利用多重格子條紋的目視檢查裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種目視檢查裝置，其作為在部件裝配過程中用相機對裝配或者貼裝的檢查對象進行拍攝后，將拍攝的圖像與預先輸入的對象圖像進行比較以判別檢查對象的良好或者不良的目視檢查裝置，包括：平臺部，其將上述檢查對象固定或者移送到檢查位置；照明部，其位于上述平臺部的上部，為上述檢查對象提供照明；中央相機部，其位于上述照明部的中心，獲取檢查對象的二維圖像；格子條紋照射部，其設置在上述中央相機部的側部；目檢處理部，其對上述中央相機部拍攝的影像進行判讀以判別上述檢查對象的良好或者不良；控制部，其對上述平臺部和上述格子條紋照射部及上述相機部進行控制。上述格子條紋照射部構成為能夠照射具有不同間隔周期的格子條紋。
【專利說明】利用多重格子條紋的目視檢查裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種目視檢查裝置，具體地，涉及一種通過利用較寬間隔的格子條紋和較窄間隔的格子條紋進行目視檢查，從而可以既迅速又準確地測定檢查對象的高度的目視檢查裝置。
【背景技術】
[0002]一般來說，為印刷電路板(PCB)等裝配表面貼裝部件的表面貼裝技術(SMT;Surface Mounting Technology)包括:使表面貼裝部件(SMD ；Surface Mounting Device)小型化/集成化的技術、用于對上述表面貼裝部件進行精確裝配的精密裝配設備的開發(fā)及運用各種裝配設備的技術。
[0003]表面貼裝生產(chǎn)線由表面貼裝機和目視檢查裝置等設備構成。上述表面貼裝機作為將表面貼裝部件貼裝到印刷電路板上的設備，其負責將由部件供給器(Feeder)按膠帶(Tape)、棍(Stick)、托盤(Tray)等形態(tài)供給的各種表面貼裝部件放到印刷電路板的貼裝位置上。
[0004]另外，上述目視檢查裝置在表面貼裝部件的焊接工序結束前或者結束后對表面貼裝部件的貼裝狀態(tài)進行檢查，并根據(jù)檢查結果將移送印刷電路板至下一個工序。
[0005]普通的目視檢查裝置包括:利用射燈等提供光線照射的照明部；設置在上述照明部的上部，對貼裝在檢查對象上的各種部件的影像信息進行拍攝的相機部；使源自上述照明部的照明進行反射以照射檢查對象的同時將檢查對象的形狀向上述相機部傳輸?shù)陌敕瓷溏R。
[0006]在這里，上述照明部在外罩內(nèi)排列設置有多個射燈，當對檢查對象進行照射時，就為上述多個射燈提供電源從而照射光線。
[0007]普通的目視檢查方法如下。通過輸送器將檢查對象水平移送，位置調(diào)節(jié)裝置對初始位置進行調(diào)節(jié)，完成調(diào)節(jié)后光線通過格子照射到LED部件或者印刷電路板上，通過對光線照射到檢查對象表面而形成的影像進行分析，從而測定三維高度。
[0008]然后，對拍攝部分進行計算，并通過與基準值比較，以檢查與高度相關的部件貼裝的良好/不良或者檢查表面貼裝部件的貼裝與否。
[0009]上述檢查方法都是通過測定二維影像并利用三角函數(shù)計算三維高度。
[0010]因此，準確拍攝及區(qū)分通過照射光線而形成的影像模式對于利用結構光的目視檢查裝置來說是非常重要的因素。
[0011]但是，如圖1所示，當對具有一定高度的檢查對象照射格子條紋的光線，再從平面的角度對其進行拍攝時，如果上述檢查對象的高度與格子條紋的間隔相比要高出許多，那么就無法區(qū)分照射到檢查對象上部的格子條紋1、2、3和底面的格子條紋1-1、2-1、3-1中的哪一個為最初同樣的格子條紋。
[0012]因此，這種因素對于高度檢查來說是容易導致誤差的因素，為了消除上述誤差就需要在高度檢查時進行復雜的計算過程，同時檢查也需要花費大量的時間。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術問題
[0014]本發(fā)明就是為解決上述問題而研發(fā)的，本發(fā)明的目的在于，提供一種即使在檢查對象的高度較高的情況下也能夠準確計算出其高度的目視檢查裝置。
[0015]本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種既能夠準確計算高度又能夠快速進行檢查的目視檢查裝置。
[0016]本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種能夠提高照射到檢查對象表面的光線均勻度的目視檢查裝置。
[0017]本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種通過去除設置在中央相機部前方的半反射鏡能夠拍攝更加清晰影像的目視檢查裝置。
[0018]技術方案
[0019]為了實現(xiàn)上述目的，依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置，作為在部件裝配過程中用相機對裝配或者貼裝的檢查對象進行拍攝后，將拍攝的圖像與預先輸入的對象圖像進行比較以判別檢查對象良好或者不良的目視檢查裝置，包括:平臺部，其將上述檢查對象固定或者移送到檢查位置；照明部，其位于上述平臺部的上部，為上述檢查對象提供照明；中央相機部，位于上述照明部的中心，獲取檢查對象的二維圖像的；設置在上述中央相機的部側部的格子條紋照射部；對上述中央相機部拍攝的影像進行判讀以判別上述檢查對象的良好或者不良的目檢處理部；對上述平臺部和上述格子條紋照射部及上述相機部進行控制的控制部。上述格子條紋照射部構成為能夠照射具有不同間隔周期的格子條紋。
[0020]優(yōu)選地，上述格子條紋照射部包括液晶面板或者微型模塊中的任意一個。
[0021]在這里，設置多個格子條紋照射部，并且能夠同時或者依次照射大周期的格子條紋和小周期的格子條紋。
[0022]優(yōu)選地，上述大周期的格子條紋間隔與小周期的格子條紋間隔相比，前者是后者的3至6倍。
[0023]優(yōu)選地，還包括在上述中央相機部的側部設置的多個側部相機部。
[0024]另外，上述多個格子條紋照射部以上述中央相機部為中心相互對向設置。
[0025]優(yōu)選地，上述側部相機部以上述中央相機部為中心相互對向設置。
[0026]優(yōu)選地，上述格子條紋照射部設置為能夠照射多種顏色的格子條紋。
[0027]優(yōu)選地，還包括在上述照明部的前方設置的光擴散部。
[0028]有益效果
[0029]依據(jù)本發(fā)明，即使在檢查對象的高度較高的情況下也能夠準確計算出其高度。
[0030]另外，依據(jù)本發(fā)明可以快速計算出檢查對象的準確高度。
[0031]另外，依據(jù)本發(fā)明可以提高照射到檢查對象表面的光線的均勻度。
[0032]另外，通過去除設置在中央相機部前方的半反射鏡可以拍攝更加清晰的影像。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1a是顯示對部件照射格子條紋狀態(tài)的立體圖；
[0034]圖1b是顯示對部件照射格子條紋狀態(tài)的平面圖；[0035]圖2是依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置的概略側面圖；
[0036]圖3是依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置的概略平面圖；
[0037]圖4是顯示格子條紋的周期與部件高度關系的概念圖。
【具體實施方式】
[0038]下面，將參照附圖對本發(fā)明的構成進行詳細說明。
[0039]在說明之前，需要解釋一下，本說明書及權利要求書中使用的術語并非僅限于字典所闡釋的意義，本發(fā)明人為了對自己的發(fā)明進行更好地解釋可以對術語的概念進行適當定義，因此，相關術語應當按照符合本發(fā)明技術思想的原則解釋其意義或者概念。
[0040]因此，本說明書中記載的實施例及附圖中所示的構成只是本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不能完全體現(xiàn)本發(fā)明的技術思想。因此，對于本申請來說，可以對其進行多種變更或者修改。
[0041]圖2是依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置的概略側面圖，圖3是依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置的概略平面圖。
[0042]參照圖2和圖3可以看出，依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置為在部件裝配過程中用相機對裝配或者貼裝的檢查對象進行拍攝后，將拍攝的圖像與預先輸入的對象圖像進行比較以判別檢查對象良好或不良的改善了影像清晰度的目視檢查裝置，該裝置包括:平臺部10，其將上述檢查對象5固定或者移送到檢查位置；照明部20，其位于上述平臺部10的上部，為上述檢查對象5提供照明；中央相機部30，其位于上述照明部20的中心，獲取檢查對象5的二維圖像；格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8，其設置在上述中央相機部30的側部且為多個；目檢處理部60，其對在上述中央相機部30拍攝的影像進行判讀以判別上述檢查對象的良好或不良；控制部70，其對上述平臺部10和上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6,50-8及上述中央相機部30進行控制。上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8構成為能對具有不同間隔周期的格子條紋進行照射。
[0043]本發(fā)明的目視檢查裝置在對表面貼裝生產(chǎn)線上完成表面貼裝作業(yè)的印刷電路板的表面貼裝部件進行檢查時，在通過先行設備的輸送器向下一個工序移送之前可以進行目視檢查。
[0044]上述目視檢查裝置既可以設置在先、后行設備的輸送器與輸送器之間形成的空間內(nèi)，也可以與先、后行設備無關而采用單獨的工作臺形式。
[0045]在這里，上述平臺部10作為提供放置檢查對象5的空間的構成要素包括:對上述檢查對象5的位置進行調(diào)節(jié)及固定的位置調(diào)節(jié)部(未圖示)及固定部(未圖示)等。
[0046]在這里，在上述平臺部10的上部設置有照明部20，該照明部以第I相機部30為中心沿圓周方向連續(xù)或斷續(xù)設置。
[0047]上述照明部20作為一種為確保獲得上述檢查對象5的準確影像信息而向檢查對象5提供照明的構成要素，設置有多個射燈或者LED燈以便從四周對上述檢查對象5進行照射。
[0048]上述照明部20包括水平照明部22和傾斜照明部23。
[0049]在這里，上述水平照明部22設置在上述平臺部10的上部，其作用就是為上述檢查對象5提供垂直射入的光線。[0050]上述傾斜照明部23設置在上述垂直照明部22的側部，其作用就是提供傾斜入射的光線。
[0051]上述中央相機部30作為對檢查對象5進行平面拍攝的構成要素，優(yōu)選地，采用CCD(charge coupled device)相機。
[0052]在通過上述中央相機部30對檢查對象5進行二維檢查的同時，可以對通過上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8照射的格子條紋的變形程度進行拍攝，從而測定檢查對象的高度。
[0053]對于現(xiàn)有的目視檢查裝置來說，通常在中央相機部的前方設置半反射鏡，可對源自照明部的照明進行反射，同時還可通過上述相機部進行影像的拍攝。對于本發(fā)明來說，在上述中央相機部30的前方?jīng)]有設置半反射鏡。
[0054]因此，通過上述中央相機部30能夠拍攝更加清晰的影像。
[0055]在上述中央相機部30的側部設置有多個側部相機部40-2、40-4、40-6、40-8，該多個側部相機部相對上述中央相機部30對稱設置，這樣在消除影像的四角區(qū)域的同時還能夠提高影像拍攝的速度。
[0056]如圖3所示，四個上述側部相機部40-2、40-4、40-6、40-8相對上述中央相機部30對稱設置，對設置在基板等檢查對象上的部件發(fā)生脫落、突起等情況進行檢查。
[0057]上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8作為對上述檢查對象5照射格子條紋而測定高度的結構，包括液晶面板或數(shù)字微鏡像顯示(DMD:Digital MicromirrorDisplay)和光源。
[0058]因此，在上述控制部70的控制下，使格子形狀影像照射到檢查對象5上，通過上述中央相機部30拍攝上述格子形狀影像的變形程度，從而計算部件的高度。
[0059]上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8也以上述中央相機部30為中心，這四個格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8對稱設置，以同時或者依次對檢查對象5照射格子條紋。
[0060]在這里，上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8可以照射紅色、藍色等多種顏色的格子條紋。
[0061]因此，對大間隔的格子條紋和小間隔的格子條紋以不同的顏色進行照射，不僅可以減少測定部件高度所需的時間，而且能夠使高度測定更加準確。
[0062]優(yōu)選地，上述格子條紋照射裝部50-2，50-4，50-6, 50-8和上述中央相機部30之間的設置角度a控制在25度至45度范圍內(nèi)。
[0063]如果上述角度a小于25度時，由部件高度反映的格子條紋變形程度就變小，這樣就會導致高度計算產(chǎn)生誤差。如果上述角度a大于45度時，分別照射到靠近和遠離上述格子條紋照射部50-2，50-4，50-6，50-8的格子條紋的幅度的差異就會過于增大，從而導致高度計算廣生誤差。
[0064]這是因為，如果在上述角度范圍內(nèi)設置，通過上述中央相機部30拍攝照射的格子條紋會隨檢查對象的高度的變化而適當變形。
[0065]另外，上述目檢處理部60將從上述第1，2相機部獲取的檢查對象5的影像信息通過傅里葉變換(Fourier Transform)等數(shù)學方法進行計算,再與預先輸入的基準值比較,從而判斷上述檢查對象5的良好或不良。[0066]另外，上述控制部70作為包含對上述平臺部10、第1，2相機部的驅(qū)動及運行進行控制的運動控制器在內(nèi)的構成要素，可以對依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置整體的驅(qū)動進行控制。
[0067]上述控制部70按照系統(tǒng)控制程序不僅負責目視檢查裝置的拍攝位置控制和拍攝影像的處理及照明部的控制等物理控制，而且還執(zhí)行檢查作業(yè)及數(shù)據(jù)計算作業(yè)。
[0068]同時，上述控制部70還負責用于將作業(yè)內(nèi)容及檢查結果輸出到顯示器上的輸出裝置的控制和操作人員能夠設定及輸入各種事項的輸入裝置的控制等目視檢查裝置的集成控制。
[0069]另外，在上述照明部20前方設置有如光擴散板的光擴散部25，其可以使源自上述照明部20的光線均勻地照射到檢查對象的整體區(qū)域。
[0070]因此，可以減小檢查對象5上的較暗部分與較亮部分之間的差異，從而拍攝出更加清晰的影像。
[0071]為了確保上述光擴散部25能夠設置在上述水平照明部22和傾斜照明部23的前方，其側斷面成彎折形態(tài)。
[0072]另外，在上述中央相機部30的一側設置有確認檢查對象位置的位置確認相機部80。
[0073]在這里，在上述位置確認相機部80的前方設置有位置確認照明部84和半反射鏡82。
[0074]因此，與現(xiàn)有的通過中央相機部確認檢查對象位置的情況相比，確認位置的部件被容納在另外的位置確認相機部80的外罩內(nèi)，從而可以減小上述中央相機部30的外罩直徑，即使部件發(fā)生故障也很容易進行管理。
[0075]圖4是顯示格子條紋的周期與部件高度關系的概念圖。
[0076]下面，將參照圖4對依據(jù)本發(fā)明的目視檢查裝置的格子條紋照射過程進行說明。
[0077]首先，在圖4中連接a，b，c，d點形成的階梯狀直線概念性的顯示了可以通過具有大周期的格子條紋測定的高度。
[0078]S卩，大周期的格子條紋具有500微米的分辨率。因此，對于從O到500微米的高度全都識別為相同的高度，從500到1000微米識別為另一高度。
[0079]這是對利用大周期的格子條紋測定部件高度時的分辨率進行概念性的說明，具體的數(shù)字隨格子條紋周期的大小不同而改變。
[0080]通過上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8首次對大間隔的格子條紋進行照射從而測定部件的概略高度。
[0081]S卩，如果圖4所示六面體狀部件的高度為1680微米，通過大周期的格子條紋首次測定部件的高度在1500微米到2000微米范圍內(nèi)。
[0082]然后，照射具有小周期的格子條紋并測定d點至R點的高度為180微米。
[0083]因此，測定的部件總高度為1500+180等于1680微米。
[0084]如果沒有通過大周期的格子條紋測定高度的過程，而只通過小周期的格子條紋測定部件的高度，就無法判斷最初與圖1中左側的I號格子條紋一致的格子條紋是右側的1-1格子條紋、2-1格子條紋、3-1格子條紋中的哪一個。即，無法判斷部件上面的格子條紋與底面的格子條紋相互經(jīng)過幾個周期(格子條紋間隔)變得一致。[0085]所以，這種因素對于高度檢查而言是容易導致誤差的因素，為了消除上述誤差在進行高度檢查時就需要進行復雜的計算過程，同時檢查也需要花費大量的時間。
[0086]如上所述，本發(fā)明同時利用大周期的格子條紋和具有高分辨率的小格子條紋，通過大周期的格子條紋概略測定高度的范圍，然后再利用小周期的格子條紋測定更加準確的高度，從而可以既迅速又準確地進行高度檢查。
[0087]對于上述大周期的格子條紋及小周期的格子條紋來說，可以根據(jù)高度檢查裝置的需求將大周期的格子條紋及小周期的格子條紋分別照射一次并對其進行拍攝，或者將大周期的格子條紋照射一次并拍攝之后，再將小周期的格子條紋在大周期格子條紋之間移動并進行拍攝，從而可以測定更加準確的高度。
[0088]在這里，根據(jù)通過上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8照射的格子條紋周期的大小不同分別用紅色或者藍色等顏色進行區(qū)分并照射格子條紋時，能夠更加準確而迅速地測定部件的高度。
[0089]S卩，大周期的格子條紋用紅色照射，小周期的格子條紋用藍色照射。
[0090]通過上述格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8照射的格子條紋可以同時或者依次照射大周期的格子條紋和小周期的格子條紋。
[0091]即，通過各個格子條紋照射部50-2、50-4、50-6、50-8既可以先照射大周期的格子條紋后再照射小周期的格子條紋，也可以將大周期的格子條紋用紅色區(qū)分，將小周期的格子條紋用藍色區(qū)分，并同進行照射。
[0092]優(yōu)選地，上述大周期的格子條紋間隔與小周期的格子條紋間隔相比，前者是后者的3至6倍。
[0093]如果大周期的格子條紋間隔與小周期的格子條紋間隔相比不足3倍，則周期大小差異導致的測定分辨率相差不大，從而無法更加準確地測定高度。如果大周期的格子條紋間隔與小周期的格子條紋間隔相比超過6倍，則大間隔與小間隔之間的相差太大，最終會對照射到檢查對象上的格子條紋形狀的清晰度產(chǎn)生不良影響。
[0094]在上述說明中，雖然通過限定的實施例和附圖對本發(fā)明進行了說明，但是并不意味著本發(fā)明的技術思想僅限定于此。通過上述的說明，具有本發(fā)明所屬【技術領域】相關知識的技術人員完全可以在不偏離本發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。
【權利要求】
1.一種利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 作為在部件裝配過程中用相機對裝配或者貼裝的檢查對象進行拍攝后，將拍攝的圖像與預先輸入的對象圖像進行比較以判別檢查對象的良好或者不良的目視檢查裝置，包括:平臺部，其將上述檢查對象固定或者移送到檢查位置；照明部，其位于上述平臺部的上部，為上述檢查對象提供照明；中央相機部，其位于上述照明部的中心，獲取檢查對象的二維圖像；格子條紋照射部，其設置在上述中央相機部側部；目檢處理部，其對上述中央相機部拍攝的影像進行判讀以判別上述檢查對象的良好或者不良；控制部，其對上述平臺部和上述格子條紋照射部及上述相機部進行控制，上述格子條紋照射部照射具有不同間隔周期的格子條紋。
2.如權利要求1所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 上述格子條紋照射部包括液晶面板或者微鏡模塊中的任意一個。
3.如權利要求1所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 格子條紋照射部為多個，并同時或者依次照射大周期的格子條紋和小周期的格子條紋。
4.如權利要求1所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 上述大周期的格子條紋間隔與小周期的格子條紋間隔相比，前者是后者的3至6倍。
5.如權利要求1所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 還包括在上述中央相機部的側部設置的多個側部相機部。
6.如權利要求3所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 上述多個格子條紋照射部以上述中央相機部為中心相互對向設置。
7.如權利要求5所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 上述側部相機部以上述中央相機部為中心相互對向設置。
8.如權利要求1所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 上述格子條紋照射部照射多種顏色的格子條紋。
9.如權利要求1所述的利用多重格子條紋的目視檢查裝置，其特征在于: 還包括在上述照明部的前方設置的光擴散部。
【文檔編號】G01N21/88GK103547884SQ201280012633
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月8日 優(yōu)先權日:2011年3月10日
【發(fā)明者】樸贊化, 吳尚珉, 金圣鉉, 具滋明 申請人:美德客科技有限公司