CN209910586U - 光学检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种光学检测装置，用于检测电子设备装配过程中工件位置，光学检测装置包括支撑件、定位件、基准定位机构及光学检测组件，支撑件包括第一支撑板和第二支撑板，定位件包括料板，料板固定于第一支撑板上，料板用于固定电子设备，光学检测组件包括图像采集器和棱镜，图像采集器固定于第二支撑板，定位件与图像采集器相对设置，基准定位机构包括基准定位件和压合件，基准定位件位于料板的外缘面以定位电子设备的一侧端进而确定电子设备的一侧端的基准，压合件压合棱镜与电子设备，图像采集器与棱镜配合检测电子设备的工件位置。该光学检测装置可以实现机械自动化进行光学检测，检测准确率高、生产效率高。

Description

光学检测装置

技术领域

本实用新型涉及电子设备工件检测领域，特别是一种光学检测装置。

背景技术

螺柱焊接是电子设备生产行业重要的制造技术之一，通过焊接螺柱方便后续零部件组装。螺柱焊接具有螺柱尺寸小、数量多、位置精度高、焊接质量要求高等特点。为避免因焊接后螺柱位置不合格产品流入下一个工站，导致后续零件装配异常，需对螺柱焊接后位置度进行检测。现有技术中，人工检测工件位置误判/漏检率高，容易造成刮伤，且只能对产品工件位置偏差进行分类，无具体检测数值。接触式三次元方式虽然精度高，但探针慢、工件要多次测点取中心，检测一片产品需耗时长。

实用新型内容

鉴于上述状况，有必要提供一种自动化程度较高的光学检测装置，以解决上述问题。

一种光学检测装置，用于检测电子设备装配过程中工件位置，光学检测装置包括支撑件、定位件、基准定位机构及光学检测组件，其中，所述支撑件包括相对设置的第一支撑板和第二支撑板，所述定位件包括料板，所述料板固定于所述第一支撑板上，所述料板用于固定所述电子设备，所述光学检测组件包括图像采集器和棱镜，所述图像采集器固定于所述第二支撑板，所述定位件与所述图像采集器相对设置，所述基准定位机构包括基准定位件和压合件，所述基准定位件位于所述料板的外缘面以定位所述电子设备的一侧端进而确定所述电子设备的一侧端的基准，所述压合件压合所述棱镜与所述电子设备，所述图像采集器与所述棱镜配合检测所述电子设备的工件位置。

优选地，所述基准定位件包括基准定位杆和驱动所述基准定位杆移动的基准驱动件，所述基准驱动件通过弹性件连接所述基准定位杆以抵持所述电子设备的内侧壁。

优选地，所述基准定位件还包括定位板，所述定位板与所述基准驱动件固定连接，所述定位板远离所述基准驱动件的一端设有定位块；所述基准定位杆包括相互连接的移动段和弯曲段，所述移动段穿设于所述定位块内，所述弯曲段朝向所述料板设置，所述弯曲段朝向所述基准驱动件设有凸块以抵持所述电子设备内侧壁；所述弹性件部分套设于所述移动段，所述弹性件的一端与所述移动段固定连接，另一端与所述基准驱动件的驱动端连接。

优选地，所述基准定位件还包括辅助定位驱动件，所述辅助定位驱动件固定于所述定位板的底部，用于驱动所述定位板沿垂直于所述定位板所在平面移动。

优选地，所述压合件包括压合板和压合驱动件，所述棱镜位于所述压合板靠近所述料板的一侧，所述压合驱动件驱动所述压合板压合所述棱镜与所述电子设备的顶端；所述压合板设有多个避让孔以所述电子设备的顶面的工件。

优选地，所述图像采集器包括摄像部和光源部，所述摄像部穿设于所述第二支撑板，所述摄像部的摄像端朝向所述料板设置，所述光源部与所述摄像部同轴设置且固定连接，所述光源部位于所述摄像部和所述料板之间。

优选地，所述光学检测组件还包括图像驱动件，所述图像驱动件与所述图像采集器连接以驱动所述图像采集器移动。

优选地，所述图像驱动件包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件设于所述摄像部底部，所述第二驱动件设于所述摄像部的顶部。

优选地，所述第一支撑板和所述第二支撑板通过至少两个连接件连接，至少两个所述连接件均匀分布于所述第一支撑板和所述第二支撑板之间；每个所述连接件为连接板或连接柱。

优选地，所述料板上均匀分布有多个检测位，每个所述检测位用于放置一个所述电子设备；所述定位件还包括料板驱动件，所述料板驱动件的一端连接所述料板，另一端固定连接所述第一支撑板，所述料板驱动件驱动所述料板旋转。

本实用新型的光学检测装置，该光学检测装置包括支撑件、定位件、基准定位机构及光学检测组件。其中，基准定位机构包括基准定位件和压合件，基准定位件位于料板的外缘面以定位电子设备的一侧端进而确定电子设备的一侧端的基准，压合件压合光学检测组件的棱镜与电子设备的顶端，光学检测组件中的图像采集器与棱镜配合检测电子设备的顶面和侧面的工件位置。本实用新型提供的光学检测装置，可以实现机械自动化进行光学检测，检测准确率高、检测速度快、生产效率高。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例中的光学检测装置的立体示意图。

图2是图1所示光学检测装置的基准定位机构的立体示意图。

图3是图2所示基准定位机构中的基准定位件的立体示意图。

图4为图2所示的基准定位机构中的压合件的立体示意图。

图5为利用光学检测装置检测电子设备螺柱位置的示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参照图1，本实用新型提供了一种光学检测装置10，可以自动检测电子设备20装配过程中的工件位置，防止具有工件位置不合格的电子设备20流到下一个工位，在本实施例中，工件为螺柱或其他用于电子设备的连接工件。具体地，该光学检测装置10包括支撑件100、定位件200、基准定位机构300及光学检测组件400。

支撑件100包括第一支撑板110和第二支撑板120，第一支撑板110和第二支撑板120相对且平行设置。第一支撑板110通过至少两个连接件130与第二支撑板120固定连接。至少两个连接件 130均匀分布于第一支撑板110和第二支撑板120之间。可以理解的是，连接件130的个数为2或大于2。在本实施例中，连接件130 的个数为2个。需要说明的是，在本实施例中，连接件130可以但不限于为连接板或连接柱。

定位件200包括料板210和料板驱动件220。该料板210用于固定需要检测的电子设备20，料板210转动设置于第一支撑板110 上方。料板驱动件220的一端连接料板210，另一端固定连接第一支撑板110。料板210上均匀分布有多个检测位211，每个检测位 211用于放置一个电子设备20。检测位211数量可以为但不限于1、 2、3、4、5和6个。在本实施例中，检测位211的数量为4个。

光学检测组件400包括图像采集器410和棱镜420，图像采集器410固定于第二支撑板120，料板210与图像采集器410相对设置。

料板驱动件220能够驱动料板210旋转，当检测位211移动至光学检测组件400下侧且对准光学检测组件400时，光学检测组件 400对该检测位211上的电子设备20进行检测；当检测位211移动至其他位置时，可以对电子设备20进行上料或下料操作，进而实现上下料与检测快速对接。

可以理解的是，该料板驱动件220可以但不限于是马达。

请参照图2，基准定位机构300包括基准定位件310和压合件 320。具体地，请同时参照图1、图2和图3，基准定位件310包括基准定位杆311和基准驱动件312。基准驱动件312位于料板210 的外缘面，基准驱动件312能够移动基准定位杆311定位电子设备 20的一侧端。基准定位杆311的自由端与电子设备20的内侧壁抵持连接。基准定位杆311定位电子设备20的一侧端也就确定了电子设备20的检测基准(该检测基准的详细说明在下文详述)。

在本实施例中，基准驱动件312可以但不限于是气缸、液压缸和气液混合缸。

基准定位杆311与基准驱动件312通过弹性件313连接，以实现基准定位杆311与电子设备20内侧壁之间的柔性连接，防止对产品内侧壁造成刮伤。

请再次同时参照图2和图3，需要说明的是，基准定位件310 还包括定位板314，定位板314与基准驱动件312固定连接。基准驱动件312位于定位板314的一侧，定位板314远离基准驱动件 312的一端设有定位块3141。更进一步地，基准定位件310还包括辅助定位驱动件315，辅助定位驱动件315固定于定位板314的底部，辅助定位驱动件315沿配合导轨(图未示)驱动定位板314沿垂直于定位板314所在平面移动。可以理解的是，辅助定位驱动件 315可以但不限于是气缸、液压缸和气液混合缸。

进一步地，基准定位杆311包括相互连接的移动段3111和弯曲段3112。定位块3141开设有避位孔301，移动段3111穿过避位孔301且部分容置于定位块3141内。弯曲段3112朝向上述辅助定位驱动件315设置，弯曲段3112用于抵持料板210上设置的电子设备20的内侧壁。更进一步地，弯曲段3112朝向基准驱动件312 的方向凸出有凸块3113，该凸块3113抵持料板210上设置的电子设备20的内侧壁。

具体地，弹性件313部分套设于移动段3111，弹性件313的一端与移动段3111固定连接，另一端与基准驱动件312的驱动端连接。基准驱动件312拉动移动段3111背离料板210移动时，弹性件313同时给移动段3111朝向料板210的回缩力，该回缩力使得弯曲段3112在与电子设备20内侧壁抵持时实现柔性连接。

具体地说，请同时参照图1和图2所示，基准驱动件312驱动基准定位杆311沿X轴方向移动，基准定位杆311在沿X轴方向移动的过程中，弯曲段3112靠近或远离电子设备20的内侧壁。辅助定位驱动件315驱动定位板314沿Y轴方向移动，定位板314 在移动的过程中，带动弯曲段3112沿Y轴方向远离或靠近电子设备20所在的水平面。可以理解的是，当弯曲段3112需要抵持电子设备20的内侧壁进行基准定位时，首先辅助定位驱动件315驱动定位板314背离料板210移动，为电子设备20置于料板210留出空间。料板驱动件220驱动料板210转动将需要检测的电子设备 20转动到光学检测组件400下方时，基准驱动件312驱动基准定位杆311朝向料板210移动，当弯曲段3112移动至电子设备20上部时，辅助定位驱动件315驱动定位板314靠近料板210移动，直至弯曲段3112接近电子设备20的上端面。基准驱动件312驱动基准定位杆311背离料板210移动，此时基准定位杆311慢慢靠近电子设备20内侧壁，直至弯曲段3112抵持住电子设备20内侧壁，实现基准定位件310对电子设备20的基准定位。

请同时参照图1、图2和图4，压合件320包括压合板321和压合驱动件322，压合驱动件322驱动压合板321靠近或远离料板 210移动。棱镜420位于压合板321靠近料板210的一侧，压合驱动件322驱动压合板321压合棱镜420与电子设备20的顶端，防止在检测电子设备20时，电子设备20出现位移影像检测效果。棱镜420用于反射电子设备20侧面的螺柱的位置情况，使光学检测组件400可以在电子设备20的顶部拍摄到电子设备20侧面的螺柱位置。

进一步地，压合板321设有多个避让孔302，避让孔302与电子设备20的顶面的螺柱一一对应设置。需要说明是，设置避让孔302，光学检测组件400在检测电子设备20顶面的螺柱时，可以准确检测到螺柱的位置。

请再次参照图1，图像采集器410包括摄像部411和光源部412。具体地，第二支撑板120开设有穿射孔101，摄像部411穿过上述穿射孔101设于第二支撑板120的中部，摄像部411的摄像端朝向料板210设置，用于采集料板210上的电子设备20的图像。光源部412与摄像部411同轴设置，并且，光源部412与摄像部411固定连接，光源部412位于摄像部411与料板210之间。光源部412 位摄像部411提供光源，使摄像部411采集到清晰的图像。

进一步地，光学检测组件400还包括图像驱动件430，图像驱动件430与图像采集器410连接以驱动图像采集器410移动，使得图像采集器410采集的电子设备20的图像面积更大。在本实施例中，摄像部411通过多级连接板440固定连接于第二支撑板120上，具体包括纵向分布一级连接板441、二级连接板442和三级连接板 443。一级连接板441与第二支撑板120滑动连接，一级连接板441 开设有第一贯通孔401。二级连接板442开设有第二贯通孔402，摄像部411依次穿过第一贯通孔401、第二贯通孔402和穿射孔101 设置。一级连接板441设于摄像部411底部，二级连接板442设于摄像部411的中部，三级连接板443固定连接于摄像部411的顶部。

更进一步地，图像驱动件430包括第一驱动件431和第二驱动件432，第一驱动件431和第二驱动件432形成二轴联动机构。第一驱动件431与一级连接板441固定连接，用于驱动摄像部411沿 X轴方向移动。一级连接板441通过对称设置的滑轨450滑动连接，第一驱动件431的动力输出端带动一级连接板441在第二支撑板 120上滑动，一级连接板441带动三级连接板443进而带动摄像部 411沿X轴方向移动。第二驱动件432与三级连接板443固定连接，用于驱动摄像部411沿Y轴方向移动。在具体实施例中，第一驱动件431和第二驱动件432可以但不包括是伺服机、气缸、液压缸和气液混合缸。

请同时参照图1和图5，由于电子设备20内侧壁的基准线位于内侧壁的凹槽内，此时被基准定位机构300的弯曲段3112遮挡，视野被阻挡，因此光学检测组件400无法采集到电子设备20内侧壁的图像。基准定位机构300将光学检测组件400无法采集到的螺柱基线转换到能被光学检测组件400采集的基准定位机构300的弯曲段3112处，即图5中的基准线A。

由于电子设备20面积大，无法一次采集到全部螺柱(图5中的圆圈代表螺柱)的位置，因此采用分中线补偿换算法进行螺柱定位。采用分中线补偿换算法需要建立基准坐标系，将电子设备20 沿X轴方向和Y轴方向进行中分，即获得X向分中线和Y向分钟线。具体地，光学检测组件400先获取电子设备20一半的图像，即获得电子产品的一端至电子设备中部的螺柱的距离M。同理，光学检测组件400先获取电子设备20另一半的图像，即获得电子产品的另一端至电子设备中部的螺柱的距离N。假设M大于N，则电子产品的Y向分中线的位置为(M-N)/2+N处。进一步地，获取电子设备20的两端部的宽度P，X向分中线的位置为P/2处。

建立好基准坐标系后，进行特征采集。首先，基准定位机构 300的凸块3113与电子设备20的内侧壁(即基准面)接触，采集可拍摄到的基准定位机构300的基准边进行基准转换，即基准边与基准面之间的转换。其次，电子设备20的侧壁，IO孔(充电孔) 与SIM卡槽无法直接获取，用棱镜420采集IO孔与SIM卡槽特征，棱镜420中的特征会有偏差，需采用标记线对比法(一条线同时标记SIM卡槽和料板210)补偿该差异。根据光学检测组件400获取的图像信息，一次性拟合多个螺柱的外形，找出螺柱中心，该螺柱中心相对于基准坐标系的坐标位置即为螺柱位置。

利用本实用新型提供的光学检测装置10，该光学检测装置10 包括支撑件100、定位件200、基准定位机构300及光学检测组件 400。首先建立基准坐标，其次将采集到的基准定位机构300的基准边进行基准转换，再利用棱镜420采集电子设备20侧边的特征。最后，一次性拟合多个螺柱的外形，找出螺柱中心，该螺柱中心相对于基准坐标系的坐标位置即为螺柱位置。本实用提供的光学检测装置10，可以实现机械自动化进行光学检测，检测准确率高、生产效率高。

另外，本领域技术人员还可在本实用新型精神内做其它变化，当然，这些依据本实用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种光学检测装置，用于检测电子设备装配过程中工件位置，其特征在于：所述光学检测装置包括支撑件、定位件、基准定位机构及光学检测组件，其中，所述支撑件包括相对设置的第一支撑板和第二支撑板，所述定位件包括料板，所述料板转动设置于所述第一支撑板上方，所述料板用于固定所述电子设备，所述光学检测组件包括图像采集器和棱镜，所述图像采集器固定于所述第二支撑板，所述定位件与所述图像采集器相对设置，所述基准定位机构包括基准定位件和压合件，所述基准定位件位于所述料板的外缘面以定位所述电子设备的一侧端进而确定所述电子设备的一侧端的基准，所述压合件压合所述棱镜与所述电子设备，所述图像采集器与所述棱镜配合检测所述电子设备的工件位置。

2.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：所述基准定位件包括基准定位杆和驱动所述基准定位杆移动的基准驱动件，所述基准驱动件通过弹性件连接所述基准定位杆以抵持所述电子设备的内侧壁。

3.如权利要求2所述的光学检测装置，其特征在于：

所述基准定位件还包括定位板，所述定位板与所述基准驱动件固定连接，所述定位板远离所述基准驱动件的一端设有定位块；

所述基准定位杆包括相互连接的移动段和弯曲段，所述移动段穿设于所述定位块内，所述弯曲段朝向所述料板设置，所述弯曲段朝向所述基准驱动件设有凸块以抵持所述电子设备内侧壁；

所述弹性件部分套设于所述移动段，所述弹性件的一端与所述移动段固定连接，另一端与所述基准驱动件的驱动端连接。

4.如权利要求3所述的光学检测装置，其特征在于：

所述基准定位件还包括辅助定位驱动件，所述辅助定位驱动件固定于所述定位板的底部，用于驱动所述定位板沿垂直于所述定位板所在平面移动。

5.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：

所述压合件包括压合板和压合驱动件，所述棱镜位于所述压合板靠近所述料板的一侧，所述压合驱动件驱动所述压合板压合所述棱镜与所述电子设备的顶端；

所述压合板设有多个避让孔以避让所述电子设备的顶面的工件。

6.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：所述图像采集器包括摄像部和光源部，所述摄像部穿设于所述第二支撑板，所述摄像部的摄像端朝向所述料板设置，所述光源部与所述摄像部同轴设置且固定连接，所述光源部位于所述摄像部和所述料板之间。

7.如权利要求6所述的光学检测装置，其特征在于：所述光学检测组件还包括图像驱动件，所述图像驱动件与所述图像采集器连接以驱动所述图像采集器移动。

8.如权利要求7所述的光学检测装置，其特征在于：

所述图像驱动件包括第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件设于所述摄像部底部，所述第二驱动件设于所述摄像部的顶部。

9.如权利要求1所述的光学检测装置，其特征在于：所述第一支撑板和所述第二支撑板通过至少两个连接件连接，至少两个所述连接件均匀分布于所述第一支撑板和所述第二支撑板之间；

每个所述连接件为连接板或连接柱。

10.如权利要求9所述的光学检测装置，其特征在于：

所述料板上均匀分布有多个检测位，每个所述检测位用于放置一个所述电子设备；

所述定位件还包括料板驱动件，所述料板驱动件的一端连接所述料板，另一端固定连接所述第一支撑板，所述料板驱动件驱动所述料板旋转。

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