CN200976635Y - 一种用于全自动锡膏印刷机的l型单镜头图像采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置。该装置包括两个分光镜、两个反光镜、成像透镜、图像传感器和两个光源，所述反射镜与成像透镜位于分光镜两侧，光源位于分光镜的另一侧，成像透镜和光源的光轴相互垂直；所述分光镜的分光面与成像透镜和光源的光轴夹角均为45°；所述成像透镜对准两分光镜的分界面，图像传感器位于成像透镜后。该实用新型装置的光路调整容易，同时采集钢网和电路板的图像，采集速度快。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种图像采集装置，具体是指用于钢网印刷工艺的电路板锡膏印刷过程中钢网和电路板的基准测量和锡膏印刷过程中钢网及电路板检查的图像采集装置。
背景技术
在采用钢网印刷工艺的电路板锡膏印刷过程中，要将锡膏准确印刷到电路板上，需要将电路板上要印刷的部位与钢网上的开孔准确对准。钢网和电路板的对准一般采用基准对准的方法，就是说在钢网和电路板上做上标记，在加工上保证当两者对应的标记对准时，电路板和钢网上要印刷的部位即与钢网上的开孔对准。最简单的基准对准方法是机械定位，该方法的基准是电路板上特别加工的定位孔，印刷机上使用一个或是几个气缸活塞机构，定位时将活塞的撞杆插入PCB的定位孔内以达到定位的目的，其缺点是定位精度差，速度慢，不同的PCB的定位孔径不同，有的甚至没有定位孔，因此该方法适应差，难以适应SMT生产的高密度、高产出和高精度的发展趋势，目前该技术已逐步被淘汰。
随着电子元器件向片式化、微型化、高密度等方向发展，对锡膏印刷机的印刷精度、速度和可靠性的要求越来越高，当前在高密度电路板的SMT生产线中，大部分的缺陷来自锡膏的印刷不良。锡膏印刷质量检查的主要采用人工方法，但人工视觉检查存在主观性强，可重复性差，视觉疲劳易带来误判和漏检等问题，人工视觉检查已经难以满足SMT生产线的配套检测要求。
采用机器视觉技术的锡膏印刷机可以同时实现基准高速高精度对准、印刷过程中印刷质量检查。目前该类型的锡膏印刷机的图像采集装置一般包括低角度环形光源、两个光源，一个分光镜、一个反光镜、一个成像透镜、一个图像传感器。工作时，位于不同水平面的两个光源中的任意一个发光，光源经分光镜照射照射钢网或电路板，然后反射回分光镜，再经反光镜光束折射到成像透镜，最后在图像传感器上成像，这样获得的图像是电路板和钢网图像的叠加，通过分析图像，可以得出定位信息。也可以通过分时控制光源的开关，从而分时拍摄到钢网及PCB的图像，该方法的光路调整比较困难，采集图像时图像分析算法复杂，而分时采集图像则比较耗时，也存在少量重影，而且装置在向上和向下光路方向上尺寸较大，这样基准对准和印刷检查时电路板和钢网之间距离相应也较大。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种能将上下两个光路同时汇集到同一个成像透镜和图像传感器上成像、光路调整容易、图像采集速度快、获得的图像清晰、结构紧凑的钢网和电路板基准测量及锡膏印刷过程检查的图像采集装置。
本实用新型的目的通过如下技术方案实现：
一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，包括两个分光镜、两个反光镜、一个成像透镜、一个图像传感器和两个光源，所述反射镜与成像透镜位于分光镜两侧，光源位于分光镜的另一侧，成像透镜和光源的光轴相互垂直；所述分光镜的分光面与成像透镜和光源的光轴夹角均为45°；所述成像透镜对准两分光镜的分界面，图像传感器位于成像透镜后。
所述反射镜是两个叠放在一起的等腰直角棱镜，且两反射面相互垂直，分别将来自钢网和电路板的光线反射向分光镜；所述反射镜也可以是两片反射镜片。
所述分光镜为两个叠放在一起的直角棱镜；也可以为一长方体的分光镜；还可以由一个或两个分光片组成。
本实用新型还包括环形光源，所述低角度环形光源为LED环形光源，位于反射镜下方，为电路板提供侧向照明；所述低角度环形光源的安装位置使照射电路板的出射光束经反射镜反射后穿过环形光源的中心孔照射到电路板上。
所述图像传感器为模拟或数字的CCD相机或CMOS相机。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本实用新型涉及的图像采集装置具有向上和向下的两个光路，分别采集钢网朝下和电路板朝上侧的图像；成像透镜对准两分光镜的分界面，图像传感器位于成像透镜后，钢网和电路板的反射光束通过成像透镜分别在图像传感器的上下半部成像；光路调整容易，图像采集速度快，具有结构紧凑易于实现等特点。
附图说明
图1是本实用新型一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置的俯视图；
图2是本实用新型一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置工作过程的正视图；
图3是本实用新型一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置的仰视图；
图4是本实用新型一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置的右视图；
图5是实施例一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置和定位装置构成结构示意图。
图中：1和2-反射镜；3-低角度LED环形光源；4和5-分光镜；6和7-LED光源；8-成像透镜；9-图像传感器；10-钢网；11-电路板；12-本专利所述的图像采集装置；13-定位装置；14-图像采集控制及处理装置。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步地描述。
如图1、2、3、4所示，一种用于基准测量和锡膏印刷检查的图像采集装置包括反光镜1和2、低角度环形光源3、分光镜4和5、光源6和7、成像透镜8和图像传感器9，光源6、7、分光镜4、5和反射镜1、2分别上下叠放，反射镜1、2和成像透镜8位于分光镜4、5的两侧，成像透镜8和光源6或7的光轴相互垂直，分光镜4和5的分光面与成像透镜8和光源6、7的光轴夹角均为45°；光源6、7的出射光经分光镜4、5反射90°射向反射镜1、2，再经反射镜反射后分别射向钢网10和电路板11，环形光源3位于反射镜2下方，为电路板11提供侧向照明，反射镜2向下反射的光束穿过环形光源3中心孔照射到电路板11。反射镜1、2是两个等腰直角棱镜，其反射面与水平面夹角均为45°，且两反射面相互垂直，分别将钢网10和电路板11的反射光束反射向分光镜4、5，反射镜也可以是两片反射镜片。部分反射光经分光镜4、5反射90°照射向光源6、7，另一部分光则经分光镜4、5折射进入成像透镜8；成像透镜8对准两分光镜4和5的分界面，图像传感器9位于成像透镜8后，上下两路光通过成像透镜8分别在图像传感器9的上下半部分别成像，图像传感器9为模拟或数字的CCD相机或CMOS相机，图像传感器9将图像转换为模拟电压信号或数字信号，传送给计算机处理。
如图5所示，为了配合本实用新型的图像采集装置工作，还需图像采集控制及处理装置14和定位装置13。图像采集控制及处理装置14是由摄像控制器、图像采集卡、定位控制器和图像处理模块与通用计算机和存储器组成。其中摄像控制器分别与本实用新型的图像采集装置的LED光源6、7以及图像传感器9连接，分别控制LED光源6、7的照明，并控制图像传感器9的CCD图像采集。图像采集卡与图像传感器9的视频信号输出连接，将图像视频信号转换成数字信号。定位装置控制器与定位装置13连接，图像采集装置12安装在定位装置13上，采集图像时，按照指定的坐标信息，定位装置13将图像采集装置12送入钢网10和电路板11之间的指定位置，图像采集装置12同时采集钢网朝向电路板侧和电路板朝向钢网侧的图像，图像采集过程由程序自动控制完成，采集的图像和处理结果保存在存储器内。
应用本实用新型的用于基准测量和锡膏印刷检查的图像采集装置时，LED光源6和7发出的光经过分光镜4和5反射90°照射向反光镜1和2，反射镜1将光线向上反射到钢网10，反射镜2将光线向下反射，光束穿过环形光源3的中心孔照射到电路板11上。从钢网10反射回来的光线经过反射镜1反射向分光镜4；从电路板11反射回来的光束穿过环形光源3的中心孔照射到反射镜2，再折射向分光镜5。约50％从反射镜1和2回来的反射光经分光镜4和5反射90°照射向光源6和7，另50％光则经分光镜4和5折射进入成像透镜8，分别在图像传感器9的上下半部成像。环形光源3为电路板上的需要采集图像的特征提供侧向照明，该图像采集装置将上下两个光路汇集到一个图像传感器上同时成像，图像采集速度快，光路调整容易。
当用于基准测量时，通过本实用新型的图像采集装置，可同时采集到位于电路板11和钢网10上的基准点的图像，经图像采集卡转换成数字信号输入计算机，可计算两个基准点的坐标，并进行进一步的偏差分析，进而可以实现基准高速高精度对准。
当用于锡膏印刷检查时，通过本实用新型的图像采集装置，同时采集电路板11和钢网10图像，经过图像采集卡将采集的图像信号转换成数字信号，输入计算机，并与计算机内保存的标准模板信息进行比较，从而可检查电路板的锡膏印刷质量和钢网的网孔堵塞程度。
本实用新型的图像采集装置具有向上和向下的两个光路，同时采集钢网下侧和电路板上侧的图像。光路调整方便，易获得清晰图像，且具有较高的图像采集速度，整个装置安装在一个本体上，结构紧凑。
以上所述仅为本实用新型较佳的可行实施例，并非因此限定本实用新型的保护范围，故凡应用本实用新型说明书或附图内容所进行的等效结构变化，均包含于本实用新型保护范围内。
Claims (9)
1、一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，包括两个分光镜、两个反光镜、成像透镜、图像传感器和两个光源，所述反射镜与成像透镜位于分光镜两侧，光源位于分光镜的另一侧，成像透镜和光源的光轴相互垂直；所述分光镜的分光面与成像透镜和光源的光轴夹角均为45°；所述成像透镜对准两分光镜的分界面，图像传感器位于成像透镜后。
2、根据权利要求1所述的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，所述反射镜为两个叠放在一起的等腰直角棱镜。
3、根据权利要求1所述的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，所述反射镜为一个有两个反射面的直角棱镜。
4、根据权利要求1所述的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，所述分光镜为两个叠放在一起的直角棱镜或者一长方体的分光镜。
5、根据权利要求1所述的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，所述分光镜为由一个或两个分光片组成。
6、根据权利要求1所述的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，所述两个分光镜、两个反光镜和两个光源是上下叠放。
7、根据权利要求1～6任意项所述的L型单镜头图像采集装置，其特征在于还包括环形光源，所述环形光源为LED环形光源，位于电路板与反射镜之间，为电路板提供侧向照明，反射镜向下反射的光束穿过环形光源中心孔照射到电路板。
8、根据权利要求1所述的L型单镜头图像采集装置，其特征在于，所述图像传感器为模拟或数字的CCD相机或CMOS相机。
9、根据权利要求1～6任意项所述一种用于全自动锡膏印刷机的L型单镜头图像采集装置，其特征在于：所述光源和图像传感器分别与图像采集控制及处理装置的摄像控制器连接，控制光源的开关，并进而控制钢网和电路板图像的采集；图像传感器的视频信号输出端与图像采集控制及处理装置的图像采集卡连接，使采集的图像视频信号转换成数字信号。
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