CN117663024A - 一种组合光源和用于贴片机的成像*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种组合光源和用于贴片机的成像***，属于贴片机的照明及成像领域，组合光源包括多个光源和一个光源壳；多个光源的各个光源的类型不同，每个光源独立使用或组合使用以适应不同的照明场景；各个光源的出射方向与水平方向的夹角和位置均可调的设置在光源壳上，在多个光源的下方中心对应的光源壳处开设出光孔。成像***包括视觉采集模块和前述的组合光源，视觉采集模块为镜头和相机的组合。本申请的组合光源，能够很好地适应贴片机的多种照明和成像场景，可清晰、均匀识别元件的贴装点位与吸嘴旋转中心，提升贴装精度，同时可兼容多种规格的吸嘴，适配多种视觉采集模块，能够在贴片机领域广泛的推广过应用。
Description
技术领域
本发明属于贴片机的照明及成像领域，具体涉及一种组合光源和用于贴片机的成像***。
背景技术
随着半导体技术和集成化技术的不断提升，各电子产品制造厂商需要打破技术垄断，寻求低成本、高质量的表面贴装***，以满足日益增长的市场需求。而在该***中，掌握核心的照明方式，以获得高质量的图像，对识别精度有着十分关键的影响。
贴片机中使用的吸嘴有两层结构：表层为黑色，其材料吸收可见光；底层为反射光栅，反射红外光。对于视觉***而言，由于吸嘴结构和材料的特殊性，以及贴装元器件形态各异性，需要使用不同波长、不同角度的光源照明，以便充分将各部分以高对比的形态展现出来，有利于提升识别精度。而传统的光源通常只覆盖某一波段和一定范围的发散角，难以满足照明需求，导致成像效果不理想，进而影响贴装精度。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种组合光源和用于贴片机的成像***，其能解决上述问题。
设计原理：考虑到机台构造的简化，将多种不同角度、不同波长的光源组合在同一个工位上，并且针对不同规格的吸嘴和元件，在所需光源的调节机构上将角度、位置设定为可调节。因此，设计一种多个光源进行组合且角度、位置可调的组合光源，以此满足设计需求。具体方案如下。
一种组合光源，组合光源包括多个光源和一个光源壳；多个所述光源的各个光源的类型不同，包括结构光、环形光、红外光、穹顶光和/或线形光，每个光源独立使用或组合使用以适应不同的照明场景；各个光源的出射方向与水平方向的夹角和位置均可调的设置在光源壳上，在多个所述光源的下方中心对应的光源壳处开设出光孔。
进一步的，多个所述光源包括第一光源、第二光源、第三光源和第四光源，其中，第一光源采用激光线扫结构光或在频域上具有一定周期性的散斑结构光，第二光源采用环形光，第三光源采用红外光，第四光源采用穹顶光或线形光源。
进一步的，组合光源中，第一光源的发光器件与水平方向的夹角为0°＜α1≤60°；第二光源的灯珠A所在平面与水平方向的夹角为0°≤α2≤90°，第三光源的灯珠B所在平面与水平方向的夹角为20°≤α3≤50°，第四光源的灯珠C所在平面与水平方向的夹角为0°≤α4≤60°。
进一步的，第三光源的灯珠B的灯座或贴附机构中，使用挡板对光源进行匀化。
进一步的，组合光源中的每个光源均以光源壳的轴线对称布置。
进一步的，光源壳底部中心开设的出光孔的形状为矩形或者圆形。
本发明还提供了一种用于贴片机的成像***，所述成像***包括照明光源、采集转接箱和视觉采集模块，所述照明光源采用前述的组合光源，所述视觉采集模块通过所述采集转接箱安装至所述照明光源；其中，所述视觉采集模块包括镜头架组件、镜头组件、调位组件、相机板组件和相机，所述相机经镜头组件、采集转接箱和照明光源对目标元件采集图像。
进一步的，对于需要展现元件表面相貌时，开启组合光源的第一光源，通过结构光对元器件进行三维成像；当需要对芯片的锡球与其他元件引脚进行照明时，开启组合光源的第二光源进行均匀照明；当需要对吸嘴中心圆形成像时，开启组合光源的第三光源进行照明，使得吸嘴底板的光栅结构均匀反光，以此清晰的识别吸嘴中心；当需要对元件表面均匀照明时，开启组合光源的第四光源进行照明；当需要对元件的特征清晰成像时，开启组合光源的第二光源和第四光源进行组合照明。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：通过本申请的组合光源，能够很好地适应贴片机的多种照明和成像场景，可清晰、均匀识别元件的贴装点位与吸嘴旋转中心，提升贴装精度，同时可兼容多种规格的吸嘴，适配多种图像传感***或视觉采集模块，能够在贴片机领域广泛的推广过应用。
附图说明
图1为本发明组合光源的示意图；
图2为组合光源采用矩形出光孔的示意图；
图3为组合光源采用圆形出光孔的示意图；
图4为成像***的结构示意图。
图中，1、第一光源；2、第二光源；3、第三光源；31、挡板；4、第四光源；5、出光孔；6、光源壳；
100、照明光源；
200、采集转接箱；201、光源转接顶板；202、支撑侧板；203、遮光侧护板；204、光学固定底板；
300、视觉采集模块；301、相机；302、相机固定板；303、相机安装板；304、镜头组件；305、固定外侧板；306、固定内侧板；307、镜头抱箍板组；308、竖直螺纹调节模块；309、旋转调节模块。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
第一实施例
一种组合光源，参见图1-图3，组合光源包括多个光源和一个光源壳6；多个所述光源的各个光源的类型不同，包括结构光、环形光、红外光、穹顶光和/或线形光，每个光源独立使用或组合使用以适应不同的照明和/或成像场景。
其中，各个光源的出射方向与水平方向的夹角和位置均可调的设置在光源壳6上，在多个所述光源的下方中心对应的光源壳6处开设出光孔5。
具体的，多个所述光源包括第一光源1、第二光源2、第三光源3和第四光源4，其中，第一光源1采用激光线扫结构光或在频域上具有一定周期性的散斑结构光，第二光源2采用环形光，第三光源3采用红外光，第四光源4采用穹顶光或线形光源。
具体示例中，采用结构光的第一光源1的波段为380nm～1000nm；采用环形光的第二光源2对应的灯珠A的波段采用380nm～750nm；采用红外光的第三光源3对应的灯珠B的波段采用750nm～1000nm；第四光源4对应的灯珠C的波段为380nm～750nm。参见图1和图2，第一光源1、第二光源2、第三光源3和第四光源4自上而下布置在光源壳6的内筒架上。
进一步的，具体示例中，组合光源的出射角度设置为：第一光源1的发光器件与水平方向的夹角为0°＜α1≤60°；第二光源2的灯珠A所在平面与水平方向的夹角为0°≤α2≤90°，第三光源3的灯珠B所在平面与水平方向的夹角为20°≤α3≤50°，第四光源4的灯珠C所在平面与水平方向的夹角为0°≤α4≤60°。
进一步的，第三光源3的灯珠B的灯座或贴附机构中，使用挡板31对光源进行匀化。
挡板厚度与挡板长度根据灯珠发散角和光源在工作面上的光效而定；同时，该设计可有效避免灯珠间的杂散光对成像的干扰。
参见图1，组合光源中的每个光源均以光源壳6的轴线对称布置。当然，这是为了均匀照明设置，可以是圆周环形布置，也可以是分块的径向辐射布置。
其中，光源壳6的外壳整体呈圆筒形，内部从上而下分为几个安装处，用于几个光源的安装，该处光源的安装直径及出射角度可调的设置。
进一步的，光源壳6底部中心开设的出光孔5的形状为矩形(参见图2的示例)或者圆形(参见图3的示例)。
光源壳6的形式多样，如底部呈圆锥或碗型的圆筒形、矩形等，其上部敞口，用于向上出射光线。
第二实施例
一种用于贴片机的成像***，参见图4，所述成像***包括照明光源100、采集转接箱200和视觉采集模块300，所述视觉采集模块300通过所述采集转接箱200安装至所述照明光源100。
其中，照明光源100采用前述第一实施例的组合光源。
其中，采集转接箱200包括光源转接顶板201、支撑侧板202、遮光侧护板203和光学固定底板204，由上述板件整体构成箱体结构，但是在顶部和底部均设有通光口，侧边也设有光源线入口。其中，照明光源100的出光孔5下方正对所述采集转接箱200的光源转接顶板201的通光口。
其中，视觉采集模块300包括镜头架组件、镜头组件304、调位组件、相机板组件和相机301，所述相机301经镜头组件、采集转接箱200和照明光源100对目标元件采集图像。
具体的，相机板组件包括相机固定板302和相机安装板303。两个板中间均镂空，用于镜头组件304底部安装至相机301。
镜头组件304采用定焦或变焦均可。
镜头架组件包括固定外侧板305、固定内侧板306和镜头抱箍板组307，参见图4，两个固定外侧板305的顶部安装至所述光学固定底板204的底面两侧端，两个固定内侧板306的底部安装至所述相机安装板303的顶面两侧端，两个固定内侧板306的外侧面设置在两个固定外侧板305的内侧面中。
呈凹型的镜头抱箍板组307将镜头组件304的顶部固定至两个固定内侧板306的顶部之间。
所述调位组件包括两个竖直螺纹调节模块308和一个旋转调节模块309，两个调节模块均可采用螺纹手柄和调节挡块的形式，其中旋转调节模块309可从一个旋转调节块的两侧设置两个螺纹手柄，通过手柄旋拧实现镜头或相机的角度调节。通过调位组件，可以调节视觉采集模块300的相机301和镜头组件304相对于照明光源100的姿态，以达到最佳的采集位置。
具体示例中，视觉采集模块的形式有：线扫镜头和线扫相机组合，也可以是定倍镜头、定焦镜头或变焦镜头和面阵相机组合。
面对不同需求场景的照明组合如下。
对于需要展现元件表面相貌时，开启组合光源的第一光源1，通过结构光对元器件进行三维成像，可以清晰的展现元件的表面相貌。
当需要对芯片的锡球与其他元件引脚进行照明时，开启组合光源的第二光源2进行均匀照明，如BGA芯片等。
当需要对吸嘴中心圆形成像时，开启组合光源的第三光源3进行照明，使得吸嘴底板的光栅结构均匀反光，以此清晰的识别吸嘴中心。可兼容多种规格的吸嘴。
当需要对元件表面均匀照明时，开启组合光源的第四光源4进行照明。
当需要对元件的特征清晰成像时，开启组合光源的第二光源2和第四光源4进行组合照明。
综上，本申请的组合光源组配灵活，适应性强，特别适应于定位吸嘴中心和检测所吸取元器件形貌获取，可应对贴片机等需要多种不同照明或成像场景，便于推广应用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种组合光源，其特征在于：所述组合光源包括多个光源和一个光源壳(6)；多个所述光源的各个光源的类型不同，包括结构光、环形光、红外光、穹顶光和/或线形光，每个光源独立使用或组合使用以适应不同的照明场景；
各个光源的出射方向与水平方向的夹角和位置均可调的设置在光源壳(6)上，
在多个所述光源的下方中心对应的光源壳(6)处开设出光孔(5)。
2.根据权利要求1所述的组合光源，其特征在于：多个所述光源包括第一光源(1)、第二光源(2)、第三光源(3)和第四光源(4)，其中，第一光源(1)采用激光线扫结构光或在频域上具有一定周期性的散斑结构光，第二光源(2)采用环形光，第三光源(3)采用红外光，第四光源(4)采用穹顶光或线形光源。
3.根据权利要求1或2所述的组合光源，其特征在于：组合光源中，第一光源(1)的发光器件与水平方向的夹角为0°＜α1≤60°；第二光源(2)的灯珠A所在平面与水平方向的夹角为0°≤α2≤90°，第三光源(3)的灯珠B所在平面与水平方向的夹角为20°≤α3≤50°，第四光源(4)的灯珠C所在平面与水平方向的夹角为0°≤α4≤60°。
4.根据权利要求3所述的组合光源，其特征在于：第三光源(3)的灯珠B的灯座或贴附机构中，使用挡板对光源进行匀化。
5.根据权利要求1或2所述的组合光源，其特征在于：组合光源中的每个光源均以光源壳(6)的轴线对称布置。
6.根据权利要求1或2所述的组合光源，其特征在于：光源壳(6)底部中心开设的出光孔(5)的形状为矩形或者圆形。
7.一种用于贴片机的成像***，其特征在于：所述成像***包括照明光源(100)、采集转接箱(200)和视觉采集模块(300)，所述照明光源(100)采用权利要求1-6任一项所述的组合光源，所述视觉采集模块(300)通过所述采集转接箱(200)安装至所述照明光源(100)；其中，所述视觉采集模块(300)包括镜头架组件、镜头组件、调位组件、相机板组件和相机(301)，所述相机(301)经镜头组件、采集转接箱(200)和照明光源(100)对目标元件采集图像。
8.根据权利要求7所述的用于贴片机的成像***，其特征在于：
对于需要展现元件表面相貌时，开启组合光源的第一光源(1)，通过结构光对元器件进行三维成像；
当需要对芯片的锡球与其他元件引脚进行照明时，开启组合光源的第二光源(2)进行均匀照明；
当需要对吸嘴中心圆形成像时，开启组合光源的第三光源(3)进行照明，使得吸嘴底板的光栅结构均匀反光，以此清晰的识别吸嘴中心；
当需要对元件表面均匀照明时，开启组合光源的第四光源(4)进行照明；
当需要对元件的特征清晰成像时，开启组合光源的第二光源(2)和第四光源(4)进行组合照明。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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