于所述第二路通道，用于采集被测物的第二图像信息和第二初始三维信息；

光源组件，与所述主体结构连接，用于对被测物进行照明；

第一线激光器41，与所述主体结构连接，所述第一线激光器41与所述第一相机组件相对设置，以使所述第一线激光器发射的激光经被测物反射至所述第一相机组件；

第二线激光器42，与所述主体结构连接，所述第二线激光器42与所述第二相机组件相对设置，以使所述第二线激光器发射的激光经被测物反射至所述第二相机组件。

具体地，主体结构为装置的壳体，主体结构包括三路结构，也就是一条主路及两条侧路(即右路和后路)，各路通道内部中空，每路从顶部贯通于底部，主路通道内部设置有主相机组件，右路和后路分别与水平面(与放置面平行)成一定倾斜角(即呈锐角)；光源组件连接于主体结构的底部和侧面。进一步，主体结构的主路竖直，右路以及后路与水平面成一定倾斜角，且三路共同朝向主体结构底部，主体结构底部呈漏斗状并带有一定弧度，即主体结构底部具有弧状结构101，主体结构设置有若干连接口。本发明中的被测物为芯片，但不限于此。

需要说明的是，主路、右路和后路在垂直方向(即俯视时)上的布局相当于“L”的端点(即分别对应交点、右端点和上端点)，主路的通道方向垂直放置面，也就是如图1所示主路由上向下正对被测物，且右路和后路由上向下(即从首端向末端)朝主路末端靠拢。

在本发明的较佳实施例中，正因为采用了上述的技术方案，本发明的检测装置通过对被测物进行两组双目视觉检测(主相机组件和第一相机组件为一组，主相机组件和第二相机组件为另一组)，然后通过第一线激光器41和第二线激光器42对被测物进行激光线扫，并且在两种检测过程中启动光源组件对被测物(即半导体芯片)进行照明，实现对不同形貌和材质的半导体芯片的检测，且减少因半导体芯片形貌和材质导致的特征少检和漏检的情况，进而提高被测物的检测范围和检测效率，避免因漏检或错检影响检测良品率的准确性。

在一种实施方式中，如图1或图2所示，所述主相机组件包括沿着所述主路通道(主路)由首端至末端(从上至下)依序设置的主相机11、主镜头12和分光棱镜21；

所述第一相机组件包括沿着所述第一路通道(右路)由首端至末端依序设置的第一相机13(即右相机)、第一镜头15(即右镜头)和第一分光镜22(即右分光镜)；也就是右相机13安装在右镜头15上端；

所述第二相机组件包括沿着所述第二路通道(后路)由首端至末端依序设置的第二相机16(即后相机)、第二镜头18(即后镜头)和第二分光镜23(即后分光镜)；也就是，后相机16安装在后镜头18上端；主镜头12、右镜头15和后镜头18前段均通过紧固块固定在主体结构上(即安装在相应通道中)；

其中，在平行于被测物放置面的平面上，所述主相机11和所述第一相机16形成第一连线，所述主相机11和所述第二相机13形成第二连线，所述第一连线与所述第二连线的预设角度为九十度；第一分光镜22呈倾斜角度设置在右路，第二分光镜23呈倾斜角度设置在后路，第一分光镜22和第二分光镜23相对设置。需要注意，第一相机13和第二相机16均为3D相机。本发明的检测装置为分体式激光线扫，通过两个线激光器和两个3D相机进行检测，两个3D相机同时起到3D图像采集和2D图像采集的作用。

下面结合附图3和图4针对具有盲区待测物的检测进行说明：

在对被测物进行检测时，通过第一线激光器41发射的激光经被测物反射至主相机11和右相机13(3D相机)，由于激光光束倾斜入射，在检测厚度较大的芯片时，光线无法进入相机，从而导致第一激光器41发射的激光无法经过待测物的盲区(如图3黑色三角形的斜面区域)或者第一激光器41发射的激光经过待测物后无法反射至右相机13(被盲区遮挡，如图4)，但是通过第二线激光器42发射的激光经被测物反射至主相机11和后相机16(3D相机)，此时由于第二激光器42发射的激光能够经过待测物盲区，从而反射至主相机11和后相机16，实现对该盲区部位的检测。本申请采用两个呈一定角度(具体为90度)的第一线激光器41和第二线激光器42相互配合，发射的激光能够对待测物表面全部区域进行覆盖，从而实现对待测物表面全范围的检测，进而实现提高检测范围和检测效率的目的。

在一种实施方式中，所述第一相机组件还包括：

第一固定件14，与所述第一镜头13连接；

所述第二相机组件还包括：

第二固定件17，与所述第二镜头16连接。

具体地，主相机11安装在主镜头12的一端，主镜头12的另一端通过紧固块安装于主体结构的主路上部；右相机13通过第一固定件14与右镜头15一端相连，右镜头15通过紧固块安装于主体结构右路上部；相应的，后相机16通过第二固定件17连接于后镜头18一端，后镜头18的另一端固定在主体结构的后路上部；主体结构的主路内部设置有分光棱镜21。

进一步，第一固定件14和第二固定件17呈楔形，从而使右相机13和后相机16相应的右镜头15和后镜头18倾斜朝向主体结构底部(即主路通道末端)。

在一种实施方式中，如图1或图5所示，所述主体结构的底部设有弧状结构101；所述光源组件包括：

主同轴光源33，连接于所述主路通道，所述主同轴光源33发出的光线经所述分光棱镜21折射至被测物

第一同轴光源34(右同轴光源)，连接于所述第一路通道，所述第一同轴光源34发出的光线经所述第一分光镜折射至被测物；

第二同轴光源35(后同轴光源)，连接于所述第二路通道，所述第二同轴光源35发出的光线经所述第二分光镜折射至被测物；

圆顶光源31，连接于所述主体结构的底部，所述圆顶光源31发出的光线经所述弧状结构反射至被测物；

环形光源32，连接于所述主体结构背离所述圆顶光源的一侧，所述环形光源32的出光方向朝向被测物。需要注意，环形光源32的主要出光方向为水平朝向环形光源的圆心，且环形光源32的余光朝向被测物。

具体地，与分光棱镜21相对的主路表面安装有主路同轴光源33，右路和后路表面分别安装有右同轴光源34和后同轴光源35；主同轴光源33安装于所述主体结构的主路侧面贯穿于所述主体结构厚度的连接口，且与主路内部放置的分光棱镜21相对设置；所述右同轴光源34安装于所述主体结构的右路侧面贯穿于所述主体结构厚度的连接口，且与右路内部的右分光镜相对设置；所述后同轴光源35安装于所述主体结构的后路侧面贯穿于所述主体结构厚度的连接口，且与后路内部的后分光镜相对设置；所述环形光源31和圆顶光源32安装于外罩，外罩连接于所述主体结构底部连接口，其尺寸与其相适配；环形光源31和圆顶光源32呈圆环状，环形光源31位于圆顶光源32上方，主体结构底部的弧状结构101与外罩连接，弧状结构101呈倒扣且中空的碗状。

在一种实施方式中，如图5所示，所述光源组件还包括：

第一补偿光源36，连接于所述主体结构的末端，且所述第一线激光器朝向所述第一补偿光源36，所述第一补偿光源发出的光线朝向被测物；

第二补偿光源37，连接于所述主体结构的末端，且所述第二线激光器朝向所述第二补偿光源37，所述第二补偿光源发出的光线朝向被测物。

具体地，如图2或图5所示，第一补偿光源36、第二补偿光源37、圆顶光源31和环形光源32依次安装于主体结构底部，第一线激光器41和第二线激光器42分别安装于第一补偿光源36和第二补偿光源37上部。第一补偿光源36和第二补偿光源37均设置于所述主体结构底部内表面上；第一线激光器41设置于所述主体结构底部上表面的连接口，朝向所述第一补偿光源36的方向设置，第二线激光器42设置于所述主体结构底部上表面的连接口，朝向所述第二补偿光源37的方向设置。

进一步，第一补偿光源36中间具有缝隙，第一线激光器41安装在主体结构底部的圆顶上，从而第一激光器41发出的激光透过第一补偿光源36的灯板的缝隙照射在被测物上，相应的，第二补偿光源37中间具有缝隙，第二补偿光源37安装在主体结构底部的圆顶上，从而第二激光器42发出的激光透过第二补偿光源37的灯板的缝隙照射在被测物上。

请同时参阅图1至图5，在本发明实施例中，当被测物运输到检测装置下方时，可以控制一组或多组灯光(即光源组件中的一个光源或多个光源)对被测物进行照明。当主同轴光源33发出光线时，光线进入分光棱镜21，其将光线的方向折射至与光路(即与主路通道的通道方向)平行，射向被测物；当右同轴光源34发出光线时，第一分光镜22将光线折射至被测对象，该光线方向与右路平行；同样的，第二分光镜23将后同轴光源35发出的光线折射至被测对象；圆顶光源31的出光方向朝向主体结构底部的弧形表面(即朝向弧状结构101)，光线到达该表面(弧状结构表面)时，光线会通过漫反射均匀射向被测物；环形光源32的出光方向朝向被测物，从较低角度从被测物四周进行打光；第一补偿光源36和第二补偿光源37出光方向朝向被测物；对多种角度的光源进行控制，可以有效照亮被测物的各个部分，极大程度减少了因照度不均造成的阴影。当光线照射到被测物时，部分反射光线会进入主体结构的主路、右路和后路，这些特征光经过各路对应的镜头，成像在对应相机的接收面上，对应的相机将这些光信号转换为电信号，将图像显示在计算机上。

本发明因设计了主体结构的倾斜于水平面一定角度的右路和后路结构，从而与第一线激光器、第二激光器相配合形成反射式结构，利用视差原理，有利于增强检测种类的多样性和适应性，该设计不仅实现了从三个角度获取被检测物的图像，还有效避免了因照明不足导致存在盲区而导致对被测物特征少检、漏检的情况，提高检测范围和检测效率。因本发明在右相机13与右镜头15和后相机16与后镜头16添加了固定件，该固定件分别与右路和后路相配合，运用沙姆定律，实现了在不改变镜头结构的情况下能够获取较大的景深，提升了成像质量，提高了检测精度。本发明通过右相机131、后相机16与主相机11的配合，各自构成一组双目立体视觉，实现了两个方向进行三维成像，大幅提高了检测的精确度。因本发明添加了同轴光源、环形光源、圆顶光源和补偿光源，有效减少了阴影，大幅减少视野盲区，提高了检测效果。进而能够达到高精度检测的效果，且适用范围大，可靠性强。

在一种实施方式中，所述主同轴光源包括：主同轴外壳，设于所述主体结构，也就是所述主同轴外壳安装于所述主体结构的主路连接口；主同轴灯板，设于所述主同轴外壳内；主扩散片，设于所述主同轴灯板；

如图7所示，所述第一同轴光源34(右同轴光源)包括第一同轴外壳341(右同轴外壳)、第一同轴灯板342(即右同轴灯板)和第一扩散片343，且右同轴灯板342设置于右同轴外壳内，所述第一扩散片343固定于右同轴灯板342前，所述右同轴外壳341安装于所述主体结构的右路连接口，还包括安装于右同轴外壳341上的右分光镜架，分光镜架置于所述主体结构右路内，且右分光镜22安装在右分光镜架上；具体地，右同轴灯座设于主体结构的右路表面，与主体结构可拆卸连接；同轴灯板342安装于同轴灯座341的内部，且两者的尺寸相匹配；第一扩散片343安装于第一同轴灯板342的出光方向处；

所述第二同轴光源35(后同轴光源)包括第二同轴外壳(后同轴外壳)、第二同轴灯板(后同轴灯板)和第二扩散片，且后同轴灯板设置于后同轴外壳内，所述第二扩散片固定于后同轴灯板前，所述后同轴外壳安装于所述主体结构的后路连接口，所述后分光镜架安装于后同轴外壳，置于所述主体结构的后路内，且后分光镜安装在后分光镜架上。需要注意，主同轴光源33与后同轴光源35的结构与右同轴光源34相同。通过不同的灯光凸显出产品的缺陷，对缺陷种类或大小等进行评估后判断产品是否合格。

在一种实施方式中，所述分光棱镜22包括朝向所述主镜头一侧的主膜层(即半透半反镀膜层)；且所述第一分光镜22和第二分光镜23上均包括半透半反镀膜层；具体地，分光棱镜21上设置有半透半反镀膜层(膜层位于分光棱镜内部，对光线进行分光，一半透射，一半反射)，当主同轴光源21发出的光线经过分光棱镜21时，部分光线被折射射向被测物，当被测物反射回来的光线经过分光棱镜21时，部分光线会透过半透半反镀膜层，到达主相机接收面；同样的，第一分光镜22和第二分光镜23内也设置有半透半反镀膜层，通过各分光棱镜、第一分光镜、第二分光镜与对应相机的配合，获得物体的图像信息；

所述环形光源出光方向上设有环形扩散片；所述第一补偿光源和第二补偿光源的出光方向上均设有补偿扩散片；具体地，扩散片(第一扩散片、第二扩散片、环形扩散片和补偿扩散片)用于将光源所发射出的光线获得一个较大的发散角，将光线均匀照射在被测物表面上。应理解的是，本发明对于扩散片内的扩散物质不做具体限定；

所述主体结构内设有黑绒布，且所述黑绒布位于所述主同轴光源和所述分光棱镜之间。具体地，主体结构的主路的内侧和所述分光棱镜之间设有黑绒布；相对于所述第一扩散片、第二扩散片的所述主体结构的右路、后路的内侧均设有黑绒布。具体地，所述主体结构的内侧相对于同轴光源的表面上均设置有黑绒布，用于吸收杂光，以减少杂光对成像的影响，提升成像质量。

在一种实施方式中，所述外罩内部和所述主体结构底部内侧设有漫反射涂层(即喷涂有白色墙面漆)。

在一种实施方式中，如图8所示，还包括：

光谱共焦传感器63，设置于所述主体结构，谱共焦传感器62安装于主体结构的主路下部表面上，所述光谱共焦传感器位于所述主路通道背离所述第二路通道的一侧，所述光谱共焦传感器的出光方向朝向被测物；和/或

读码器61，设置于所述主体结构，所述读码器位于所述光谱共焦传感器的侧方。

具体地，所述主体结构的主路表面上安装有光谱共焦传感器62以及读码器固定座，所述光谱共焦传感器62安装于所述主体结构的主路的下方侧面上，位于所述灯罩上方，出光方向朝向底部；所述读码器固定座安装于主体结构的主路的下方侧面上，并位于所述光谱共焦传感器上方，读码器61固定于读码器安装座上，光谱共焦传感器62安装于主体结构上。当被测物经过装置下方时，读码器61可识别被测物的编号信息；光谱共焦传感器62可对被测物进行检测，检测被测物的特征，通过安装光谱共焦传感器62，满足对强吸光材料或者透明材料的检测。多种测量方式集成化的设计，满足了对多种复杂材质的物体的检测，提升了检测精度以及适用范围。

需要说明的是，本发明的检测装置采用三种3D检测方式(双目视觉、激光线扫以及光谱共焦)，其中光谱共焦用于补充激光线扫的不足，比如对一些吸光材质、透光材质、高反射率材质(类似镜面)的被测物，从而通过光谱共焦方式检测被测物的特征。

本发明因添加了读码器固定架，该设计便于读码器的安装，读码器用于读取产品的序列号等信息，因添加了光谱共焦座，该设计便于光谱共焦传感器的安装，以满足对特殊材质的物体的检测。本发明将多种测量方式集成化，实现了对被测对象全面、多方位的检测。本发明的检测装置能够达到高精度检测的效果，且适用范围大，可靠性强。

在一种实施方式中，如图6所示，还包括运动装置，运动装置安装于主体结构的后路表面上，所述运动装置与所述主体结构连接；所述运动装置包括：

固定座54；

导轨51，设置于所述主体结构；

滑块，设于所述固定座54，且与所述导轨51滑动连接；

驱动电机52，设于所述固定座54；

丝杠53，与所述驱动电机52连接；

螺母，与所述丝杠53螺纹连接，且所述螺母连接于所述主体结构。

具体地，所述运动装置包括导轨51、驱动电机52、丝杆53和固定座54，所述导轨包括第一导轨和第二导轨，所述第一导轨安装于所述主体结构的右路的表面上，所述第二导轨安装于所述主体结构的后路的表面上；所述固定座54安装于所述第一导轨、第二导轨上；驱动电机52固定于固定座的上表面，与所述丝杆53相连；所述丝杆设置于贯穿固定座上表面厚度的连接口，需要注意丝杠与固定座相对转动，丝杠53上螺纹连接有螺母，螺母通过连接件与主体结构固定连接，从而通过丝杠转动带动螺母移动，进而带动主体结构上升或下降。进一步，导轨51上下滑动连接有滑块，滑块与固定座固定连接，驱动电机52通过驱动丝杆53，带动主体结构在导轨的方向上移动；该运动装置可以在计算机软件上进行控制，实现高精度，高效率地操控本装置在Z轴方向上的运动，以满足不同被测物所需的不同工作距离，有效提升了本发明的适用范围。

本发明基于激光线扫双目成像的光学检测装置，因本发明添加了固定座、电机、丝杆以及导轨，通过软件对电机的控制，电机带动丝杆转动，实现了对本系统的Z轴方向上运动的控制，该设计便于整个系统的升降，有效提高了稳定性、精度以及适用范围。

需要说明的是，通过驱动被测物前后或左右移动，但不限于此，可以设置为第一线激光器和第一线激光器在主体结构上移动对被测物激光线扫。

本发明的检测装置的工作原理：

当被测物被运送到本装置下方时，通过计算机软件对运动装置进行控制，驱动电机52进行运转，带动丝杆转动，从而使装置在Z轴方向上运动，直至调整至合适的工作距离，被测物清晰成像在各相机接收器上。根据检测项目的需要，可控制不同光源(主同轴光源、右同轴光源、后同轴光源、圆顶光源、环形光源、第一补偿光源和第二补偿光源)射出光线；在光源照亮被测物的同时，主相机11接收二维图像信息，将所接收的特征光信号转换为电信号，实时显示在显示器上；也就是说在进行两组双目视觉检测时，其中一组双目检测通过主相机11采集被测物的二维信息，以及通过第一相机13采集被测物的第一图像信息，另一组双目检测通过主相机11采集被测物的二维信息(两组双目的二维信息采集一次即可)，以及通过第二相机16采集被测物的第二图像信息；也就是根据每组双目检测采集的两张图片，通过计算视差计算出被测物对应的高度信息，进而通过主相机11、右相机13以及主相机11、后相机16所形成的两组双目视觉检测，能够精确有效地获取被测物的第一组三维信息；双目视觉检测采用三角测量法进行3D检测；

然后进行激光线扫检测，此过程主相机不进行图像采集，通过第一线激光发射器41和第二线激光器42对被测物进行扫面，右相机13和后相机16接收返回的光束，获得被测物的三维图像信息，并；具体地，第一线激光器41发射激光，经过物体反射后，激光进入右路，右相机13接收光线，获取高度信息，在发射激光的过程中，整个装置相对于被测物会向左(或向右)移动，从而对物体进行扫描得到第一初始三维信息，第二线激光器42发射激光，经过物体反射后，激光进入后路，后相机16接收光线，获取高度信息，在发射激光的过程中，整个装置相对于被测物会向前(或向后)移动，从而对物体进行扫描得到第二初始三维信息，并根据第一初始三维信息和第二初始三维信息，得到第二组三维信息；

在遇到强吸光材料或透明材料时，通过光谱共焦传感器62(进行补偿或补充检测)获得被测物的特征，从而全面、精确地获得被测物的三维图像信息；在检测过程中，读码器61可读取被测物上所标记的二维码信息。

本发明通过多组光源的集成化设置，双目视觉检测和激光线扫的一体化设计，对被测物整体结构完整呈现，凸显所需要检测项目的特征，极大程度提高了检测适用范围以及检测精度，检测芯片的良率得到了提高。

基于上述实施例，本发明还提供一种基于激光线扫双目成像的光学检测方法，应用于基于激光线扫双目成像的光学检测装置，具有以上检测装置的全部有益效果，所述检测方法包括如下步骤：

步骤S100、启动光源组件，并控制主相机组件采集被测物的二维信息，控制第一相机组件采集被测物的第一图像信息，控制第二相机组件采集被测物的第二图像信息。

具体地，二维信息为二维图像，第一图像信息为第一图像，第二图像信息为第二图像；启动主同轴光源、圆顶光源和环形光源，控制主相机采集被测物的二维图像；启动右同轴光源、圆顶光源和环形光源，控制右相机采集被测物的第一图像；启动后同轴光源、圆顶光源和环形光源，控制后相机采集被测物的第二图像。

步骤S200、控制第一线激光器对所述被测物进行激光线扫，得到第一相机组件采集的第一初始三维信息，并控制第二线激光器对所述被测物进行激光线扫，得到第二相机组件采集的第二初始三维信息。

具体地，第一初始三维信息为第一模型图像，第二初始三维信息为第二模型图像；启动第一补偿光源，控制被测物向右移动，并控制第一线激光器发射激光，得到第一模型图像；启动第二补偿光源，控制被测物向后移动，并控制第二线激光器发射激光，得到第二模型图像。

步骤S300、根据所述二维信息、所述第一图像信息、所述第二图像信息、所述第一初始三维信息以及所述第二初始三维信息，确定被测物对应的检测结果。

具体地，根据二维图像和第一图像确定第一高度信息，根据二维图像和第二图像确定第二高度信息；需要注意，二维图像和第一模型图像为一组，二维图像和第二模型图像为另一组。具体地，根据两组图像形成两组灰度图，从而根据两组灰度图分别确定不同的高度或深度。

控制光谱共焦传感器发生激光，得到图像补充信息；

根据第一组三维信息和第二组三维信息，得到被测物的三维图像。

还包括步骤：

根据第一组三维信息、第二组三维信息和图像补充信息，得到被测物的三维图像。

根据第一高度信息、第二高度信息和三维图像，得到被测物的检测结果。具体地，直接根据两组图像和三维图像读取数值，从而得到检测结果，或者方法还包括步骤：

步骤S400、获取被测物对应的模板图像，并根据所述模板图像和所述三维图像，得到被测物的检测结果。

具体的，将第一高度信息、第二高度信息、三维图像分别与模板图像进行对比分析，误差在预设阈值范围内时，检测结果为合格，误差在预设阈值范围外时，检测结果为不合格。

由于检测装置的具体结构以及工作步骤在上文已经详细阐述，具体有益效果在上文也已详细介绍，在此不再重复赘述。需要说明的是，上述步骤中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过所述计算机可读存储介质进行传输。所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，数字通用光盘(digital versatile disc，DVD))、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，该流程可以由计算机程序来指令相关的硬件完成，该程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：只读存储器(read-only memory，ROM)或随机存储存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，包括：

主体结构，设有第一路通道、第二路通道和主路通道，所述主路通道垂直于被测物的放置面，所述第一路通道和所述第二路通道分别与被测物的放置面倾斜，且所述第一路通道及第二路通道的末端均靠近所述主路通道的末端；

主相机组件，设于所述主路通道，用于采集被测物的二维信息；

第一相机组件，设于所述第一路通道，用于采集被测物的第一图像信息和第一初始三维信息；

第二相机组件，设于所述第二路通道，用于采集被测物的第二图像信息和第二初始三维信息；

光源组件，与所述主体结构连接，用于对被测物进行照明；

第一线激光器，与所述主体结构连接，所述第一线激光器与所述第一相机组件相对设置，以使所述第一线激光器发射的激光经被测物反射至所述第一相机组件；

第二线激光器，与所述主体结构连接，所述第二线激光器与所述第二相机组件相对设置，以使所述第二线激光器发射的激光经被测物反射至所述第二相机组件。

2.根据权利要求1所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，

所述主相机组件包括沿着所述主路通道由首端至末端依序设置的主相机、主镜头和分光棱镜；

所述第一相机组件包括沿着所述第一路通道由首端至末端依序设置的第一相机、第一镜头和第一分光镜；

所述第二相机组件包括沿着所述第二路通道由首端至末端依序设置的第二相机、第二镜头和第二分光镜。

3.根据权利要求2所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，所述主体结构的底部设有弧状结构；所述光源组件包括：

主同轴光源，连接于所述主路通道，所述主同轴光源发出的光线经所述分光棱镜折射至被测物；

第一同轴光源，连接于所述第一路通道，所述第一同轴光源发出的光线经所述第一分光镜折射至被测物；

第二同轴光源，连接于所述第二路通道，所述第二同轴光源发出的光线经所述第二分光镜折射至被测物；

圆顶光源，连接于所述主体结构的底部，所述圆顶光源发出的光线经所述弧状结构反射至被测物；

环形光源，连接于所述主体结构背离所述圆顶光源的一侧，所述环形光源的出光方向朝向被测物。

4.根据权利要求3所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，所述光源组件还包括：

第一补偿光源，连接于所述主体结构的末端，且所述第一线激光器朝向所述第一补偿光源，所述第一补偿光源发出的光线朝向被测物；

第二补偿光源，连接于所述主体结构的末端，且所述第二线激光器朝向所述第二补偿光源，所述第二补偿光源发出的光线朝向被测物。

5.根据权利要求2所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，

所述第一相机组件还包括：

第一固定件，与所述第一镜头连接；

所述第二相机组件还包括：

第二固定件，与所述第二镜头连接。

6.根据权利要求1所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，还包括：

光谱共焦传感器，设置于所述主体结构，所述光谱共焦传感器位于所述主路通道背离所述第二路通道的一侧，所述光谱共焦传感器的出光方向朝向被测物；和/或

读码器，设置于所述主体结构，所述读码器位于所述光谱共焦传感器的侧方。

7.根据权利要求1所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，还包括运动装置，所述运动装置与所述主体结构连接；所述运动装置包括：

固定座；

导轨，设置于所述主体结构；

滑块，设于所述固定座，且与所述导轨滑动连接；

驱动电机，设于所述固定座；

丝杠，与所述驱动电机连接；

螺母，与所述丝杠螺纹连接，且所述螺母连接于所述主体结构。

8.根据权利要求3所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，所述主同轴光源包括：

主同轴外壳，设于所述主体结构；

主同轴灯板，设于所述主同轴外壳内；

主扩散片，设于所述主同轴灯板。

9.根据权利要求4所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置，其特征在于，所述环形光源上设有环形扩散片；和/或

所述分光棱镜包括朝向所述主镜头一侧的主膜层；和/或

所述主体结构内设有黑绒布，且所述黑绒布位于所述主同轴光源和所述分光棱镜之间。

10.一种根据权利要求1至9任一项所述的基于激光线扫双目成像的光学检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

启动光源组件，并控制主相机组件采集被测物的二维信息，控制第一相机组件采集被测物的第一图像信息，控制第二相机组件采集被测物的第二图像信息；

控制第一线激光器对所述被测物进行激光线扫，得到第一相机组件采集的第一初始三维信息，并控制第二线激光器对所述被测物进行激光线扫，得到第二相机组件采集的第二初始三维信息；

根据所述二维信息、所述第一图像信息、所述第二图像信息、所述第一初始三维信息以及所述第二初始三维信息，确定被测物的检测结果。

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