CN214471678U - 一种光学检测设备及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光学检测设备及系统，该检测设备包括：图像采集组件，所述图像采集组件位于一用于承载待测工业产品的检测台上，并且其朝向所述检测台的一侧设有采集镜头；光路模块，包括第一光源以及一分光器，所述第一光源朝向所述分光器发出照射光，并且所述照射光经所述分光器分光形成朝向所述待测工业产品的分光光束；第二光源模块，所述第二光源模块可产生照射所述待测工业产品的暗场光束，本实用新型通过两个光源配合形成明暗场打光效果，采集镜头的放大图像采集，可以呈现和检测微米级裂纹不良，优化微裂纹不良呈现效果，检测裂纹精度可以达到0.5um左右。

Description

一种光学检测设备及系统

技术领域

本实用新型涉及显示面板视觉检测技术领域，更具体的，涉及一种光学检测设备及系统。

背景技术

目前，市场上很多主流的手机厂商选择挖孔屏来使自己的产品屏占比更高，使移动手机外观更精致，但同时，挖孔屏制造过程中的会导致裂纹或者其他不良的产生。这些种类的不良都是由人工显微镜检测，人工作业漏检的风险很高以及检测工作效率低下，且人工检测需要从自动化产线拔片，会造成物料的破损。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光学检测设备及系统，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。

为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

本实用新型第一方面提供了一种光学检测设备，包括：

图像采集组件，所述图像采集组件位于一用于承载待测工业产品的检测台上，并且其朝向所述检测台的一侧设有采集镜头；

光路模块，包括第一光源以及一分光器，所述第一光源朝向所述分光器发出照射光，并且所述照射光经所述分光器分光形成朝向所述待测工业产品的分光光束；

第二光源模块，所述第二光源模块可产生照射所述待测工业产品的暗场光束。

在一种可能的实现方式中，所述光路模块还包括：

第一透镜和第一光阑，所述第一光阑位于所述第一透镜远离所述第一光源的一侧，所述第一透镜和所述第一光阑处于所述照射光所在光路上；

第二透镜和第二光阑，所述第二光阑位于所述第二透镜远离所述分光器的一侧，所述第二透镜和所述第二光阑处于所述分光光束所在光路上。

在一种可能的实现方式中，所述第二光源模块包括：

环形固定件，其一侧与所述采集镜头远离所述检测台的一端端面结合固定，所述环形固定件的环形面上设有多个第二光源，所述第二光源为点光源，并且所述环形固定件的中央镂空，所述镂空可透过所述分光光束。

在一种可能的实现方式中，所述第二光源模块还包括：

镜筒组件，所述环形固定件固定在所述镜筒组件的内壁，并且所述镜头可伸缩。

在一种可能的实现方式中，任意两个相邻的第二光源的距离相等。

在一种可能的实现方式中，相邻的至少两个第二光源形成第二光源组，其中相对设置的两个所述第二光源组耦接至同一供电走线，相邻两个所述第二光源组耦接的供电走线不同。

在一种可能的实现方式中，所述光路模块和/或第二光源模块耦接一亮度调节器，所述亮度调节器耦接一控制器，所述控制器输出亮度调节指令至所述亮度调节器。

在一种可能的实现方式中，所述检测设备还包括：

激光发生器，其设于所述镜头外侧，所述激光发生器发射一激光；

反光器，所述反光器位于所述采集镜头远离所述检测台的一侧，所述激光发生器发出的激光通过所述反光器反射至所述检测台台面；

激光传感器，所述激光传感器位于所述检测台台面上。

在一种可能的实现方式中，所述光路模块还包括：

滤光片，所述滤光片位于所述分光器靠近所述图像采集组件的一侧，所述滤光片处于所述图像采集组件的成像光路上。

本实用新型第二方面提供了一种光学检测系统，包括上位机和本实用新型第一方面提供的光学检测设备，所述上位机，用于处理所述图像采集组件采集的图像。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型所述技术方案利用裂纹不良特征应用明场的照明方式下是显示黑色线状的，暗场照明下可以达到更明显的散光线状的特征，通过两个光源配合形成明暗场打光效果，明暗场光线供光透过的通道，采集镜头的放大图像采集，可以呈现和检测微米级裂纹不良，优化微裂纹不良呈现效果，检测裂纹精度可以达到0.5um左右。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本实用新型实施例提供的光学检测设备的结构示意图；

图2示出本实用新型实施例提供的光学检测设备的光路模块结构示意图；

图3示出本实用新型实施例提供的光学检测设备的第二光源模块结构示意图；

图4示出本实用新型实施例提供的光学检测设备及系统的流程示意图。

附图标记：1、检测台；2、采集镜头；3、光路模块；4、图像采集组件；5、运动电机；6、自动对焦模块；7、第一光源；8、分光器；9、第一透镜；10、第一光阑；11、第二透镜；12、第二光阑；13、滤光片。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型，下面结合实施例和附图对本实用新型做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本实用新型的保护范围。

目前，市场上很多主流的手机厂商选择挖孔屏来使自己的产品屏占比更高，使移动手机外观更精致，但同时，挖孔屏制造过程中的会导致裂纹或者其他不良的产生。这些种类的不良都是由人工显微镜检测，人工作业漏检的风险很高以及检测工作效率低下，且人工检测需要从自动化产线拔片，会造成物料的破损。

基于此，本实用新型的第一方面提供了一种光学检测设备，如图1所示，包括：

图像采集组件4，所述图像采集组件4位于一用于承载待测工业产品的检测台1上，并且其朝向所述检测台1的一侧设有采集镜头2；

光路模块3，包括第一光源7以及一分光器8，所述第一光源7朝向所述分光器8发出照射光，并且所述照射光经所述分光器8分光形成朝向所述待测工业产品的分光光束；

第二光源模块，所述第二光源模块可产生照射所述待测工业产品的暗场光束。

可以理解，利用裂纹不良特征应用明场的照明方式下是显示黑色线状的，暗场照明下可以达到更明显的散光线状的特征，通过两个光源配合形成明暗场光线，明暗场光线通过供光透过的通道，形成了明暗场打光效果，采集镜头的放大图像采集，可以呈现和检测微米级裂纹不良，优化微裂纹不良呈现效果，检测裂纹精度可以达到0.5um左右。

本领域技术人员可以知晓，检测台1为高精度运动控制平台，检测台1台面上设有来料传感器和位置传感器，来料传感器与检测台下方的电机耦接，将接收到产品来料信号传输给电机，其中来料传感器可以为重量传感器或真空发生器，通过传感器感应变化来反馈来料信号。位置传感器与图像采集组件4耦接，当检测台1移动到设定位置时，位置传感器将信号传输给图像采集组件4；检测台1上方设有支架，图像采集组件4固定在支架上，并朝向检测台1，图像采集组件4采用工业相机，能够在光源开关频闪、产品高速运行的状态下完成快速飞拍；为了尽量减少与运动结构的干扰，物镜的工作距离尽量选长一点，因此采集镜头2为高解析力的显微物镜，可以进行明暗场属性切换，或者可以按照不同的需求切换不同倍数物镜来采集图像，通过更换镜头或者上位机智能切换，达到更高精度的检测。

在一些其他的实施例中，所述光路模块3还包括：

第一透镜9和第一光阑10，所述第一光阑10位于所述第一透镜9远离所述第一光源7的一侧，所述第一透镜9和所述第一光阑10处于所述照射光所在光路上；

第二透镜11和第二光阑12，所述第二光阑12位于所述第二透镜11远离所述分光器8的一侧，所述第二透镜11和所述第二光阑12处于所述分光光束所在光路上。

可以理解，光路模块3使用的是科勒光路进行照明打光，科勒光路中的透镜和光阑对亮度400wlux亮度的光源进行扩束处理，可以在图像上减少不均匀光斑的干涉，图像更清晰。第一光源7为点光源，点光源发出来的光线经第一透镜9，第一透镜9将散射的光线变为平行光，平行光经过第一光阑10扩束照射到分光器8，分光器8将部分光线反射到采集镜头2下方的待测产品上，形成明场光源，部分光向上折射进采集组件，通过分光器以形成同轴光的效果。分光光线经过第二透镜11照射到第二光阑12，经第二光阑12扩束后照射到待测产品上，这样在待检测产品的平面处没有点光源的形成，不影响观察。

在一些实施例中，所述第二光源模块包括：

环形固定件，其一侧与所述采集镜头2远离所述检测台1的一端端面结合固定，所述环形固定件的环形面上设有多个第二光源，所述第二光源为点光源，并且所述所述环形固定件的中央镂空，所述镂空可透过所述分光光束。第二光源形成暗场光源，裂纹不良特征在暗场光的照射下，呈现处更明显的散光线状的特征，第二光源可以是灯珠。

在一些实施例中，所述第二光源模块还包括：

镜筒组件，所述环形固定件固定在所述镜筒组件的内壁，并且所述镜头可伸缩。

可以理解，采集镜头2固定在镜筒远离环形固定件的一端，镜筒外侧固定结合运动电机，运动电机5可以是Z轴电机，在一运动导轨上移动，运动导轨垂直于检测台1，从而改变采集镜头2与检测台1之间的距离，保证工作时检测区域一直保持在采集镜头2的景深范围内，对每块产品进行检测时，运动电机5需要带动采集镜头4往下移动100到300um左右，可以大大减少取图像虚焦的概率。

在一些实施例中，任意两个相邻的第二光源的距离相等。多个第二光源间的间距不同会导致第二光源照射在待测产品上的亮度不同，会出现图像采集组件4采集到的同一张图像上出现明暗不同的情况，影响检测结果，因此将第二光源均匀布置在环形固定件上，能够提高检测结果的准确性。

在一些实施例中，相邻的至少两个第二光源形成第二光源组，其中相对设置的两个所述第二光源组耦接至同一供电走线，相邻两个所述第二光源组耦接的供电走线不同。

可以理解，环形固定件的环形面上有八个通道，每个通道是一组第二光源组，八个通道均匀分布在环形固定件环形面，每个通道内有2个孔，每个孔内均设有一个灯珠，将相对设置的两个通道耦接同一供电走线，使得第二光源组两两对立照明，使用八通道的暗场光源分别对立照明可以使光学成像精度更高。

在一些实施例中，所述光路模块3以及第二光源模块耦接一亮度调节器，所述亮度调节器耦接一控制器，所述控制器输出亮度调节指令至所述亮度调节器。

可以理解，由于待测产品的大小不同，或者待测产品与采集镜头2距离不同，待测产品的微裂纹情况不同，需要的光源亮度也不同，因此需要根据实际情况对第一光源7以及灯珠亮度进行调节，保证检测的准确性；亮度调节器耦接一控制器，控制器可以是外部控制器，例如遥控器、手机app等，控制器也可以安装在检测设备上，在检测过程中，工作人员直接控制。

在一些其他实施例中，所述检测设备还包括：自动对焦模块6，所述自动对焦模块6结合固定在所述采集镜头2外壁。自动对焦模块6能够及时检测待测产品与采集镜头2的高度差，保证采集镜头2的焦点距离一直正确。

在一些其他实施例中，所述自动对焦模块6包括：

激光发生器，其设于所述镜头外侧，所述激光发生器发射一激光；

反光器，所述反光器位于所述采集镜头2远离所述检测台1的一侧，所述激光发生器发出的激光通过所述反光器反射至所述检测台1台面；

激光传感器，所述激光传感器位于所述检测台1台面上。

可以理解，待测产品所在平面与对焦平面重合，称为对焦，激光发生器发射激光至反光器，反光器将激光反射至检测台1台面上的待测产品上，激光传感器可以根据激光能量检测激光的距离，如果激光传感器检测到激光的能量的改变时，实时给采集镜头2的运动电机发送指令，控制采集镜头2上下移动，保证的检测区域一直保持在采集镜头2的焦点位置上。

在一些其他实施例中，所述光路模块还包括：滤光片，所述滤光片位于所述分光器靠近所述图像采集组件的一侧，所述滤光片处于所述图像采集组件的成像光路上。图像采集组件4下方设有滤光片13，自动对焦的激光的可以使用滤光片13滤除干扰，保证采集的图像更清晰准确。

本实用新型的第二方面提供了一种工业光学检测系统，包括包括上位机和本实用新型第一方面提供的工业光学检测设备，所述上位机，用于处理所述图像采集组件4采集的图像。

可以理解，所述上位机可以是计算机，图像采集组件4将采集到的图像传输至上位机，上位机根据提前设置好的图像处理算法，对图像进行处理，判断待测产品是否有微裂纹。

本实施例提供的工业光学检测系统，通过上位机与检测设备相配合，对检测区域图像采集进行触发飞拍，前后两张图有部分重合，避免漏检，准确性更高。

本实用新型专利一种工业光学检测设备及系统，当检测台1上来料传感器接收到产品来料信号，检测台1下方的电机开始将产品检测区域移动到采集镜头2视野的正下方，激光自动对焦模块6反光器反射的方式照射在产品的检测区域。通过上位机对自动对焦的参数进行设置和激光能量标定，激光能量可以实时检测待测产品所在平面相对对焦面的高度差，如果激光传感器检测到激光的能量的改变时，实时给采集镜头2的运动电机5发送指令，控制采集镜头2上下移动，保证的检测区域一直保持在采集镜头2的焦点位置上。检测台1每运行一个图像采集组件4的视野位置，检测台1控制器会再给图像采集组件4系统一个触发信号，触发图像采集组件4拍照取图。整个平台的高速运转的情况下，会不停的给图像采集组件4一个连续不断的采集信号，上位机保存触发的图片交由算法处理。整个图像采集过程耗时短、速度快，假设对一枚圆孔的检测区域进行图像采集只需要一至两秒。

从上述实施方式可以知晓，本实用新型提供一种工业光学检测设备及系统，该检测设备包括：图像采集组件4，所述图像采集组件4位于一用于承载待测工业产品的检测台1上，并且其朝向所述检测台1的一侧设有采集镜头2；光路模块3，包括第一光源7以及一分光器8，所述第一光源7朝向所述分光器8发出照射光，并且所述照射光经所述分光器8分光形成朝向所述待测工业产品的分光光束；第二光源模块，所述第二光源模块可产生照射所述待测工业产品的暗场光束，本实用新型通过两个光源配合形成明暗场打光效果，采集镜头的放大图像采集，可以呈现和检测微米级裂纹不良，优化微裂纹不良呈现效果，检测裂纹精度可以达到0.5um左右。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种光学检测设备，其特征在于，包括：

图像采集组件，所述图像采集组件位于一用于承载待测工业产品的检测台上，并且其朝向所述检测台的一侧设有采集镜头；

光路模块，包括第一光源以及一分光器，所述第一光源朝向所述分光器发出照射光，并且所述照射光经所述分光器分光形成朝向所述待测工业产品的分光光束；

第二光源模块，所述第二光源模块可产生照射所述待测工业产品的暗场光束。

2.根据权利要求1所述光学检测设备，其特征在于，所述光路模块还包括：

第一透镜和第一光阑，所述第一光阑位于所述第一透镜远离所述第一光源的一侧，所述第一透镜和所述第一光阑处于所述照射光所在光路上；

第二透镜和第二光阑，所述第二光阑位于所述第二透镜远离所述分光器的一侧，所述第二透镜和所述第二光阑处于所述分光光束所在光路上。

3.根据权利要求1所述光学检测设备，其特征在于，所述第二光源模块包括：

环形固定件，其一侧与所述采集镜头远离所述检测台的一端端面结合固定，所述环形固定件的环形面上设有多个第二光源，所述第二光源为点光源，并且所述环形固定件的中央镂空，所述镂空可透过所述分光光束。

4.根据权利要求3所述光学检测设备，其特征在于，所述第二光源模块还包括：

镜筒组件，所述环形固定件固定在所述镜筒组件的内壁，并且所述镜头可伸缩。

5.根据权利要求3所述光学检测设备，其特征在于，任意两个相邻的第二光源的距离相等。

6.根据权利要求3所述光学检测设备，其特征在于，相邻的至少两个第二光源形成第二光源组，其中相对设置的两个所述第二光源组耦接至同一供电走线，相邻两个所述第二光源组耦接的供电走线不同。

7.根据权利要求2或3所述光学检测设备，其特征在于，所述光路模块和/或第二光源模块耦接一亮度调节器，所述亮度调节器耦接一控制器，所述控制器输出亮度调节指令至所述亮度调节器。

8.根据权利要求1所述光学检测设备，其特征在于，所述检测设备还包括：

激光发生器，其设于所述镜头外侧，所述激光发生器发射一激光；

反光器，所述反光器位于所述采集镜头远离所述检测台的一侧，所述激光发生器发出的激光通过所述反光器反射至所述检测台台面；

激光传感器，所述激光传感器位于所述检测台台面上。

9.根据权利要求1所述光学检测设备，其特征在于，所述光路模块还包括：

滤光片，所述滤光片位于所述分光器靠近所述图像采集组件的一侧，所述滤光片处于所述图像采集组件的成像光路上。

10.一种光学检测系统，其特征在于，包括：上位机和如权利要求1-9中任一项所述的设备，所述上位机用于处理所述图像采集组件采集的图像。

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