CN103547884A - 利用多重格子条纹的目视检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种目视检查装置，其作为在部件装配过程中用相机对装配或者贴装的检查对象进行拍摄后，将拍摄的图像与预先输入的对象图像进行比较以判别检查对象的良好或者不良的目视检查装置，包括：平台部，其将上述检查对象固定或者移送到检查位置；照明部，其位于上述平台部的上部，为上述检查对象提供照明；中央相机部，其位于上述照明部的中心，获取检查对象的二维图像；格子条纹照射部，其设置在上述中央相机部的侧部；目检处理部，其对上述中央相机部拍摄的影像进行判读以判别上述检查对象的良好或者不良；控制部，其对上述平台部和上述格子条纹照射部及上述相机部进行控制。上述格子条纹照射部构成为能够照射具有不同间隔周期的格子条纹。

Description

利用多重格子条纹的目视检查装置
技术领域
本发明涉及一种目视检查装置，具体地，涉及一种通过利用较宽间隔的格子条纹和较窄间隔的格子条纹进行目视检查，从而可以既迅速又准确地测定检查对象的高度的目视检查装置。
背景技术
一般来说，为印刷电路板(PCB)等装配表面贴装部件的表面贴装技术(SMT；Surface Mounting Technology)包括：使表面贴装部件(SMD；SurfaceMounting Device)小型化/集成化的技术、用于对上述表面贴装部件进行精确装配的精密装配设备的开发及运用各种装配设备的技术。
表面贴装生产线由表面贴装机和目视检查装置等设备构成。上述表面贴装机作为将表面贴装部件贴装到印刷电路板上的设备，其负责将由部件供给器(Feeder)按胶带（Tape）、棍（Stick）、托盘（Tray）等形态供给的各种表面贴装部件放到印刷电路板的贴装位置上。
另外，上述目视检查装置在表面贴装部件的焊接工序结束前或者结束后对表面贴装部件的贴装状态进行检查，并根据检查结果将移送印刷电路板至下一个工序。
普通的目视检查装置包括：利用射灯等提供光线照射的照明部；设置在上述照明部的上部，对贴装在检查对象上的各种部件的影像信息进行拍摄的相机部；使源自上述照明部的照明进行反射以照射检查对象的同时将检查对象的形状向上述相机部传输的半反射镜。
在这里，上述照明部在外罩内排列设置有多个射灯，当对检查对象进行照射时，就为上述多个射灯提供电源从而照射光线。
普通的目视检查方法如下。通过输送器将检查对象水平移送，位置调节装置对初始位置进行调节，完成调节后光线通过格子照射到LED部件或者印刷电路板上，通过对光线照射到检查对象表面而形成的影像进行分析，从而测定三维高度。
然后，对拍摄部分进行计算，并通过与基准值比较，以检查与高度相关的部件贴装的良好/不良或者检查表面贴装部件的贴装与否。
上述检查方法都是通过测定二维影像并利用三角函数计算三维高度。
因此，准确拍摄及区分通过照射光线而形成的影像模式对于利用结构光的目视检查装置来说是非常重要的因素。
但是，如图1所示，当对具有一定高度的检查对象照射格子条纹的光线，再从平面的角度对其进行拍摄时，如果上述检查对象的高度与格子条纹的间隔相比要高出许多，那么就无法区分照射到检查对象上部的格子条纹1、2、3和底面的格子条纹1-1、2-1、3-1中的哪一个为最初同样的格子条纹。
因此，这种因素对于高度检查来说是容易导致误差的因素，为了消除上述误差就需要在高度检查时进行复杂的计算过程，同时检查也需要花费大量的时间。
发明内容
技术问题
本发明就是为解决上述问题而研发的，本发明的目的在于，提供一种即使在检查对象的高度较高的情况下也能够准确计算出其高度的目视检查装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种既能够准确计算高度又能够快速进行检查的目视检查装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种能够提高照射到检查对象表面的光线均匀度的目视检查装置。
本发明的另一个目的在于，提供一种通过去除设置在中央相机部前方的半反射镜能够拍摄更加清晰影像的目视检查装置。
技术方案
为了实现上述目的，依据本发明的目视检查装置，作为在部件装配过程中用相机对装配或者贴装的检查对象进行拍摄后，将拍摄的图像与预先输入的对象图像进行比较以判别检查对象良好或者不良的目视检查装置，包括：平台部，其将上述检查对象固定或者移送到检查位置；照明部，其位于上述平台部的上部，为上述检查对象提供照明；中央相机部，位于上述照明部的中心，获取检查对象的二维图像的；设置在上述中央相机的部侧部的格子条纹照射部；对上述中央相机部拍摄的影像进行判读以判别上述检查对象的良好或者不良的目检处理部；对上述平台部和上述格子条纹照射部及上述相机部进行控制的控制部。上述格子条纹照射部构成为能够照射具有不同间隔周期的格子条纹。
优选地，上述格子条纹照射部包括液晶面板或者微型模块中的任意一个。
在这里，设置多个格子条纹照射部，并且能够同时或者依次照射大周期的格子条纹和小周期的格子条纹。
优选地，上述大周期的格子条纹间隔与小周期的格子条纹间隔相比，前者是后者的3至6倍。
优选地，还包括在上述中央相机部的侧部设置的多个侧部相机部。
另外，上述多个格子条纹照射部以上述中央相机部为中心相互对向设置。
优选地，上述侧部相机部以上述中央相机部为中心相互对向设置。
优选地，上述格子条纹照射部设置为能够照射多种颜色的格子条纹。
优选地，还包括在上述照明部的前方设置的光扩散部。
有益效果
依据本发明，即使在检查对象的高度较高的情况下也能够准确计算出其高度。
另外，依据本发明可以快速计算出检查对象的准确高度。
另外，依据本发明可以提高照射到检查对象表面的光线的均匀度。
另外，通过去除设置在中央相机部前方的半反射镜可以拍摄更加清晰的影像。
附图说明
图1a是显示对部件照射格子条纹状态的立体图；
图1b是显示对部件照射格子条纹状态的平面图；
图2是依据本发明的目视检查装置的概略侧面图；
图3是依据本发明的目视检查装置的概略平面图；
图4是显示格子条纹的周期与部件高度关系的概念图。
具体实施方式
下面，将参照附图对本发明的构成进行详细说明。
在说明之前，需要解释一下，本说明书及权利要求书中使用的术语并非仅限于字典所阐释的意义，本发明人为了对自己的发明进行更好地解释可以对术语的概念进行适当定义，因此，相关术语应当按照符合本发明技术思想的原则解释其意义或者概念。
因此，本说明书中记载的实施例及附图中所示的构成只是本发明的优选实施例，并不能完全体现本发明的技术思想。因此，对于本申请来说，可以对其进行多种变更或者修改。
图2是依据本发明的目视检查装置的概略侧面图，图3是依据本发明的目视检查装置的概略平面图。
参照图2和图3可以看出，依据本发明的目视检查装置为在部件装配过程中用相机对装配或者贴装的检查对象进行拍摄后，将拍摄的图像与预先输入的对象图像进行比较以判别检查对象良好或不良的改善了影像清晰度的目视检查装置，该装置包括：平台部10，其将上述检查对象5固定或者移送到检查位置；照明部20，其位于上述平台部10的上部，为上述检查对象5提供照明；中央相机部30，其位于上述照明部20的中心，获取检查对象5的二维图像；格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8，其设置在上述中央相机部30的侧部且为多个；目检处理部60，其对在上述中央相机部30拍摄的影像进行判读以判别上述检查对象的良好或不良；控制部70，其对上述平台部10和上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8及上述中央相机部30进行控制。上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8构成为能对具有不同间隔周期的格子条纹进行照射。
本发明的目视检查装置在对表面贴装生产线上完成表面贴装作业的印刷电路板的表面贴装部件进行检查时，在通过先行设备的输送器向下一个工序移送之前可以进行目视检查。
上述目视检查装置既可以设置在先、后行设备的输送器与输送器之间形成的空间内，也可以与先、后行设备无关而采用单独的工作台形式。
在这里，上述平台部10作为提供放置检查对象5的空间的构成要素包括：对上述检查对象5的位置进行调节及固定的位置调节部(未图示)及固定部(未图示)等。
在这里，在上述平台部10的上部设置有照明部20，该照明部以第1相机部30为中心沿圆周方向连续或断续设置。
上述照明部20作为一种为确保获得上述检查对象5的准确影像信息而向检查对象5提供照明的构成要素，设置有多个射灯或者LED灯以便从四周对上述检查对象5进行照射。
上述照明部20包括水平照明部22和倾斜照明部23。
在这里，上述水平照明部22设置在上述平台部10的上部，其作用就是为上述检查对象5提供垂直射入的光线。
上述倾斜照明部23设置在上述垂直照明部22的侧部，其作用就是提供倾斜入射的光线。
上述中央相机部30作为对检查对象5进行平面拍摄的构成要素，优选地，采用CCD(charge coupled device)相机。
在通过上述中央相机部30对检查对象5进行二维检查的同时，可以对通过上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8照射的格子条纹的变形程度进行拍摄，从而测定检查对象的高度。
对于现有的目视检查装置来说，通常在中央相机部的前方设置半反射镜，可对源自照明部的照明进行反射，同时还可通过上述相机部进行影像的拍摄。对于本发明来说，在上述中央相机部30的前方没有设置半反射镜。
因此，通过上述中央相机部30能够拍摄更加清晰的影像。
在上述中央相机部30的侧部设置有多个侧部相机部40-2、40-4、40-6、40-8，该多个侧部相机部相对上述中央相机部30对称设置，这样在消除影像的四角区域的同时还能够提高影像拍摄的速度。
如图3所示，四个上述侧部相机部40-2、40-4、40-6、40-8相对上述中央相机部30对称设置，对设置在基板等检查对象上的部件发生脱落、突起等情况进行检查。
上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8作为对上述检查对象5照射格子条纹而测定高度的结构，包括液晶面板或数字微镜像显示(DMD:Digital Micromirror Display)和光源。
因此，在上述控制部70的控制下，使格子形状影像照射到检查对象5上，通过上述中央相机部30拍摄上述格子形状影像的变形程度，从而计算部件的高度。
上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8也以上述中央相机部30为中心，这四个格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8对称设置，以同时或者依次对检查对象5照射格子条纹。
在这里，上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8可以照射红色、蓝色等多种颜色的格子条纹。
因此，对大间隔的格子条纹和小间隔的格子条纹以不同的颜色进行照射，不仅可以减少测定部件高度所需的时间，而且能够使高度测定更加准确。
优选地，上述格子条纹照射装部50-2，50-4，50-6，50-8和上述中央相机部30之间的设置角度a控制在25度至45度范围内。
如果上述角度a小于25度时，由部件高度反映的格子条纹变形程度就变小，这样就会导致高度计算产生误差。如果上述角度a大于45度时，分别照射到靠近和远离上述格子条纹照射部50-2，50-4，50-6，50-8的格子条纹的幅度的差异就会过于增大，从而导致高度计算产生误差。
这是因为，如果在上述角度范围内设置，通过上述中央相机部30拍摄照射的格子条纹会随检查对象的高度的变化而适当变形。
另外，上述目检处理部60将从上述第1，2相机部获取的检查对象5的影像信息通过傅里叶变换(Fourier Transform)等数学方法进行计算，再与预先输入的基准值比较，从而判断上述检查对象5的良好或不良。
另外，上述控制部70作为包含对上述平台部10、第1，2相机部的驱动及运行进行控制的运动控制器在内的构成要素，可以对依据本发明的目视检查装置整体的驱动进行控制。
上述控制部70按照***控制程序不仅负责目视检查装置的拍摄位置控制和拍摄影像的处理及照明部的控制等物理控制，而且还执行检查作业及数据计算作业。
同时，上述控制部70还负责用于将作业内容及检查结果输出到显示器上的输出装置的控制和操作人员能够设定及输入各种事项的输入装置的控制等目视检查装置的集成控制。
另外，在上述照明部20前方设置有如光扩散板的光扩散部25，其可以使源自上述照明部20的光线均匀地照射到检查对象的整体区域。
因此，可以减小检查对象5上的较暗部分与较亮部分之间的差异，从而拍摄出更加清晰的影像。
为了确保上述光扩散部25能够设置在上述水平照明部22和倾斜照明部23的前方，其侧断面成弯折形态。
另外，在上述中央相机部30的一侧设置有确认检查对象位置的位置确认相机部80。
在这里，在上述位置确认相机部80的前方设置有位置确认照明部84和半反射镜82。
因此，与现有的通过中央相机部确认检查对象位置的情况相比，确认位置的部件被容纳在另外的位置确认相机部80的外罩内，从而可以减小上述中央相机部30的外罩直径，即使部件发生故障也很容易进行管理。
图4是显示格子条纹的周期与部件高度关系的概念图。
下面，将参照图4对依据本发明的目视检查装置的格子条纹照射过程进行说明。
首先，在图4中连接a，b，c，d点形成的阶梯状直线概念性的显示了可以通过具有大周期的格子条纹测定的高度。
即，大周期的格子条纹具有500微米的分辨率。因此，对于从0到500微米的高度全都识别为相同的高度，从500到1000微米识别为另一高度。
这是对利用大周期的格子条纹测定部件高度时的分辨率进行概念性的说明，具体的数字随格子条纹周期的大小不同而改变。
通过上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8首次对大间隔的格子条纹进行照射从而测定部件的概略高度。
即，如果图4所示六面体状部件的高度为1680微米，通过大周期的格子条纹首次测定部件的高度在1500微米到2000微米范围内。
然后，照射具有小周期的格子条纹并测定d点至R点的高度为180微米。
因此，测定的部件总高度为1500+180等于1680微米。
如果没有通过大周期的格子条纹测定高度的过程，而只通过小周期的格子条纹测定部件的高度，就无法判断最初与图1中左侧的1号格子条纹一致的格子条纹是右侧的1-1格子条纹、2-1格子条纹、3-1格子条纹中的哪一个。即，无法判断部件上面的格子条纹与底面的格子条纹相互经过几个周期(格子条纹间隔)变得一致。
所以，这种因素对于高度检查而言是容易导致误差的因素，为了消除上述误差在进行高度检查时就需要进行复杂的计算过程，同时检查也需要花费大量的时间。
如上所述，本发明同时利用大周期的格子条纹和具有高分辨率的小格子条纹，通过大周期的格子条纹概略测定高度的范围，然后再利用小周期的格子条纹测定更加准确的高度，从而可以既迅速又准确地进行高度检查。
对于上述大周期的格子条纹及小周期的格子条纹来说，可以根据高度检查装置的需求将大周期的格子条纹及小周期的格子条纹分别照射一次并对其进行拍摄，或者将大周期的格子条纹照射一次并拍摄之后，再将小周期的格子条纹在大周期格子条纹之间移动并进行拍摄，从而可以测定更加准确的高度。
在这里，根据通过上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8照射的格子条纹周期的大小不同分别用红色或者蓝色等颜色进行区分并照射格子条纹时，能够更加准确而迅速地测定部件的高度。
即，大周期的格子条纹用红色照射，小周期的格子条纹用蓝色照射。
通过上述格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8照射的格子条纹可以同时或者依次照射大周期的格子条纹和小周期的格子条纹。
即，通过各个格子条纹照射部50-2、50-4、50-6、50-8既可以先照射大周期的格子条纹后再照射小周期的格子条纹，也可以将大周期的格子条纹用红色区分，将小周期的格子条纹用蓝色区分，并同进行照射。
优选地，上述大周期的格子条纹间隔与小周期的格子条纹间隔相比，前者是后者的3至6倍。
如果大周期的格子条纹间隔与小周期的格子条纹间隔相比不足3倍，则周期大小差异导致的测定分辨率相差不大，从而无法更加准确地测定高度。如果大周期的格子条纹间隔与小周期的格子条纹间隔相比超过6倍，则大间隔与小间隔之间的相差太大，最终会对照射到检查对象上的格子条纹形状的清晰度产生不良影响。
在上述说明中，虽然通过限定的实施例和附图对本发明进行了说明，但是并不意味着本发明的技术思想仅限定于此。通过上述的说明，具有本发明所属技术领域相关知识的技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。

Claims (9)

1.一种利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
作为在部件装配过程中用相机对装配或者贴装的检查对象进行拍摄后，将拍摄的图像与预先输入的对象图像进行比较以判别检查对象的良好或者不良的目视检查装置，包括：平台部，其将上述检查对象固定或者移送到检查位置； 照明部，其位于上述平台部的上部，为上述检查对象提供照明；中央相机部，其位于上述照明部的中心，获取检查对象的二维图像；格子条纹照射部，其设置在上述中央相机部侧部；目检处理部，其对上述中央相机部拍摄的影像进行判读以判别上述检查对象的良好或者不良；控制部，其对上述平台部和上述格子条纹照射部及上述相机部进行控制，上述格子条纹照射部照射具有不同间隔周期的格子条纹。
2.如权利要求1所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
上述格子条纹照射部包括液晶面板或者微镜模块中的任意一个。
3.如权利要求1所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
格子条纹照射部为多个，并同时或者依次照射大周期的格子条纹和小周期的格子条纹。
4.如权利要求1所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
上述大周期的格子条纹间隔与小周期的格子条纹间隔相比，前者是后者的3至6倍。
5.如权利要求1所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
还包括在上述中央相机部的侧部设置的多个侧部相机部。
6.如权利要求3所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
上述多个格子条纹照射部以上述中央相机部为中心相互对向设置。
7.如权利要求5所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
上述侧部相机部以上述中央相机部为中心相互对向设置。
8.如权利要求1所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
上述格子条纹照射部照射多种颜色的格子条纹。
9.如权利要求1所述的利用多重格子条纹的目视检查装置，其特征在于：
还包括在上述照明部的前方设置的光扩散部。
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