CN201063716Y - 用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，包括分光器、直射光源、侧向光源、成像透镜和图像传感器各两个，光反射器一个，直射光源分布在光反射器两侧，分光器安装在光反射器的另两个侧面，侧向光源安装在分光器朝向钢网或电路板一侧，两个成像透镜同向平行放置，位于分光器的另一侧面，图像传感器位于成像透镜之后，光反射器具有两个方向相反的反射面，直射光源的出射光经光反射器后分别向上和向下折射向两个分光器，经其透射后分别照向钢网或电路板，光束穿过侧向光源的中心孔照射钢网或电路板。该图像采集装置具有向上和向下的两个独立光路，可同时采集钢网和电路板的图像，光路调整容易。

Description

用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置

所属技术领域

本实用新型涉及一种图像采集装置，特别是涉及一种用于对光路同轴但方向相反的两区域进行图像采集的装置，具体是指用于诸如全自动钢网印刷机中钢网和电路板的基准测量和印刷质量检查的图像采集装置。但其使用范围并不局限于锡膏印刷机，还可以用于元件贴放系统、半导体制造、纸张上油墨印刷等其它需要采用图像传感器实现基准对位的装置或应用中。

技术背景

在采用钢网印刷工艺的全自动钢网印刷机中，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。

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。如图1所示，目前该类型的锡膏印刷机的图像采集装置一般包括两个光源59、56，一个分光镜53、一个反射镜54、一个成像透镜57和一个图像传感器58，有些装置中为了消除上下光路的相互干扰，还加上挡光片52、55。工作时，位于不同水平面的两个光源59、56中的任意一个发光，光源59、56经分光镜53照射钢网50或电路板51，然后反射回分光镜53，再经光反射镜54光束折射到成像透镜57，最后在图像传感器58上成像，这样获得的图像是电路板51和钢网50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50及电路板51的图像。该方法的优点是光路简单和成本低，但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，也存在重影，影响图像分析；采用挡光片的装置中，可以消除光路相互干涉，但由于存在机械动作，采样速度受到影响，而且挡光片的寿命也有限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、光路独立，可以在同一位置上同时采集向上和向下两个相反方向图像的采集装置，用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案如下：构造一种用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，包括分光器、直射光源、侧向光源、成像透镜和图像传感器各两个，光反射器一个，直射光源分布在光反射器两侧；分光器安装在光反射器的另两个侧面；侧向光源靠近分光器安装，一个朝向钢网，另一个朝向电路板；两个成像透镜同向平行放置，位于分光器的另一侧面，成像透镜的光轴与光反射器的光轴垂直；图像传感器位于成像透镜之后。光反射器具有两个方向相反的反射面，直射光源的出射光经光反射器后分别向上和向下折射向两个分光器，约50％的光经分光器透射后照向钢网或电路板，另约50％的光经分光器折射向与入射方向垂直的方向，这部分的光被分光器安装面吸收；射向钢网或电路板的光束穿过侧向光源的中心孔照射到钢网或电路板上，提供高角度照明，侧向光源为电路板或钢网提供低角度照明。

所述光反射器与成像透镜位于分光器两侧，分光器的分光面与成像透镜和光反射器的光轴夹角均为45°。

所述光源出射光经光反射器折射90°射向分光器，再经分光器透射射向钢网或电路板。

所述光反射器由两个镀有反射膜的棱镜组成，两个棱镜的反射面平行，也可以是两面都镀有反射膜的镜片。

所述分光器是可以实现分光的棱镜，还可以是镀有分光膜的镜片。

所述侧向光源靠近分光器安装，照射向上方或下方的光束穿过侧向光源的中心孔照射到钢网或电路板上。

所述侧向光源可以是环形照明的光源，也可以是能产生四面照明的矩形光源，或按其它多边形排列的光源。

所述的直射光源和侧向光源可以是LED光源、气体光源、光纤光源或其它可以发光的装置。

所述图像传感器为模拟或数字的CCD相机、CMOS相机或其它可以把图像转换为电信号的装置。

本实用新型用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：可以同时采集光路同轴但方向相反的两个区域的图像，使这两者之间的相对运动量降至最少；直射照明和侧向照明配合，可以提高钢网和电路板成像的质量，适合钢网和电路板基准测量及锡膏印刷过程检查的图像采集。

下面结合附图和实施例对本实用新型所述的用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置作进一步说明：

附图说明

图1是现有单图像传感器图像采集方案示意图；

图2是本实用新型用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置的正视图；

图3是图2的俯视图；

图4是图2的左视图；

图5是本实用新型用于基准对准和检测的双镜头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6是本实用新型用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置的立体结构示意图之一；

图7是本实用新型用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置的立体结构示意图之二。

附图标记说明：

1、5、侧向光源；2、4、分光器；3、光反射器；6、7、直射光源；8、9、成像透镜；10、11、图像传感器；12、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作进一步地描述。

如图2、图3、图4所示，提供一种用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，具有上下两路独立的光路18、19，分别采集钢网13和电路板14图像，包括侧向光源1和5、分光器2和4、光反射器3、直射光源6和7、成像透镜8和9、图像传感器10和11。直射光源6和7分布在光反射器3两侧，光反射器3具有两个反射面，直射光源6的出射光束经过光反射器3后向下折射，直射光源7的出射光束经过光反射器3后向上折射；分光器2安装在光反射器3的上方，分光器4安装在光反射器3的下方；经光反射器3折射的光束分别射向分光器2和4，约50％的光经分光器2或4透射后照向上方或下方，另约50％的光经分光器2或4折射向与入射方向垂直的方向，这部分的光被分光器2或4的安装面吸收；侧向光源1安装在分光器2上方，侧向光源5安装在分光器4下方；照射到钢网13或电路板14的光束穿过侧向光源1或5的中心孔；侧向光源1和5为钢网和电路板提供侧向照明；成像透镜8和9同向平行放置，位于分光器2和4的另一侧面，成像透镜8和9的光轴与光反射器3的光轴垂直；图像传感器10和11位于成像透镜8和9之后。从钢网13或电路板14的反射回来的光束穿过侧向光源1或5的中心孔后照射到分光器2或4上，约50％的反射光经分光器2或4折射后照向成像透镜8或9，另约50％的反射光经分光器2或4透射后射向反射镜3，经反射镜3折射回直射光源7和6；照向成像透镜8或9的反射光经成像透镜后在图像传感器10和11上分别成像，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5所示，为了配合本实用新型的用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置工作，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直射光源6和7、侧向光源1和5以及图像传感器10和11连接，分别控制直射光源6和7及侧向光源1和5的照明，并控制图像传感器10和11的图像采集。图像采集卡与图像传感器10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。

如图6、图7所示，所述直射光源6和7可设置在光反射器3的左、右两侧，还可设置在光反射器3的上、下两侧。

应用本实用新型的用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置时，直射光源6和7的出射光束经过光反射器3后分别向上和向下折射；经光反射器3折射的光束分别射向分光器2和4，约50％的光经分光器2或4透射后照向上方或下方，另约50％的光经分光器2或4折射向与入射方向垂直的方向，这部分的光被分光器2或4的安装面吸收；照射到钢网13或电路板14的光束穿过侧向光源1或5的中心孔；侧向光源1和5为钢网和电路板提供侧向照明；从钢网13或电路板14的反射回来的光束穿过侧向光源1或5的中心孔后照射到分光器2或4上，约50％的反射光经分光器2或4折射后照向成像透镜8或9，另约50％的反射光经分光器2或4透射后射向反射镜3，经反射镜3折射回直射光源7和6；照向成像透镜8或9的反射光经成像透镜后在图像传感器10和11上分别成像，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。

当用于基准测量时，通过本实用新型的用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，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，通过本实用新型的用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，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。

本实用新型的用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置具有向上和向下的两个独立光路，可以同时采集光路同轴但方向相反的两个区域的图像，使这两者之间的相对运动量降至最少；直射照明和侧向照明配合，可以提高成像质量，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。本实用新型虽然针对全自动钢网印刷机进行叙述，但其使用范围并不局限于全自动钢网印刷机，还可以用于元件贴放系统、半导体制造、纸张上油墨印刷机等需要采用图像传感器实现上下对位或检查。

Claims (10)

1.一种用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，具有上下两路独立的光路(18)、(19)，分别采集钢网(13)和电路板(14)图像，包括分光器(2)、(4)、直射光源(6)、(7)、侧向光源(1)、(5)、成像透镜(8)、(9)和图像传感器(10)、(11)各两个，光反射器(3)一个，直射光源(6)、(7)分布在光反射器(3)两侧；分光器(2)、(4)安装在光反射器(3)的两个侧面；侧向光源(1)、(5)靠近分光器(2)、(4)安装，一个(1)朝向钢网(13)，另一个朝向电路板(14)；两个成像透镜(8)、(9)同向平行放置，位于分光器(2)、(4)的另一侧面，成像透镜(8)、(9)的光轴与光反射器(3)的光轴垂直；图像传感器(10)、(11)分别位于相应的成像透镜(8)、(9)之后，光反射器(3)具有两个方向相反的反射面，直射光源(6)、(7)的出射光经光反射器(3)后分别向上射向钢网(13)和向下射向电路板(14)折射向两个分光器(2)、(4)，约50％的光经分光器(2)、(4)透射后照向上射向钢网或向下射向电路板，另约50％的光经分光器(2)、(4)折射向与入射方向垂直的方向，这部分的光被分光器(2)、(4)安装面吸收；射向钢网(13)或电路板(14)的光束穿过侧向光源(1)、(5)的中心孔，侧向光源(1)、(5)为电路板(14)或钢网(13)提供低角度照明。

2.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，具有上下两路独立的光路(18)、(19)，分别采集钢网(13)和电路板(14)图像。

3.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，直接光源出射光经光反射器(3)折射射向分光器(2)、(4)，再经分光器(2)、(4)透射射向钢网(13)或电路板(14)。

4.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，所述光反射器(3)由两个镀有反射膜的棱镜组成，两个棱镜的反射面平行，所述光反射器(3)也可以是两面都镀有反射膜的镜片。

5.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，所述分光器(2)和(4)是可以实现分光的棱镜，还可以是镀有分光膜的镜片。

6.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，侧向光源(1)、(5)靠近光反射器(3)安装，照射向上方或下方的光束穿过侧向光源(1)、(5)的中心孔照射到钢网(13)或电路板(14)上。

7.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，所述侧向光源(1)、(5)可以是环形照明的光源，也可以是能产生四面照明的矩形光源，或按其它按多边形排列的光源。

8.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，所述的直射光源(6)、(7)和侧向光源(1)、(5)可以是LED光源、气体光源、光纤光源。

9.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，两路独立的光路(18)、(19)的每个光路中至少包含一个光源，可以是直射光源或侧向光源。

10.根据权利要求1所述用于基准对准和检测的双镜头图像采集装置，其特征在于，所述图像传感器(10)、(11)为模拟或数字的CCD相机、CMOS相机。

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