CN108896566A - 一种aoi相机及光源模组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AOI相机及光源模组，包括相机、主光源和辅助光源，主光源和辅助光源位于相机的侧方，并为相机拍摄提供光源，相机、主光源和辅助光源三者的高度不同，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，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；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点。使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，进而提高检测精度。

Description

一种AOI相机及光源模组
技术领域
本发明涉及AOI检测技术领域，尤其涉及一种AOI相机及光源模组。
背景技术
AOI(Automatic Optic Inspection)的全称是自动光学检测，是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。AOI是新兴起的一种新型测试技术，发展迅速，很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描待测产品，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检测出待测产品的缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示出来，供维修人员维修。
AOI需要的设备有相机和光源，光源为相机拍摄提供光线，现有技术中的AOI，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。
发明内容
本发明的目的在于提出一种AOI相机及光源模组，具有提高AOI检测精度的特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种AOI相机及光源模组，包括相机、主光源和辅助光源，主光源和辅助光源位于相机的侧方，并为相机拍摄提供光源，相机、主光源和辅助光源三者的高度不同，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，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；
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点。
使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，相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为4-12°；
主光源的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为4-12°；
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，相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为8°。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8°。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，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点，两交汇点在被拍摄面的顶面和底面相互错开，两交汇点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，相机、主光源和辅助光源三者为一组，在被拍摄面的同一侧具有多组相机、主光源和辅助光源，多组中的相机、多组中的主光源以及多组中的辅助光源分别并排设置。
多组相机及光源并排设置，不仅能同时检测多个被拍摄的线路板，提高检测速度，还能降低多组相机及光源之间的干扰，以及降低检测设备生产难度。
进一步的，还包括升降机构，相机、主光源和辅助光源均设置在升降机构上由升降机构同时带动升降；
升降机构包括驱动件、传动件、导向柱和安装板，驱动件通过传动件与安装板传动连接，安装板与导向柱滑动配合，相机、主光源和辅助光源均固定设置在安装板上。
相机及光源整合为一个模组同时升降，相机及光源上下移动同步，保证在不同板厚光源、相机焦点以及入射角反射角为最初设定，防止因为相机或光源移动影响最初设定，降低操作难度。
进一步的，导向柱为四根，安装板为两个，两个安装板之一与两根并排设置的导向柱滑动配合，另一安装板与另两根并排设置的导向柱滑动配合；
相机安装在相机安装板上，相机安装板的两端分别与安装板连接；
主光源安装在主光源安装座上，主光源安装座的两端分别与安装板连接；
辅助光源安装在辅助光源安装座上，主光源安装座的两端分别与安装板连接。
相机及光源与安装板的连接方式，便于相机及光源的角度及位置设定。
本发明的有益效果为：
1、那么通过对相机安装角度的限定，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。
2、相机及光源整合为一个模组同时升降，相机及光源上下移动同步，保证在不同板厚光源、相机焦点以及入射角反射角为最初设定，防止因为相机或光源移动影响最初设定，降低操作难度。
附图说明
图1是漫反射光线图；
图2是现有技术中AOI拍摄照片；
图3是本发明一实施方式的AOI相机及光源模组的光线反射示意图；
图4是图3所示相机及光源模组拍摄的照片；
图5是本发明另一实施方式的AOI相机及光源模组的光线反射示意图；
图6是本发明另一实施方式的AOI相机及光源模组的结构示意图；
其中，被拍摄面01、相机1、主光源2、辅助光源3、升降机构4、驱动件41、传动件42、导向柱43、安装板44、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发明的技术方案。
如图3所示，一种AOI相机及光源模组，包括相机1、主光源2和辅助光源3，主光源2和辅助光源3位于相机1的侧方，并为相机1拍摄提供光源，相机1、主光源2和辅助光源3三者的高度不同，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，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；
相机1的光轴、主光源2的主光线和辅助光源的主光线交汇于被拍摄面的同一点。
使相机1的光轴与被拍摄面非垂直，那么通过对相机1角度的限定，同时，对主光源2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1镜头，相机1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。
需要说明的是，通过相机1镜头中心与镜面垂直的线叫光轴；主光线是指：光源发光点中央的，并垂直于光源的射线。本发明中，主光源2和辅助光源3均采用LED发光芯片，主光线则是位于LED发光芯片的光珠中心，并垂直于LED发光芯片的射线。
进一步的，相机1的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为4-12°；
主光源2的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为4-12°；
辅助光源3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1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1镜头，降低拍摄图片的明暗不均现象，提高检测精度。
优选的，相机1的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为6-10°，进一步优选的，相机1的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为8°。以此相对角度安装的相机1，能在最大程度上提高反射光能垂直射入相机1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6-10°，进一步优选的，主光源2的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为8°。以此相对角度安装的主光源2与相机1安装角度相结合，提高提高反射光能垂直射入相机1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1安装角度相结合，提高提高反射光能垂直射入相机1镜头的量。
其中，相机1的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为8°、主光源2的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为8°、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。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，如图4所示。
以实际生产为例,采用一组相机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1倾斜安装的基础上，提高射入相机1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0.8-1％。
如图5和图6所示，在一些实施方式中，相机1、主光源2和辅助光源3三者具有两组，分设在被拍摄面的上下两侧，用于获取被拍摄面的顶面和底面；
两组相机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的点，两交汇点在被拍摄面的顶面和底面相互错开，两交汇点不位于被拍摄面的同一垂直面上。
两组相机1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1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。
在一些实施方式中，相机1、主光源2和辅助光源3三者为一组，在被拍摄面的同一侧具有多组相机1、主光源2和辅助光源3，多组中的相机1、多组中的主光源2以及多组中的辅助光源3分别并排设置。
多组相机1及光源并排设置，不仅能同时检测多个被拍摄的线路板，提高检测速度，还能降低多组相机1及光源之间的干扰，以及降低检测设备生产难度。
进一步的，本发明的AOI相机1及光源模组还包括升降机构4，相机11、主光源22和辅助光源33均设置在升降机构4上由升降机构4同时带动升降；
升降机构4包括驱动件41、传动件42、导向柱43和安装板44，驱动件41通过传动件42与安装板44传动连接，安装板44与导向柱43滑动配合，相机1、主光源2和辅助光源3均固定设置在安装板上。
相机1及光源整合为一个模组同时升降，相机1及光源上下移动同步，保证在不同板厚光源、相机1焦点以及入射角反射角为最初设定，防止因为相机1或光源移动影响最初设定，降低操作难度。
进一步的，导向柱43为四根，安装板44为两个，两个安装板44之一与两根并排设置的导向柱43滑动配合，另一安装板44与另两根并排设置的导向柱43滑动配合；
相机1安装在相机1安装板上，相机1安装板的两端分别与安装板44连接；
主光源2安装在主光源2安装座上，主光源2安装座的两端分别与安装板44连接；
辅助光源33安装在辅助光源3安装座31上，主光源2安装座的两端分别与安装板44连接。
相机1及光源与安装板44的连接方式，便于相机1及光源的角度及位置设定。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。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发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种AOI相机及光源模组，其特征在于，包括相机、主光源和辅助光源，所述主光源和辅助光源位于相机的侧方，并为相机拍摄提供光源，所述相机、主光源和辅助光源三者的高度不同，所述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点。
2.根据权利要求1所述的AOI相机及光源模组，其特征在于，所述相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为4-12°；
所述主光源的主光线与被拍摄面的垂直面的夹角为4-12°；
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AOI相机及光源模组，其特征在于，所述相机的光轴与被拍摄面的垂直面的夹角为8°。
4.根据权利要求2所述的AOI相机及光源模组，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8°。
5.根据权利要求4所述的AOI相机及光源模组，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AOI相机及光源模组，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AOI相机及光源模组，其特征在于，所述相机、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点，两交汇点在被拍摄面的顶面和底面相互错开，两交汇点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AOI相机及光源模组，其特征在于，所述相机、主光源和辅助光源三者为一组，在所述被拍摄面的同一侧具有多组所述相机、主光源和辅助光源，多组中的所述相机、多组中的所述主光源以及多组中的所述辅助光源分别并排设置。
9.根据权利要求1-5任一项所述的AOI相机及光源模组，其特征在于，还包括升降机构，所述相机、主光源和辅助光源均设置在升降机构上由升降机构同时带动升降；
所述升降机构包括驱动件、传动件、导向柱和安装板，所述驱动件通过传动件与安装板传动连接，所述安装板与导向柱滑动配合，所述相机、主光源和辅助光源均固定设置在安装板上。
10.根据权利要求9所述的AOI相机及光源模组，其特征在于，所述导向柱为四根，所述安装板为两个，两个所述安装板之一与两根并排设置的导向柱滑动配合，另一所述安装板与另两根并排设置的导向柱滑动配合；
所述相机安装在相机安装板上，所述相机安装板的两端分别与安装板连接；
所述主光源安装在主光源安装座上，所述主光源安装座的两端分别与安装板连接；
所述辅助光源安装在辅助光源安装座上，所述主光源安装座的两端分别与安装板连接。
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