CN212275614U - 一种转角同轴塔状光源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动光学检测技术领域，公开了一种转角同轴塔状光源，包括同轴照明组件和分层照明组件；该转角同轴塔状光源通过在同轴照明组件下方设置分层照明组件可以向被检物发射若干组不同空间照射角度的照明光线，使不同坡度被检物表面体现不同颜色，使图像体现表面坡度信息，通过在顶部设置同轴照明组件可以向被检物发射同轴弱垂直照明光线和强补光照明光线，使镜面反射物体和高亮度物体的成像更加清晰，两部分发光组件相互配合，使具有不同反射特点的物体平面均能清晰呈现，使具有不同高度变化的斜坡面呈现不同颜色，体现坡度信息，从而可以获得真实、准确的被检物图像，提高出厂产品的良品率，降低检测的误判率。

Description

一种转角同轴塔状光源

技术领域

本实用新型涉及自动光学检测技术领域，具体涉及一种转角同轴塔状光源。

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SMT(Surface Mounted Technology)生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。这项技术首先建立合格产品图像参数的数据库，然后利用摄像头自动扫描被检产品形成被检产品的图像，将该图像的参数与合格产品图像参数进行比对，根据图像参数的差距检测出被检产品存在的缺陷，最后以一定的方式标记缺陷并提示技术人员进行修整。

在摄像头进行扫描的过程中需要一定的照明光以保证获得的图像较为清晰。现有技术中，自动光学检测所使用的光源有以下几类：一种只含有红绿蓝多层环形光的光源，该类光源没有同轴光，如果产品(比如元件、铜箔等)存在镜面反射，那么摄像头扫描得到的图像就是黑色的；另一种含有同轴光源，也含有红绿蓝多层环形光光源，在进行照明时，成像反射光过强，容易造成被检产品的图像失真、反光区域杂乱无章等问题；还有一种含有开设拍摄小孔的平板面光源，也含有红绿蓝多层环形光源，也会受到镜面反射的影响，扫描获得的图像存在黑块。可见，现有的自动光学检测中使用的光源存在不同程度的成像异常的问题，在很大程度上降低了自动光学检测结果的准确性。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种转角同轴塔状光源，转角同轴塔状光源将同轴光源和多层光源相结合，同时向被检物进行同轴光和多种空间角度照射，能够获得不同坡度被检物表面不同颜色的图像，即显著坡度变化的被检物表面图像颜色体现了坡度信息，转角同轴光使同轴照明更大角度连续无死角差异化照明，能够获得更加清晰的被检物图像，使检测结果更加准确。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种转角同轴塔状光源，其特征在于，包括：同轴照明组件，固定于所述转角同轴塔状光源的顶部，用于向被检物发射同轴照明光线；分层照明组件，固定于所述同轴照明组件的照明光路经过位置，具有若干个位于不同空间角的发光层，用于向被检物发射不同空间照射角度光线；所述同轴照明组件与所述分层照明组件之间具有实体或非实体的透光结构，用于同轴照明光线穿过所述分层照明组件照射被检物。

本实用新型中，优选地，所述分层照明组件包括至少一种颜色的所述发光层，各个所述发光层分别独立调节亮度，并且分别独立进行开关控制。

本实用新型中，优选地，所述分层照明组件包括一至三个所述发光层，单个所述发光层为蓝色或绿色。

本实用新型中，优选地，所述同轴照明组件的发光元件为单色LED灯或三色LED灯，所述单色LED灯可独立开关控制，所述单色LED灯的亮度可独立调节控制，所述三色LED灯的三种颜色的开关通道分别独立进行控制，所述三色LED灯的三种颜色的亮度调节通道分别独立进行控制。

本实用新型中，优选地，所述分层照明组件包括第一壳体，所述第一壳体的顶部设置有同轴光入口，底部设置有照明窗口，所述发光层固定于所述第一壳体的内壁上。

本实用新型中，优选地，所述同轴照明组件包括光处理部件和第二壳体，所述光处理部件固定于所述第二壳体内，用于产生并处理同轴照明光线以及反射被检物的成像光线；所述第二壳体的侧壁设置有拍摄窗口，所述第二壳***于照明光线光路上的部分设置有同轴光出口，所述同轴光出口与所述同轴光入口位置对应。

本实用新型中，优选地，所述第一壳体与所述第二壳体一体化连接，所述同轴光出口与所述同轴光入口为同一结构。

本实用新型中，优选地，所述光处理部件包括发光板和分透镜，所述发光板固定于所述第二壳体内侧的顶部，所述分透镜固定于所述第二壳体内，位于所述发光板的下方，所述分透镜包括位于中心区域的分光区和位于边缘区域的透光区，所述分光区用于向被检物透射照明光线以及向镜头反射被检物的成像光线，所述透光区用于向被检物透射照明光线。

本实用新型中，优选地，所述透光区包括实体透光区和非实体透光区，所述实体透光区为透光镜，与分光区的左右两侧固定连接，所述非实体透光区为所述实体透光区和分光区前后两侧无实体的空区域。

本实用新型中，优选地，所述光处理部件还包括散光板，固定于所述发光板与所述分透镜之间，用于对同轴照明光线进行柔和化处理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的转角同轴塔状光源通过在同轴照明组件同轴光出口设置分层照明组件可以向被检物发射多空间角度照明光线，使不同坡度被检物表面体现不同颜色，使图像体现表面坡度信息，通过在顶部设置同轴照明组件可以向被检物发射同轴弱垂直照明光线和强补光照明光线，使镜面反射物体和高亮度物体的成像更加清晰，两部分发光组件相互配合，使具有不同反射特点的物体均能清晰呈现，从而可以获得真实、准确的被检物图像，使产品检测工作更容易实现，检测结果更加准确，提高出厂产品的良品率，降低检测的误判率。

附图说明

图1为转角同轴塔状光源的结构示意图。

图2为分透镜的结构示意图。

图3为具有非实体透光区的转角同轴塔状光源的结构示意图。

图4为具有非实体透光区的分透镜的结构示意图。

附图中：1-分层照明组件、101-第一发光层、102-第二发光层、103-第三发光层、104-第一壳体、1041-照明窗口、2-同轴照明组件、201-发光板、202-分透镜、2021-分光区、2022-透光区、20221-实体透光区、203-散光板、204-第二壳体、2041-拍摄窗口、205-散热器。

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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

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。

请同时参见图1至图4，本实用新型一较佳实施方式提供一种转角同轴塔状光源，包括同轴照明组件2和分层照明组件1。

在本实施方式中，同轴照明组件2固定在转角同轴塔状光源的顶部，具有用于拍摄的光通路和用于发射同轴照明光线的光通路，用于拍摄的光通路位于同轴照明组件2的顶部或侧面，拍摄装置3可对准该通路进行拍摄成像，用于发射同轴照明光线的光通路位于同轴照明组件2的底部，使同轴照明组件2可以向下发射同轴照明光线。分层照明组件1固定在同轴照明组件2的下方，在与同轴照明组件2的用于发射同轴照明光线的光通路对应的位置具有透光的结构，该透光结构可以是透光镜、透光片等具有实体结构的元件，也可以是没有任何实体的空区域，使同轴照明光线可以通过。分层照明组件1包括若干个发光层，发光层具有不同的空间角度，各个发光层在不同的空间角度发出多空间角度照明光线。在进行自动光学检测时，被检物4放置于分层照明组件1的下方，同轴照明组件2发出的同轴照明光线穿过其与分层照明组件1之间的透光结构照射在被检物4上，使被检物4表面获得良好的垂直照明，同时分层照明组件1的各个发光层在不同空间角度发出多空间角度照明光线照射在被检物4上，使被检物4表面的立体结构能够得到凸显，其漫反射效果良好，从而两种照明光线相互配合，使被检物4表面上漫反射、镜面反射和高亮度物体均能达到利于拍摄的良好照明条件，从而可以获得清晰、准确的检测图像。

本实用新型的一个优选的实施例中，分层照明组件1的各个发光层之间具有不完全相同的颜色，每个发光层可以独立调节亮度而不受其他发光层的影响。例如，采用LED灯在分层照明组件1上组成两个发光层，第一发光层101的LED灯为绿色，第二发光层102的LED灯为蓝色，第一发光层101位于第二发光层102的上方，第一发光层101和第二发光层102分别单独控制亮度，进行产品检测时，利用不同空间角度的来自第一发光层101的绿光和来自第二发光层102的蓝光照射被检物4表面，被检物4表面坡度不同区域对不同颜色的光反射角度不同，再利用摄像装置进行拍摄，可以得到以不同颜色表示的被检物4表面不同坡度的图像，能够克服被检物4表面坡度不同区域由于颜色相同或相近造成成像差别不明显、难以检测的问题，同时两个发光层的强度可以分别独立调节，从而使被检物4的成像效果更佳。在分层照明组件1上设置独立调节亮度的若干个发光层，并且各个发光层的颜色不完全相同，可以根据被检物4表面的形态特点设计发光层采用哪几种颜色组合成分层照明组件1，对被检物4进行照明，并且各发光层的亮度可单独调节，更大程度地满足被检物4表面不同区域的照明需要，增强了照明光线区域调节的灵活性。

本实用新型的一个优选的实施例中，分层照明组件1包括一至三个发光层，单个发光层为蓝色或绿色。例如，三个发光层从高到低依次为第一发光层101、第二发光层102和第三发光层103，其中第一发光层101为由绿色LED灯构成的环形阵列，第二发光层102和第三发光层103均为蓝色LED灯构成的环形阵列，各个发光层布置在一个向下的、呈向四周放射状的侧面内，各个分层主要的光线照射区域完全覆盖同轴照明光线的照射区域，形成复合照明可用区域，被检物4即被放置在该区域。由于被检物4表面的各个区域的高度不完全一致，可能出现许多凹凸不平的区域，由于被检物4表面各区域的颜色可能相同或相近，如果仅使用单一颜色的光进行照明，拍摄到的图像可能难以分辨被检物4表面各区域的高低形态，造成检测的困难。根据彩色高亮度(Color High Light)方式的基本原理，颜色各不相同的圆环光源在不同空间角度上对物体进行照射，物体表面各要素的仰角不同，对不同颜色光的反射方向不同，在物体整上方接收物体反射的光线，即可获得物体表面不同坡度区域反射的不同颜色的光，从而可以根据接收到的光的颜色的至物体对应的表面坡度。因此，可以将分层照明组件1的不同发光层设置成不同的颜色，蓝色和绿色为光学领域常用的原色，获得容易且用于AOI检测照明的效果良好，所以本实施例将第一发光层101设置成绿色，第二和第三发光层103设置成蓝色。通过在分层照明组件1上设置独立调节亮度的三个发光层，并且第一发光层101为绿色，第二和第三发光层103为蓝色，可以根据被检物4表面的形态特点设计发光层采用哪几种颜色组合成分层照明组件1，对被检物4进行照明，能够克服被检物4表面坡度不同区域由于颜色相同或相近造成成像差别不明显、难以检测的问题，同时两个发光层的强度可以分别独立调节，更大程度地满足被检物4表面不同区域的照明需要，增强了照明光线区域调节的灵活性。

本实用新型的一个优选的实施例中，同轴照明组件2的发光元件为单色LED灯或三色LED灯，每个三色LED灯均可在不同的接线条件下发出三种不同的颜色，即红、绿、蓝三原色。单色LED灯可以独立开关控制，单色LED灯的亮度也可以独立调节控制。三色LED灯的三种颜色的开关通道分别独立进行控制，三色LED灯的三种颜色的亮度调节通道分别独立进行控制。通过在同轴照明组件2中设置三色LED灯，同轴照明光线的颜色可以根据需要改变，例如被检物4具有特殊的颜色，可以通过调整同轴照明光线的颜色提高被检物4表面的亮度，使同轴照明效果更好，拍摄的图像清晰度更高。单色LED灯的开关和亮度均独立控制，三色LED灯的三种颜色的开关通道和亮度调节通道均独立控制，有利于对同轴照明光线进行微调，使得对同轴照明光线的调节更加精细和灵活。

本实用新型的一个优选的实施例中，分层照明组件1包括第一壳体104，第一壳体104为近似圆台、棱台或者其他具有上小下大的横截面的形状，其顶部为同轴光入口，底部为照明窗口1041，同轴光入口与同轴照明组件2底部的用于同轴照明光线射出的结构相连接，同轴光入口的面积小于照明窗口1041的面积，可保证同轴照明光线依次穿过同轴光入口和照明窗口1041到达被检物4表面。多个发光层均固定于第一壳体104的内壁上，各个不同发光角度的发光层发出的多空间角度照明光线均穿过照明窗口1041到达被检物4表面。通过设置第一壳体104，将发光层固定在第一壳体104内，可以方便固定各个发光层之间的相对位置，使同轴照明组件2集成化，方便移动、固定以及和同轴照明组件2进行组装，使进行AOI检测时安装光源的操作更简洁。

本实用新型的一个优选的实施例中，同轴照明组件2包括光处理部件和第二壳体204。光处理部件可以产生同轴照明光线，并且能够对同轴照明光线进行一定的处理，使其更适合于同轴照明。第二壳体204位于照明光线光路上的部分(通常为其底部)为同轴光出口，同轴光出口应当与第一壳体104的同轴光入口形状相匹配且位置对应，从而使从同轴光出口发出同轴照明光线完全进入同轴光入口。第二壳体204的侧壁设置有拍摄窗口2041，被检物4上获得照明光线后，将光线反射到光处理部件上，此时的光线可以体现被检物4的像，该光线即为成像光线，光处理部件将成像光线反射到拍摄窗口2041处，拍摄装置3在拍摄窗口2041处拍摄光处理部件内所呈现的被检物4的像，即可获得用于检测分析的图像。通过设置第二壳体204，可以将光处理部件的位置固定，将同轴照明组件2集成化，方便搬运、调试和使用。

本实用新型的一个优选的实施例中，第一壳体104与第二壳体204一体化连接，其连接位置为同轴光出口与同轴光入口相接的位置，从而将同轴光出口与同轴光入口合并成一个透光结构，使该透光结构成为转角同轴塔状光源整个壳体的内腔的一部分，同轴照明组件2和分层照明组件1的所有其他部件均按原有位置关系安装在该整个的壳体内。通过第一壳体104与第二壳体204一体化连接，进一步将同轴照明组件2和分层照明组件1的相对位置固定，使整个转角同轴塔状光源更加集成化，方便方便搬运、调试和使用。

本实用新型的一个优选的实施例中，光处理部件包括发光板201和分透镜202。发光板201固定在第二壳体204的顶部，发光板201上固定有LED灯作为发光元件，为加速发光板201散热，其背面还安装有散热器205。发光板201的下方固定有分透镜202，分透镜202与发光板201发出的同轴照明光线成45°。分透镜202的中心位置为分光区2021，照明光线入射到分光区2021时，该光线的一部分被分光区2021反射到其他位置，另一部分则透过分光区2021，射向分光区2021的另一侧，即可在中间位置照射被检物4，起到向被检物4提供弱垂直照明的作用。分透镜202的边缘位置为透光区2022，照明光线入射到透光区2022时，该光线直接穿过透光区2022，射向透光区2022的另一侧，即可从边缘位置照射被检物4，起到向被检物4提供强补光照明的作用。被检物4表面受到弱垂直照明光线和强补光照明光线的照射，被检物反射这些光线能够形成被检物4的像，即为成像光线。成像光线反射到分透镜202的分光区2021后，一部分透过分光区2021射到另一侧，另一部分则被分光区2021反射，摄像装置对分光区2021反射的成像光线进行拍摄，即可得到被检物4的图像。利用分透镜202的分光区2021和透光区2022的不同性质，提供了射向被检物4的弱垂直照明和强补光照明，与传统的采用各部分无差别地反射和透射光线的分光镜相比，补光照明光线明显增强，提高了射向被检物4的照明光线的整体亮度，被检物4表面的亮度也更加均匀，使被检物4表面细节的图像体现更加精准。

本实用新型的一个优选的实施例中，透光区2022包括实体透光区20221和非实体透光区20221，实体透光区20221为具有透光功能的实体结构，非实体透光区20221为无实体的空区域。分透镜202不完全覆盖照明光线光路，而是只有边缘区域的一部分覆盖了照明光线光路，这部分覆盖照明光线光路的区域具有透光功能，且具有实体结构(如采用透光镜)，即为实体透光区20221，与位于中心区域的分光区2021连接在一起，除用于透射照明光线外，分光镜还需要通过实体透光区20221固定在所需固定的位置。在分透镜202未覆盖照明光线光路的空区域，照明光线可以直接穿过，客观上也能起到透光的作用，因而也可以作为分透镜202的透光区2022的一部分，由于没有实体结构，所以称为非实体透光区20221。在分光区2021的左右两侧设置实体透光区20221，实体透光区20221与壳体的侧壁固定连接，且位于壳体横截面的中间位置，照明光线可以从分光区2021及实体透光区20221前后两侧的空隙经过，这些空隙即为非实体透光区20221。通过设置非实体透光区20221，可以显著缩小分透镜202的面积，进而可以使同轴照明组件2整体的体积显著缩小，并且较大程度地缩短光线的传播路径，进一步节省空间、增强光源照射效果、提高成像的清晰度。

本实用新型的一个优选的实施例中，光处理部件还包括散光板203，散光板203可以是玻璃、塑料等多种单一或符合材料制成的，固定在发光板201和分透镜202之间的位置，用于在照明光线照射分透镜202之前对其进行柔和化处理。发光板201发出的照明光线透过散光板203后，光线在空间分布上更加均匀、柔和，适合人眼观察，减轻人眼的疲劳感，照明效果得到提升。

工作原理：

进行产品检测时，转角同轴塔状光源一般固定在被检物4上方(对产品进行背景检测时，转角同轴塔状光源固定在产品下方)，同轴照明组件2的发光板201发出同轴照明光线，同轴照明光线经过散光板203进行柔和化处理，同轴照明光线变得更加柔和均匀，适合人眼观察。然后中心位置的同轴照明光线照射到分透镜202上，分透镜202的分光区2021将同轴照明光线的一部分反射，另一部分则透射到分透镜202的另一侧，依次穿过同轴光出口、同轴光入口和照明窗口1041，照射到被检物4的表面，形成弱垂直照明。边缘位置的同轴照明光线依次穿过分透镜202的透光区2022、同轴光出口、同轴光入口和照明窗口1041，照射到被检物4的表面，形成强补光照明。分层发光组件的各个发光层发出颜色不同、不同照射角度的光线，穿过照明窗口1041，照射到被检物4的表面，多空间角度照明光线与同轴照明光线照射的区域重合，形成复合照明可用区域，被检物4在该区域内获得均匀的照明，中心与边缘均能清晰体现。同轴照明光线在被检物4表面形成反射光线，射向分透镜202的分光区2021，被检物4表面坡度不同的区域反射不同空间角度、不同颜色的分层照明光线，在其上方形成不同颜色的射向分透镜202的分光区2021的反射光线，这两部分反射光线共同构成成像光线。成像光线投射在分透镜202的分光区2021表面，一部分直接透射到另一侧，另一部分被反射到拍摄窗口2041，设置在拍摄窗口2041处的摄像装置可以将镜头对准分光区2021进行拍摄，即可获得被检物4真实、清晰、准确、完整的图像。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。

Claims (10)

1.一种转角同轴塔状光源，其特征在于，包括：

同轴照明组件，固定于所述转角同轴塔状光源的顶部，用于向被检物发射同轴照明光线；

分层照明组件，固定于所述同轴照明组件的照明光路经过位置，具有若干个位于不同空间角的发光层，用于向被检物发射不同空间照射角度光线；

所述同轴照明组件与所述分层照明组件之间具有实体或非实体的透光结构，用于同轴照明光线穿过所述分层照明组件照射被检物。

2.根据权利要求1所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述分层照明组件包括至少一种颜色的所述发光层，各个所述发光层分别独立调节亮度，并且分别独立进行开关控制。

3.根据权利要求2所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述分层照明组件包括一至三个所述发光层，单个所述发光层为蓝色或绿色。

4.根据权利要求1所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述同轴照明组件的发光元件为单色LED灯或三色LED灯，所述单色LED灯可独立开关控制，所述单色LED灯的亮度可独立调节控制，所述三色LED灯的三种颜色的开关通道分别独立进行控制，所述三色LED灯的三种颜色的亮度调节通道分别独立进行控制。

5.根据权利要求1所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述分层照明组件包括第一壳体，所述第一壳体的顶部设置有同轴光入口，底部设置有照明窗口，所述发光层固定于所述第一壳体的内壁上。

6.根据权利要求5所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述同轴照明组件包括光处理部件和第二壳体，

所述光处理部件固定于所述第二壳体内，用于产生并处理同轴照明光线以及反射被检物的成像光线；

所述第二壳体的侧壁设置有拍摄窗口，所述第二壳***于照明光线光路上的部分设置有同轴光出口，所述同轴光出口与所述同轴光入口位置对应。

7.根据权利要求6所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述第一壳体与所述第二壳体一体化连接，所述同轴光出口与所述同轴光入口为同一结构。

8.根据权利要求6所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述光处理部件包括发光板和分透镜，所述发光板固定于所述第二壳体内侧的顶部，所述分透镜固定于所述第二壳体内，位于所述发光板的下方，所述分透镜包括位于中心区域的分光区和位于边缘区域的透光区，所述分光区用于向被检物透射照明光线以及向镜头反射被检物的成像光线，所述透光区用于向被检物透射照明光线。

9.根据权利要求8所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述透光区包括实体透光区和非实体透光区，所述实体透光区为透光镜，与分光区的左右两侧固定连接，所述非实体透光区为所述实体透光区和分光区前后两侧无实体的空区域。

10.根据权利要求8所述的一种转角同轴塔状光源，其特征在于，所述光处理部件还包括散光板，固定于所述发光板与所述分透镜之间，用于对同轴照明光线进行柔和化处理。

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