CN209043791U - 一种用于线路板的cis相机和光源模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于线路板的CIS相机和光源模组，包括CIS线阵相机、主光源和辅助光源，主光源和辅助光源均为线性光源；主光源和辅助光源位于CIS线阵相机的侧方，并为相机拍摄提供光源，CIS线阵相机的光轴两侧的一侧至少具有主光源，另一侧具有辅助光源；主光源和辅助光源两者的出光方向具有被拍摄面，CIS线阵相机的光轴与被拍摄面非垂直设置，主光源和辅助光源的主光线均与被拍摄面非垂直设置；CIS线阵相机的光轴、主光源的主光线和辅助光源的主光线交汇于被拍摄面的同一直线。该检测装置的应用灵活性更强，设备成本低、检测精度高。

Description

一种用于线路板的CIS相机和光源模组

技术领域

本实用新型涉及线路板检测技术领域，尤其涉及一种用于线路板的CIS相机和光源模组。

背景技术

随着电子技术的发展，各种电子产品的功能不断升级，对于线路板的制作和检测工艺也有了更高的要求。例如线路板的层数越来越多，内部线路越来越密集，线宽线距更小，检测精度要求高等等。

线路板检测装置一种先进的在线检测技术，它获取被检测件表面的图像信息后和合格件的图像信息进行对比，从而检测出被测件是否合格。由于PCB板复杂、其设计线路越来越多、层数也越来越多，因此用在线光学检测仪来检测 PCB板远比人工检测方式成熟、高效，从而更加有利于保证检测精度，进而控制产品质量。

目前，现有的线路板检测设备采用面阵相机和条形光的搭配，进行线路板检测。同时检测多块线路板时，多个面阵相机并排设置，每个相机拍摄一个线路板，因此，需预先设定同时检测线路板的数量，进而设置相机的数量，若同时见识的线路板数量发生变化，则相机出现闲置或数量不足，到至设备应用灵活性差。

现有技术中相机通常垂直设置，相机的下方设置光源模组，拍摄时，相机的光轴与线路板的被拍摄面相垂直。基于光线漫反射的原理，线路板表面是非完整平面，如图1所示，由于漫反射的存在，相机垂直拍摄照片形成一条明一条暗的明暗条纹，线扫描相机和面阵相机的拍摄照片均出现明暗不均的现象，拍照效果如图2所示，而照片明暗不均则影响图像处理中的二值化错判，直接影响软件对线路板拍摄照片的判断能力，出现检测不准确的现象。当相机垂直拍摄时，即使配合多角度光源，仍难以避免的出现明暗不均现象，是由于光源与垂直方向角度即使再小，反射光线也难以与相机光轴平行，拍摄照片仍旧不理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种用于线路板的CIS相机和光源模组，具有检测精度高、应用灵活的特点。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于线路板的CIS相机和光源模组，包括CIS线阵相机、主光源和辅助光源，主光源和辅助光源均为线性光源；

主光源和辅助光源位于CIS线阵相机的侧方，并为相机拍摄提供光源，CIS 线阵相机的光轴两侧的一侧至少具有主光源，另一侧具有辅助光源；

主光源和辅助光源两者的出光方向具有被拍摄面，CIS线阵相机的光轴与被拍摄面非垂直设置，主光源和辅助光源的主光线均与被拍摄面非垂直设置；

CIS线阵相机的光轴、主光源的主光线和辅助光源的主光线交汇于被拍摄面的同一直线。

CIS线阵相机呈长条状，相机的长度可根据需求订制，线阵相机可同时拍摄位于相机下方的与相机长度相当的连续图像。当需同时检测线路板的数量发生变化时，可通过调整各线路板间的距离，增设或减少线路板的数量，使得检测线路板的量在一定范围内灵活设置，同时，不受线路板的大小影响。因此，该检测装置的应用灵活性更强，降低设备成本。

使CIS线阵相机的光轴与被拍摄面非垂直，那么通过对相机角度的限定，同时，对主光源和辅助光源的出光角度设定，可以使更多的反射光射入相机镜头，相机可以获取被拍摄面明暗一致的照片，避免软件对图像二值化的错判，进而提高检测精度。

进一步的，CIS线阵相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为6-14°；

主光源的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为6-14°；

辅助光源的主光线与被拍摄面所在平面的夹角为30-50°。

以此角度范围安装相机以及两光源，光源照射在被拍摄面上的反射光能尽可能垂直的射入相机镜头，降低拍摄图片的明暗不均现象，提高检测精度。

进一步的，CIS线阵相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为10°。以此相对角度安装的相机，能在最大程度上提高反射光能垂直射入相机镜头的量。

进一步的，主光源的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为10°。以此相对角度安装的主光源与相机安装角度相结合，提高提高反射光能垂直射入相机镜头的量。

进一步的，辅助光源的主光线与被拍摄面所在平面的夹角为40°。以此相对角度安装的辅助光源与相机安装角度相结合，提高提高反射光能垂直射入相机镜头的量。

进一步的，辅助光源具有两组，两者以被拍摄面的垂直面为中心径向对称设置。两组对称设置的辅助光源，在相机倾斜安装的基础上，提高射入相机镜头的反射光线。

进一步的，CIS线阵相机、主光源和辅助光源三者具有两组，分设在被拍摄面的上下两侧，用于获取被拍摄面的顶面和底面；

两组CIS线阵相机的光轴、主光源的主光线和辅助光源的主光线交汇于被拍摄面的直线，两交汇直线在被拍摄面的顶面和底面相互错开，两交汇直线不位于被拍摄面的同一垂直面上。

两组相机及光源的设置能同时实现被拍摄面顶面和底面的同时拍照检测，提高检测效率。两组相机及光源在被拍摄面上的交汇点相互错开，能避免相互干扰，提高检测精度。

进一步的，还包括与被拍摄面平行的漫反射板，漫反射板与被拍摄面平行设置，CIS线阵相机、主光源和辅助光源位于漫反射板的同一侧；

所述CIS线阵相机的光轴、主光源的主光线和辅助光源的主光线经漫反射板后交汇于被拍摄面的同一直线。

漫反射板的设置能提高光线的均匀度，进一步提高拍摄效果，进一步提高照片明暗的一致性。

进一步的，还包括安装座，CIS线阵相机、主光源、辅助光源和漫反射板均安装在安装座上；

安装座开设有腔体，腔体设有与被拍摄面平行的开口，CIS线阵相机、主光源和辅助光源安装在腔体内，漫反射板安装在腔体的开口处。相机、光源和漫反射板集成设置在同一安装座上，简化了产品结构，降低成本，以及保证拍摄的一致性。

进一步的，还包括升降装置和线路板厚度检测装置，CIS线阵相机、主光源和辅助光源安装在升降装置上，升降装置用于同时带动CIS线阵相机、主光源和辅助光源调整聚焦位置；

线路板厚度检测装置用于检测线路板的厚度，升降装置与线路板厚度检测装置电性连接，升降装置根据线路板厚度检测装置获得的线路板厚度调节CIS 线阵相机和线性光源的高度。

当检测的线路板的型号或大小发生变化时，往往其厚度也发生变化，这就需要调整相机与线路板之间的距离，保证相机及光源聚焦于线路板的上表面，以保障拍摄效果。通过设置线路板厚度检测装置，能实现升降装置的自动调节，由于线路板的厚度变化数值较小，通过这种自动控制能提高调整精度。

本实用新型的有益效果为：

1、采用CIS线阵相机进行线路板检测，当需同时检测线路板的数量发生变化时，增设或减少线路板的数量，使得检测线路板的量在一定范围内灵活设置，同时，不受线路板的大小影响；

2、CIS线阵相机的光轴与被拍摄面非垂直，那么通过对相机角度的限定，同时，对主光源和辅助光源的出光角度设定，可以使更多的反射光射入相机镜头，相机可以获取被拍摄面明暗一致的照片，避免软件对图像二值化的错判，进而提高检测精度。

附图说明

图1是漫反射光线图；

图2是本实用新型一个实施例的用于线路板的CIS相机和光源模组的纵向截面示意；

图3是图2所示用于线路板的CIS相机和光源模组的结构示意图；

图4是图2示用于线路板的CIS相机和光源模组的光反射示意图；

图5是本实用新型另一实施例的CIS相机和光源的光反射示意图；

其中，CIS线阵相机1、主光源2、辅助光源3、漫反射板4、安装座5、腔体51、被拍摄面01、CIS线阵相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角α、主光源的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角β、辅助光源的主光线与被拍摄面所在平面的夹角γ。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。

如图2-5所示，一种用于线路板的CIS相机和光源模组，包括CIS线阵相机1、主光源22和辅助光源3，主光源22和辅助光源3均为线性光源；

主光源2和辅助光源3位于CIS线阵相机1的侧方，并为相机拍摄提供光源，CIS线阵相机1的光轴两侧的一侧至少具有主光源2，另一侧具有辅助光源 3；

主光源2和辅助光源3两者的出光方向具有被拍摄面01，CIS线阵相机1 的光轴与被拍摄面01非垂直设置，主光源2和辅助光源3的主光线均与被拍摄面01非垂直设置；

CIS线阵相机1的光轴、主光源2的主光线和辅助光源3的主光线交汇于被拍摄面01的同一直线。

CIS线阵相机1呈长条状，相机的长度可根据需求订制，线阵相机可同时拍摄位于相机下方的与相机长度相当的连续图像。当需同时检测线路板的数量发生变化时，可通过调整各线路板间的距离，增设或减少线路板的数量，使得检测线路板的量在一定范围内灵活设置，同时，不受线路板的大小影响。因此，该检测装置的应用灵活性更强，降低设备成本。

使CIS线阵相机1的光轴与被拍摄面01非垂直，那么通过对相机角度的限定，同时，对主光源2和辅助光源3的出光角度设定，可以使更多的反射光射入相机镜头，相机可以获取被拍摄面01明暗一致的照片，避免软件对图像二值化的错判，进而提高检测精度。

CIS是英文Contact Image Sensor的缩写，直译为“接触式图像传感器”， CIS线阵相机则是指接触式图像传感器。

需要说明的是，通过相机镜头中心与镜面垂直的线叫光轴，本实用新型的相机是CIS线阵相机，因此，光轴为一平面；主光线是指：光源发光点中央的，并垂直于光源的射线。本实用新型中，主光源2和辅助光源3均为线性光源，因此，主光线呈一平面。具体的，主光源2和辅助光源3均由并排设置在基板上的无边灯珠组成，无边灯珠的中心垂直发出的光线是该灯珠的主光线，多个并排设置无边灯珠的主光线形成主光源2或辅助光源3的主光线，呈一平面。

进一步的，CIS线阵相机1的光轴与被拍摄面01的垂直面的夹角为6-14°；

主光源2的主光线与被拍摄面01的垂直面的夹角为6-14°；

辅助光源3的主光线与被拍摄面01所在平面的夹角为30-50°。

以此角度范围安装相机以及两光源，光源照射在被拍摄面01上的反射光能尽可能垂直的射入相机镜头，降低拍摄图片的明暗不均现象，提高检测精度。

优选的，CIS线阵相机1的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为8-12°，进一步优选的，CIS线阵相机1的光轴与被拍摄面01的垂直面的夹角为10°。以此相对角度安装的相机，能在最大程度上提高反射光能垂直射入相机镜头的量。

优选的，主光源2的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为8-12°，进一步优选的，主光源2的主光线与被拍摄面01的垂直面的夹角为10°。以此相对角度安装的主光源2与相机安装角度相结合，提高提高反射光能垂直射入相机镜头的量。

优选的，辅助光源3的主光线与被拍摄面所在平面的夹角为35-45°，进一步优选的，辅助光源3的主光线与被拍摄面01所在平面的夹角为40°。以此相对角度安装的辅助光源3与相机安装角度相结合，提高提高反射光能垂直射入相机镜头的量。

其中，CIS线阵相机1的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为10°、主光源2 的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为10°、辅助光源3的主光线与被拍摄面所在平面的夹角为40°为最优组合。CIS线阵相机1、主光源2以及辅助光源3 三者以上述安装角度设置，能在最大程度上提高拍摄质量，获得明暗一致的照片。

以实际生产为例,采用一组CIS线阵相机1、主光源2以及辅助光源3，按照下表中相机1、主光源2以及辅助光源3安装角度设置，采用同一检测设备及检测软件，线路板检测准确度如表中所示。

在一些实施方式中，辅助光源3具有两组，两者以被拍摄面01的垂直面为中心径向对称设置。两组对称设置的辅助光源3，在相机倾斜安装的基础上，提高射入相机镜头的反射光线。通过试验证明，两组辅助光源3设置能进一步提高检测准确度，约提高0.5-0.8％。

在一些实施方式中，CIS线阵相机1、主光源2和辅助光源3三者具有两组，分设在被拍摄面01的上下两侧，用于获取被拍摄面01的顶面和底面；

两组CIS线阵相机1的光轴、主光源2的主光线和辅助光源3的主光线交汇于被拍摄面01的直线，两交汇直线在被拍摄面01的顶面和底面相互错开，两交汇直线不位于被拍摄面01的同一垂直面上。

两组相机及光源的设置能同时实现被拍摄面01顶面和底面的同时拍照检测，提高检测效率。两组相机及光源在被拍摄面01上的交汇点相互错开，能避免相互干扰，提高检测精度。

进一步的，本实用新型的用于线路板的CIS相机和光源模组还包括与被拍摄面01平行的漫反射板4，漫反射板4与被拍摄面01平行设置，CIS线阵相机 1、主光源2和辅助光源3位于漫反射板的同一侧；CIS线阵相机1的光轴、主光源2的主光线和辅助光源3的主光线经漫反射板4后交汇于被拍摄面01的同一直线。漫反射板4的设置能提高光线的均匀度，进一步提高拍摄效果，进一步提高照片明暗的一致性。通过试验证明，两组辅助光源3设置能进一步提高检测准确度，约提高0.3-0.5％。

进一步的，本实用新型的用于线路板的CIS相机和光源模组还包括安装座5， CIS线阵相机1、主光源2、辅助光源3和漫反射板4均安装在安装座上；

安装座5开设有腔体51，腔体51设有与被拍摄面01平行的开口，CIS线阵相机1、主光源2和辅助光源3安装在腔体51内，漫反射板4安装在腔体51 的开口处。相机、光源和漫反射板4集成设置在同一安装座上，简化了产品结构，降低成本，以及保证拍摄的一致性。

进一步的，本实用新型的用于线路板的CIS相机和光源模组还包括升降装置和线路板厚度检测装置，CIS线阵相机1、主光源2和辅助光源3安装在升降装置上，升降装置用于同时带动CIS线阵相机1、主光源2和辅助光源3调整聚焦位置；

线路板厚度检测装置用于检测线路板的厚度，升降装置与线路板厚度检测装置电性连接，升降装置根据线路板厚度检测装置获得的线路板厚度调节CIS 线阵相机1和线性光源的高度。

当检测的线路板的型号或大小发生变化时，往往其厚度也发生变化，这就需要调整相机与线路板之间的距离，保证相机及光源聚焦于线路板的上表面，以保障拍摄效果。通过设置线路板厚度检测装置，能实现升降装置的自动调节，由于线路板的厚度变化数值较小，通过这种自动控制能提高调整精度。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，包括CIS线阵相机、主光源和辅助光源，所述主光源和辅助光源均为线性光源；

所述主光源和辅助光源位于CIS线阵相机的侧方，并为相机拍摄提供光源，所述CIS线阵相机的光轴两侧的一侧至少具有所述主光源，另一侧具有所述辅助光源；

所述主光源和辅助光源两者的出光方向具有被拍摄面，所述CIS线阵相机的光轴与被拍摄面非垂直设置，所述主光源和辅助光源的主光线均与被拍摄面非垂直设置；

所述CIS线阵相机的光轴、主光源的主光线和辅助光源的主光线交汇于被拍摄面的同一直线。

2.根据权利要求1所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，所述CIS线阵相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为6-14°；

所述主光源的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为6-14°；

所述辅助光源的主光线与被拍摄面所在平面的夹角为30-50°。

3.根据权利要求2所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，所述CIS线阵相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为10°。

4.根据权利要求2所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，所述主光源的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为10°。

5.根据权利要求2所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，所述辅助光源的主光线与被拍摄面所在平面的夹角为40°。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，所述辅助光源具有两组，两者以被拍摄面的垂直面为中心径向对称设置。

7.根据权利要求1-5任一项所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，所述CIS线阵相机、主光源和辅助光源三者具有两组，分设在被拍摄面的上下两侧，用于获取被拍摄面的顶面和底面；

两组所述CIS线阵相机的光轴、主光源的主光线和辅助光源的主光线交汇于被拍摄面的直线，两交汇直线在被拍摄面的顶面和底面相互错开，两交汇直线不位于被拍摄面的同一垂直面上。

8.根据权利要求1-5任一项所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，还包括与被拍摄面平行的漫反射板，所述漫反射板与被拍摄面平行设置，所述CIS线阵相机、主光源和辅助光源位于漫反射板的同一侧；

所述CIS线阵相机的光轴、主光源的主光线和辅助光源的主光线经漫反射板后交汇于被拍摄面的同一直线。

9.根据权利要求1-5任一项所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，还包括安装座，所述CIS线阵相机、主光源、辅助光源和漫反射板均安装在安装座上；

所述安装座开设有腔体，所述腔体设有与被拍摄面平行的开口，所述CIS线阵相机、主光源和辅助光源安装在腔体内，所述漫反射板安装在腔体的开口处。

10.根据权利要求1-5任一项所述的用于线路板的CIS相机和光源模组，其特征在于，还包括升降装置和线路板厚度检测装置，所述CIS线阵相机、主光源和辅助光源安装在升降装置上，所述升降装置用于同时带动CIS线阵相机、主光源和辅助光源调整聚焦位置；

所述线路板厚度检测装置用于检测线路板的厚度，所述升降装置与线路板厚度检测装置电性连接，所述升降装置根据线路板厚度检测装置获得的线路板厚度调节CIS线阵相机和线性光源的高度。