CN200980119Y

CN200980119Y - 一种用于锡膏印刷的l型双镜头图像采集装置

Info

Publication number: CN200980119Y
Application number: CNU2006201540262U
Authority: CN
Inventors: 张宪民; 邝泳聪; 卢盛林; 吴晖辉; 李华会
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2006-11-30
Filing date: 2006-11-30
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2016-11-30

Abstract

本实用新型公开了一种用于全自动视觉锡膏印刷机的L型双镜头图像采集装置，具有两路独立的光路，分别采集钢网和电路板的图像，每个光路包括一个分光镜、一个光源、一个反射镜、一个成像透镜和一个图像传感器，在每个光路中，反射镜与成像透镜位于分光镜两侧，图像传感器位于成像透镜后，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，分光镜的分光面与成像透镜的光轴和光源的光轴夹角均为45°，反射镜的反射面与成像透镜的光轴的夹角也为45°。该装置两光路独立，调整容易，可同时采集钢网和电路板图像，采集速度快。

Description

一种用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置

技术领域

本实用新型涉及一种图像采集装置，特别是涉及一种用于锡膏印刷的图像采集装置。

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，由于不同的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。该方法的优点是光路简单和成本低，但光路调整比较困难，同时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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、光路相互独立、调整容易，可以同时采集钢网和电路板的图像，采集速度快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。

为解决上述技术问题，本实用新型通过如下技术方案实现：

一种用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，具有两路独立的光路，分别采集钢网和电路板的图像，每个光路包括一个分光镜、一个光源、一个反射镜、一个成像透镜和一个图像传感器。在每个光路中，反射镜与成像透镜位于分光镜两侧，图像传感器位于成像透镜后，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，分光镜的分光面与成像透镜的光轴和光源的光轴夹角均为45°，反射镜的反射面与成像透镜的光轴的夹角也为45°。

所述反射镜也可以是两片反射镜片，还可以是一个有两个反射面的直角棱镜。

所述分光镜是两个叠放在一起的直角棱镜，也可以是一个长方体的分光镜，还可以由一个或两个分光片组成。

所述图像传感器为模拟或数字的CCD相机或CMOS相机。

作为本实用新型的一种优选结构，该图像采集装置还包括一个低角度环形光源。

作为本实用新型进一步的优选结构，低角度环形光源为LED环形光源。

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独立光路，分别采集钢网朝下和电路板朝上侧的图像，光路调整容易，可以同时采集钢网和电路板图像，图像采集速度快，结构紧凑易于实现。

附图说明

图1是本实用新型图像采集装置的立体图。

图2是本实用新型图像采集装置的俯视图。

图3是本实用新型图像采集装置工作过程的正视图。

图4是本实用新型图像采集装置仰视图。

图5是本实用新型图像采集装置右视图。

图6是实施例中图像采集装置与图像采集控制及处理装置和定位装置构成结构示意图。

图中示出：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和10—成像透镜；9和11—图像传感器；12—本专利所述的图像采集装置；13—钢网；14—电路板；15—定位装置；16—图像采集控制及处理装置。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，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、5所示，一种用于锡膏印刷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10、图像传感器9和11。装置上下两个光路独立，分别采集钢网和电路板图像，反射镜1、2和成像透镜8、10分别位于分光镜4、5的两侧，成像透镜8(或10)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13和电路板14，环形光源3位于反射镜2下方，为电路板14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14；钢网13的反射光束经反射镜1反射90°到分光镜4，电路板14的反射光束则先穿过环形光源3的中心孔后照射到下部反光镜2，经其反射回分光镜5；反射镜1和2是两个叠放在一起的等腰直角棱镜，反射镜也可以是两片反射镜片，还可以是一个有两个反射面的直角棱镜。分光镜4和5是两个叠放在一起的直角棱镜，也可以是一个长方体的分光镜，还可以是一个或两个分光片；来自钢网或电路板的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和10，分别在图像传感器9和11成像，图像传感器9和10为模拟或数字的CCD相机或CMOS相机，图像传感器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6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16和定位装置15。图像采集控制及处理装置16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和11连接，分别控制LED光源6、7的照明，并控制图像传感器9和11的图像采集。图像采集卡与图像传感器9和11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15连接，图像采集装置12安装在定位装置15上，采集图像时，按照指定的坐标信息，定位装置15将图像采集装置12送入钢网13和电路板14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13，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，环形光源为电路板采集提供侧向照明。从钢网10反射回来的光线经过反射镜1折射向分光镜4；从电路板14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，再反射向分光镜5。从反射镜1和2回来的反射光约50％经分光镜4和5反射90°照射向光源6和7，另50％经分光镜4和5折射进入成像透镜8和10，最后这上下两路光分别在图像传感器9和11成像。

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14和钢网13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，可同时采集电路板14和钢网13的图像，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独立光路，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

1、一种用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述的图像采集装置具有两路独立的光路，分别采集钢网和电路板的图像，每个光路包括分光镜、光源、反射镜、成像透镜和图像传感器各一个，在每个光路中，反射镜与成像透镜位于分光镜两侧，图像传感器位于成像透镜后，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，分光镜的分光面与成像透镜的光轴和光源的光轴夹角均为45°，反射镜的反射面与成像透镜的光轴的夹角也为45°。

2、根据权利要求1所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述图像采集装置还包括一个低角度环形光源，所述低角度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。

3、根据权利要求2所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述低角度环形光源为LED环形光源。

4、根据权利要求1所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述反射镜为等腰直角棱镜。

5、根据权利要求1所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述反射镜也可以为平面反射镜片。

6、根据权利要求1所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述反射镜还可以由一个有两个反射面的直角棱镜构成。

7、根据权利要求1所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述图像传感器为CCD传感器或者CMOS传感器。

8、根据权利要求1所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述分光镜是由两个叠放在一起的直角棱镜构成、或是一个长方体的分光镜，或者是由一个或两个分光片组成的分光镜。

9、根据权利要求1～8任意项所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，其特征在于：所述反射镜、分光镜、光源、成像透镜和图像传感器为上下叠放构成。

10、根据权利要求1～8任意项所述的用于锡膏印刷的L型双镜头图像采集装置，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还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。