CN218212692U - 扫描检测灯箱、光学扫描装置及在线光学检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种扫描检测灯箱、光学扫描装置及在线光学检测设备。扫描检测灯箱包括箱体，箱体上设置有出光口及检测口。箱体内设置有侧光源组件、正光源组件、及分光镜；侧光源组件为两个，分别设置在出光口的两侧，用于从两侧向电路板照射；分光镜倾斜设置在出光口与检测口之间，正光源组件的光线经分光镜反射后正对电路板照射。利用两个侧光源组件的光线分别从侧面对电路板进行照射，对电路板上漫反射表面进行检测；正光源组件的光线经分光镜反射后正对电路板照射，经线路板表面反射后再经出光口、分光镜进行成像，进而实现对不同材质表面的扫描成像，满足检测需求；分光镜在进行光线反射的同时，可以使得部分光线穿过以进行扫描成像。

Description

扫描检测灯箱、光学扫描装置及在线光学检测设备

技术领域

本实用新型涉及电路板检测领域，特别涉及一种扫描检测灯箱、光学扫描装置及在线光学检测设备。

背景技术

电路板(PCB板)属于精密设备，需要确保其质量可靠性，因而在其生产制备过程中，需要对电路板利用相机进行整片板的图像扫描，检测电路板是否合格。在线AOI(Automated Optical Inspection，自动光学检测)设备能够用于电路板的检测。为了能够准确进行扫描检测，在进行图像扫描时需要设置灯箱对电路板进行打光。然而现有技术中的灯箱，只能提供单一方向光源，难以满足电路板不同材质表面的检测需求。

实用新型内容

本实用新型提供一种扫描检测灯箱、光学扫描装置及在线光学检测设备，能够满足电路板不同材质表面的检测需求。

第一方面，本实用新型提供了一种扫描检测灯箱，包括箱体，所述箱体上设置有朝向电路板的出光口、及与所述出光口相对设置的检测口；

所述箱体内设置有侧光源组件、正光源组件、及分光镜；所述侧光源组件为两个，分别设置在所述出光口的两侧，用于从两侧向电路板照射；

所述分光镜倾斜设置在所述出光口与所述检测口之间，且所述分光镜相对所述侧光源组件远离所述出光口；

所述正光源组件的光线射向所述分光镜，并经所述分光镜反射后正对电路板照射。

其中，所述扫描检测灯箱还包括侧散光板，所述侧散光板为两个，分别对应两个所述侧光源组件设置；两个所述侧散光板间隔设置，且二者与出光口排布成三角形。

其中，各所述侧散光板与所述出光口之间的夹角均为45°。

其中，两个所述侧光源组件分别为第一侧光源组件和第二侧光源组件；

所述第一侧光源组件包括第一白光模块和第一组合光模块，所述第一白光模块用于发射白光，所述第一组合光模块用于发射白光及红外光；

所述第二侧光源组件包括第二组合光模块，所述第二组合光模块用于发射白光及红外光。

其中，在所述扫描检测灯箱包括两个侧散光板的情况下，与所述第一侧光源组件对应设置的侧散光板为第一侧散光板，与所述第二侧光源组件对应设置的侧散光板为第二侧散光板；

所述第一白光模块正对所述第一侧散光板设置，所述第一白光模块位于所述正光源组件与所述第一组合光模块之间；

所述第二组合光模块的出光方向与所述出光口的朝向相同。

其中，所述扫描检测灯箱还包括正散光板，所述正散光板对应所述正光源组件设置，所述正散光板位于所述分光镜与所述正光源组件之间。

其中，所述正光源组件包括第二白光模块及第三组合光模块，所述第二白光模块用于发射白光，所述第三组合光模块用于发射白光及红外光。

第二方面，本实用新型提供了一种光学扫描装置，包括相机组件及前述的扫描检测灯箱，所述相机组件正对所述扫描检测灯箱的检测口设置，且所述相机组件的镜头朝向所述检测口至出光口的方向设置。

第三方面，本实用新型提供了一种在线光学检测设备，包括前述的光学扫描装置。

其中，所述在线光学检测设备还包括运动装置，所述运动装置为两个以上，相邻两个所述运动装置间隔设置；

所述光学扫描装置为两个，分别为第一光学扫描装置与第二光学扫描装置；在所述运动装置的传输方向上，所述第一光学扫描装置与所述第二光学扫描装置错位设置；所述第一光学扫描装置位于所述运动装置的上方，所述第二光学扫描装置位于相邻两个所述运动装置之间间隙的正下方。

本实用新型提供的扫描检测灯箱、光学扫描装置及在线光学检测设备，利用两个侧光源组件的光线可以分别从侧面对电路板进行照射，可以用于对电路板上的油墨面等漫反射表面进行检测；正光源组件的光线经分光镜反射后正对电路板照射，经金属面等线路板表面反射后再经出光口、分光镜进行成像，进而可以实现对电路板不同材质表面的扫描成像，满足对电路板不同材质表面的检测需求；分光镜可以将正光源组件的光线部分反射至电路板，且电路板反射的光线可以部分穿过分光镜进入相机阵列，分光镜在进行光线反射的同时，可以使得部分光线穿过以进行扫描成像。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，下面描述中的附图仅为本实用新型的部分实施例相应的附图。

图1为本实用新型优选实施例提供的在线光学检测设备的结构示意图；

图2为本实用新型优选实施例提供的扫描检测灯箱的结构示意图。

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。

本实用新型术语中的“第一”“第二”等词仅作为描述目的，而不能理解为指示或暗示相对的重要性，以及不作为对先后顺序的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

如图1所示，本实用新型优选实施例提供的一种在线光学检测设备，包括运动装置、光学扫描装置及验孔装置300。运动装置用于带动电路板900移动并通过光学扫描装置及验孔装置300；光学扫描装置能够对电路板900进行扫描，对电路板900的表面进行扫描检测；验孔装置300用于对电路板900上的通孔进行检测。

本实施例中，运动装置为三个，分别为第一运动装置101、第二运动装置102及第三运动装置103。第一运动装置101、第二运动装置102及第三运动装置103三者沿传输方向依次排布。可以理解地，第一运动装置101、第二运动装置102及第三运动装置103均为运动装置，只是所处位置不同而采用了不同的名称，以方便进行描述。运动装置可以为各类直线传输机构，利于带传送机构、直线电机等等，能够带动电路板900直线移动通过光学扫描装置、验孔装置300即可。

验孔装置300包括验孔光源301及验孔相机302，验孔光源301与验孔相机302分别设置在电路板900的两侧，且验孔光源301与验孔相机302位于相邻两个运动装置之间的间隙处，本实施例中，验孔光源301与验孔相机302位于第一运动装置101与第二运动装置102之间。

当电路板900运行至验孔相机302处时，验孔光源301发出的光透过电路板900通孔后进入验孔相机302成像；此步骤用于检测油墨堵孔、油墨入孔、锡珠入孔、孔内铜渣等孔内杂物以及孔大孔小、漏钻孔、多钻孔等加工缺陷。此处验孔相机302为一体机，无需再配镜头。

在本实施例中，光学扫描装置为两个，分别对电路板900的正反两面进行扫描检测。为了方便描述，两个光学扫描装置分别为第一光学扫描装置201和第二光学扫描装置202，第一光学扫描装置201位于电路板900的正面处，用于对电路板900的正面进行扫描检测，第二光学扫描装置202位于电路板900的反面处，用于对电路板900的反面进行扫描检测。

为了配合两个光学扫描装置对电路板900的扫描检测，第一光学扫描装置201位于运动装置的上方，第二光学扫描装置202位于相邻两个运动装置之间间隙的正下方。第一光学扫描装置201可以位于三个运动装置中任意一个的上方、或者任意二者之间间隙的上方，其能够对电路板900的正面进行扫描成像即可。第二光学扫描装置202位于第二运动装置102与第三运动装置103之间间隙的正下方，以利用间隙对电路板900的反面进行扫描成像。

在进行光学扫描检测时，电路板900的正面朝上放置于运动装置上，电路板900的反面朝向运动装置。位于运动装置上方的第一光学扫描装置201可以电路板900的正面进行扫描检测。当电路板900在运动装置的带动下移动至相邻两个运动装置之间的间隙处时，即移动至第二运动装置102与第三运动装置103之间间隙的正下方，电路板900的反面裸露，位于间隙下方的第二光学扫描装置202即可对电路板900的反面进行扫描检测。

运动装置的传输方向上，即电路板900的移动方向上，第一光学扫描装置201与第二光学扫描装置202错位设置，以避免两个光学扫描装置所产生的光线透过电路板900上的通孔对另一侧的光学扫描装置产生干扰。

在本实施例中，为了进行验孔及电路板900表面的检测，因而采用了三个运动装置，此处，当不需要进行验孔时，可以仅采用两个运动装置。本实施例中，采用两个光学扫描装置可以同时实现对电路板900正反面的扫描检测，当然，作为其他的实施例，也可以仅采用一个光学扫描装置、一个运动装置，对电路板900的正反面逐一进行扫描。由以上可见，运动装置可以为两个以上，相邻两个运动装置间隔设置，第二光学扫描装置202位于相邻运动装置之间间隙的下方，以便对电路板900的反面进行扫描成像。

第一光学扫描装置201与第二光学扫描装置202结构相同，以下以第一光学扫描装置201为例介绍其结构特征。

如图1所示，第一光学扫描装置201包括扫描检测灯箱2及相机组件1。如图2所示，扫描检测灯箱2包括箱体21。箱体21上设置有朝向电路板的出光口211、及与出光口211相对设置的检测口212。更具体地，箱体21大致为方体状，出光口211与检测口212分别设置在两相对的箱壁上。此处，为了方便箱体21内各部件的安装，箱体21也可以做成其他形状。

相机组件1正对扫描检测灯箱2的检测口212设置，且相机组件1的镜头朝向检测口212至出光口211的方向设置。进一步，相机组件1包括线扫镜头12及阵列相机11，线扫镜头12位于扫描检测灯箱2与阵列相机11之间，灯箱2照射到电路板900的光线，经电路板900反射后依次经过出光口211、检测口212、线扫镜头12进入阵列相机11，进而进行成像。此处，在其他实施例中，相机组件也可以仅包括阵列相机。

箱体21内设置有第一侧光源组件22、第二侧光源组件23、正光源组件24、及分光镜25。第一侧光源组件22、第二侧光源组件23及正光源组件24可以经箱体21的出光口211射向电路板900。第一侧光源组件22与第二侧光源组件23均为侧光源组件，为了方便描述使用了不同的名称，第一侧光源组件22与第二侧光源组件23二者的结构可以相同，也可以有所不同。

第一侧光源组件22与第二侧光源组件23分别设置在出光口211的两侧，用于从两侧向电路板照射。分光镜25倾斜设置在出光口211与检测口212之间，且分光镜25相对侧光源组件远离出光口211。

利用两个侧光源组件的光线可以分别从侧面对电路板进行照射，可以用于对电路板900上的漫反射表面进行检测。电路板900上的油墨面等漫反射表面可以对光线进行漫反射，反射后的光线依次经过出光口211、分光镜25、线扫镜头12到达阵列相机11，阵列相机11捕获影像从而实现对油墨面的扫描成像，以进行检测。侧光源组件为两个，可以分别从两个侧面对电路板进行照射，利用阵列相机11分别进行扫描成像，可以对不同侧面光照下的电路板成像进行比对检测，根据电路板的表面阴影图像，确定电路板表面是否平齐、是否存在凹凸。

正光源组件24的光线射向分光镜25，并经分光镜25反射后正对电路板照射。正光源组件24主要用于对金属面等镜面反射表面进行检测。金属面表面光滑，侧光源组件的光线经过金属面时会进行镜面反射，不会射向出光口211，从而不易于扫描。正光源组件24的光线经分光镜25反射后正对电路板照射，即光线垂直射向电路板900的正面，经金属面反射后再经出光口211、分光镜25到达阵列相机11，阵列相机11捕获影像从而实现对金属面的扫描，以进行检测。

本实用新型提供的扫描检测灯箱中的两个侧光源组件能够实现对油墨面等漫反射面的补光，正光源组件能够实现对金属面等镜面反射表面进行补光，进而利于对电路板不同材质表面的扫描成像，满足对电路板不同材质表面的检测需求。

分光镜25可以将正光源组件24的光线部分反射至电路板900，且电路板900反射的光线可以部分穿过分光镜25进入相机阵列，分光镜25在进行光线反射的同时，可以使得部分光线穿过以进行扫描成像，从而利于扫描成像。

扫描检测灯箱2还包括第一侧散光板261和第二侧散光板262，第一侧散光板261与第二侧散光板262均为侧散光板，为了方便描述使用了不同的名称，即侧散光板为两个。两个侧散光板分别对应两个侧光源组件设置。本实施例中，与第一侧光源组件22对应设置的侧散光板为第一侧散光板261，与第二侧光源组件23对应设置的侧散光板为第二侧散光板262。通过设置第一侧散光板261和第二侧散光板262，可以将第一侧光源组件22与第二侧光源组件23的光线形成各位置光强相对均匀的线光源，以利于对电路板900的检测，避免各位置光强不同导致的误判。

第一侧散光板261和第二侧散光板262间隔设置，且二者与出光口211排布成三角形。第一侧散光板261和第二侧散光板262间隔设置，使得电路板900反射的光线能够通过两个侧散光板之间的间隙射向检测口212，避免侧散光板对扫描成像造成遮挡。第一侧散光板261、第二侧散光板262与出光口211排布成三角形，可以使得第一侧光源组件22与第二侧光源组件23的光线较好地从出光口211的两侧向外出射。

第一侧散光板261与出光口211之间的夹角为45°，第二侧散光板262与出光口211之间的夹角为45°，即各侧散光板与出光口211之间的夹角为45°，可以使得第一侧光源组件22与第二侧光源组件23的光线呈45°角的斜上方射向电路板，利于电路板将光线反射至出光口211、检测口212处，进而利于扫描拍摄。

本实施例中，第一侧光源组件22与第二侧光源组件23的结构有所差别，以下对二者进行详细说明。

第一侧光源组件22包括第一白光模块221和第一组合光模块222，第一白光模块221用于发射白光，第一组合光模块222用于发射白光及红外光。当第一白光模块221单独启动时，第一侧光源组件22从侧面向电路板900发射白光，可以对电路板900的表面进行扫描检测。当第一组合光模块222单独启动时，第一侧光源组件22从侧面向电路板900发射白光及红外光；利用白光，可以对电路板900的裸露表面进行扫描检测；利用红外光，可以透过油墨面检测油墨面之下的金属面。第一白光模块221与第一组合光模块222同时启动时，相对于单独第一白光模块221启动时的光强较大，通过两种光强下的电路板900表面的影像对比可以判断电路板900表面的凹凸程度，以确定凹凸是否在允许的范围内。

第二侧光源组件23包括第二组合光模块231，第二组合光模块231用于发射白光及红外光。第二组合光模块231可以从电路板900的另一侧进行照射，该状况下的扫描影像可以与第一侧光源组件22照射下的扫描影像进行比对，以进一步明确电路板900表面的凹凸状况是否在允许的范围内。

第一白光模块221正对第一侧散光板261设置，第一白光模块221位于正光源组件24与第一组合光模块222之间。第一白光模块221正对第一侧散光板261设置，可以使得第一白光模块221的白光全面地射向第一侧散光板261。第一白光模块221位于正光源组件24与第一组合光模块222之间，可以使得第一组合光模块222相对远离正光源组件24，避免对正光源组件24造成干扰。第一组合光模块222可以平行于箱体的一水平箱壁，以方便第一组合光模块222与箱体21之间的装配连接。

第二组合光模块231的出光方向与出光口211的朝向相同。如图2所示，出光口211的朝下设置，第二组合光模块231的出光方向亦朝下设置，使得第二组合光模块231可以平行于箱体的一竖直的箱壁进行固定连接，进而利于第二组合光模块231与箱体21之间的固定连接。

扫描检测灯箱2还包括正散光板263，正散光板263对应正光源组件24设置，正散光板263位于分光镜25与正光源组件24之间。光线形成各位置光强相对均匀的线光源再经分光镜25反射至出光口211处，以利于对电路板900的检测。

正光源组件24包括第二白光模块241及第三组合光模块242，第二白光模块241用于发射白光，第三组合光模块242用于发射白光及红外光。利用正光源组件24与分光镜25的配合，可以提供正对电路板900照射的光源，从而可以对电路板900上的金属面进行扫描成像。利用第二白光模块241的白光可以直接对电路板900上外露的金属面进行扫描成像，而利用第三组合光模块242的红外光可以对电路板900上隐藏在油墨之下的金属面进行扫描成像。第二白光模块241与第三组合光模块242的白光组合可以形成光强不同的白光，通过强弱光线下的图像对比，可以检测电路板900表面的凹凸程度，以确定是否在允许的范围内。

第二白光模块241的出光面、第三组合光模块242的出光面、及正散光板263之间排布成三角形，可以使得第二白光模块241与第三组合光模块242均可以较好地将光线射向正散光板263。

本实用新型中的扫描检测灯箱2，利用多个白光模块与多个组合光模块的配合，可以实现对电路板900的表面多角度、以及油墨面与金属面的不同材质面的补光。

对电路板900上的油墨面进行扫描检测的过程如下。

首先可以单独开启第一白光模块221，第一白光模块221发出白光，经第一侧散光板261后从左侧上方向电路板900进行照射，电路板900上的油墨面可以将白光进行漫反射，部分白光可以经出光口211、分光镜25、检测口212进入到相机阵列，从而实现对油墨面在一侧较弱白光下的扫描成像。

然后可以单独开启第二组合光模块231，利用第二组合光模块231的白光，可以实现对油墨面在右侧较弱白光下的扫描成像。利用两次较弱白光下的扫描成像，可以确定出油墨面是否存在凹凸。

同时开启第一白光模块221与第一组合光模块222，利用第一组合光模块222的白光，可以增强第一侧光源组件22所发出的白光，进而实现对油墨面在较强白光下的扫描成像。利用三次扫描成像均可以检测出油墨面是否存在凹凸，通过强弱白光下的扫描成像之间的对比，可以检测出凹凸的程度，进而判断凹凸是否在允许的范围内。

对电路板900上的金属面进行扫描检测的过程如下。

首先可以单独开启第二白光模块241，第二白光模块241发出白光，经第一侧散光板261后射向分光镜25，分光镜25将部分白光反射并垂直射向电路板900，电路板900上的金属面可以将白光进行反射，反射后的白光可以经出光口211、分光镜25、检测口212进入到阵列相机，从而实现对金属面在较弱白光下的扫描成像。

同时开启第二白光模块241与第三组合光模块242，利用第三组合光模块242与第二白光模块241的白光组合，可以形成相对较强的白光，进而实现对金属面在较强白光下的扫描成像。利用两次扫描成像均可以检测出金属面是否存在凹凸，通过强弱白光下的扫描成像之间的对比，可以检测出凹凸的程度，进而判断凹凸是否在允许的范围内。

对覆盖在油墨之下的金属面进行扫描检测的过程如下。

单独开启第一组合光模块222或第二组合光模块231，从侧面对电路板900进行照射，如油墨之下的金属面存在凹凸，凹凸之处可以将红外光反射至出光口211处，阵列相机11可以扫描出侧光下的红外成像可以判断出是否存在凹凸。

单独开启第三组合光模块242，从正面对电路板900进行照射，阵列相机11形成正面光照下的红外成像，将正面光照下的红外成像与两次侧光下的红外成像进行对比，可以检测出覆盖在油墨之下的金属面的凹凸程度，进而判断凹凸是否在允许的范围内。

综上，虽然本实用新型已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本实用新型，本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本实用新型的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种扫描检测灯箱，其特征在于，包括箱体，所述箱体上设置有朝向电路板的出光口、及与所述出光口相对设置的检测口；

所述箱体内设置有侧光源组件、正光源组件、及分光镜；所述侧光源组件为两个，分别设置在所述出光口的两侧，用于从两侧向电路板照射；

所述分光镜倾斜设置在所述出光口与所述检测口之间，且所述分光镜相对所述侧光源组件远离所述出光口；

所述正光源组件的光线射向所述分光镜，并经所述分光镜反射后正对电路板照射。

2.根据权利要求1所述的扫描检测灯箱，其特征在于，所述扫描检测灯箱还包括侧散光板，所述侧散光板为两个，分别对应两个所述侧光源组件设置；两个所述侧散光板间隔设置，且二者与出光口排布成三角形。

3.根据权利要求2所述的扫描检测灯箱，其特征在于，各所述侧散光板与所述出光口之间的夹角均为45°。

4.根据权利要求1-3任一项所述的扫描检测灯箱，其特征在于，两个所述侧光源组件分别为第一侧光源组件和第二侧光源组件；

所述第一侧光源组件包括第一白光模块和第一组合光模块，所述第一白光模块用于发射白光，所述第一组合光模块用于发射白光及红外光；

所述第二侧光源组件包括第二组合光模块，所述第二组合光模块用于发射白光及红外光。

5.根据权利要求4所述的扫描检测灯箱，其特征在于，在所述扫描检测灯箱包括两个侧散光板的情况下，与所述第一侧光源组件对应设置的侧散光板为第一侧散光板，与所述第二侧光源组件对应设置的侧散光板为第二侧散光板；

所述第一白光模块正对所述第一侧散光板设置，所述第一白光模块位于所述正光源组件与所述第一组合光模块之间；

所述第二组合光模块的出光方向与所述出光口的朝向相同。

6.根据权利要求1所述的扫描检测灯箱，其特征在于，所述扫描检测灯箱还包括正散光板，所述正散光板对应所述正光源组件设置，所述正散光板位于所述分光镜与所述正光源组件之间。

7.根据权利要求6所述的扫描检测灯箱，其特征在于，所述正光源组件包括第二白光模块及第三组合光模块，所述第二白光模块用于发射白光，所述第三组合光模块用于发射白光及红外光。

8.一种光学扫描装置，其特征在于，包括相机组件及权利要求1-7任一项所述的扫描检测灯箱，所述相机组件正对所述扫描检测灯箱的检测口设置，且所述相机组件的镜头朝向所述检测口至出光口的方向设置。

9.一种在线光学检测设备，其特征在于，包括权利要求8所述的光学扫描装置。

10.根据权利要求9所述的在线光学检测设备，其特征在于，所述在线光学检测设备还包括运动装置，所述运动装置为两个以上，相邻两个所述运动装置间隔设置；

所述光学扫描装置为两个，分别为第一光学扫描装置与第二光学扫描装置；在所述运动装置的传输方向上，所述第一光学扫描装置与所述第二光学扫描装置错位设置；所述第一光学扫描装置位于所述运动装置的上方，所述第二光学扫描装置位于相邻两个所述运动装置之间间隙的正下方。

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