多引腳元件針腳的視覺檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種多引腳元件的針腳視覺檢測裝置，包括三個不同方向的相機和光源，氣缸夾持裝置，絲桿-電機直線運動裝置，激光位置傳感器。通過三個方向的背光光源和相機組成的圖像采集裝置，配合絲桿-電機直線運動裝置，對元件針腳進行檢測。其中兩個方向的相機和光源采集針腳的投影圖像進行分析，判斷針腳是否有歪斜，這兩個相機從不同方向采集圖片，保證了每一個針腳的任何方向歪斜都可以檢測出來；第三個相機從針腳沒有重合的方向采集針腳的投影圖像進行分析，檢測每一個針腳是否斷缺。本實用新型可以高效地檢測多引腳元件針腳，適用于插件技術行業的高速高精度自動光學檢測。
【專利說明】
多弓I腳元件針腳的視覺檢測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及利用圖像對類似內存插槽針腳這種多引腳元件的針腳進行檢測的而技術領域，尤其是涉及多引腳元件針腳的視覺檢測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電子產品的市場不斷發展，電子產品的生產效率不斷提高，生產的自動化程度不斷提高，產品的合格率也必須得到控制。例如在電腦主板生產過程，需要在主板上插上內存插槽，如圖1、2所示，該類元件很容易會因為一些外部因素導致針腳異常。針腳異常會導致元件無法完全插入，可能會影響產品的性能、質量或者壽命，甚至會直接導致電路板不合格。由于多引腳元件針腳較多，分布復雜，所以目前主要是通過人工目測檢測，工作量大，效率低下，而且容易標準不統一。
[0003]目前利用機器視覺測量法、光測量法檢測電子元件針腳，大部分是利用側面打光利用針腳端部對光線的反射成像，如圖1、2所示。這種方法是把待檢測元件放在支架100上，通過線光源102從待檢測元件101的側面打光，線光源的光照到針腳底端部，經過針腳底端部倒角反射光線進入鏡頭，在相機103成像。但是多引腳元件的針腳較多，而且分布范圍較大，無法用一個相機一次檢測所有針腳，如果用一個相機檢測全部針腳，圖像會出現嚴重畸變;其次如果待檢測多引腳元件的本體是白色，本體反光和透光嚴重干擾針腳的檢測，受本體顏色限制較大；由于針腳端部倒角工藝的不一致性，一些倒角的差異也會造成誤判。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供多引腳元件針腳的視覺檢測裝置，可以有效穩定地對所有針腳進行檢測，不受待檢測多引腳元件本體顏色和針腳端部倒角質量的影響。
[0005]為達到上述的檢測裝置目的，本實用新型采用如下技術方案:
[0006]多引腳元件針腳的視覺檢測裝置，該裝置具有:
[0007]直線運動裝置，直線運動裝置帶動待檢測多引腳元件直線移動；
[0008]圖像采集裝置，該圖像采集裝置具有三個方向的相機，三個方向的光源，每個相機搭配一個光源，相機和光源分置于待檢測多引腳元件針腳的兩相對側，光源照射方向平行于相對相機的光軸；
[0009]激光位置傳感器，該激光位置傳感器確定待檢測多引腳元件的位置，輸出信號給予控制相機和光源工作；
[0010]電腦，該電腦總線進行通信連接直線運動裝置、圖像采集裝置及激光位置傳感器，同時電腦對采集的圖像進行處理分析及判斷針腳歪斜或斷缺。
[0011]上述方案進一步是:所述三個相機中有兩個不同角度的相機采集的針腳投影圖像檢測出待檢測多引腳元件針腳任意方向的歪斜，第三個相機采集的針腳投影圖像可以檢測出待檢測多引腳元件任意一個斷缺的針腳。
[0012]上述方案進一步是:所述直線運動裝置包括有電機、絲桿及絲桿螺母，電機驅動絲桿轉動，絲桿螺母套裝在絲桿上，絲桿螺母連接有氣缸夾持機構，氣缸夾持機構夾持待檢測多引腳元件。
[0013]本實用新型與現有技術相比，具有以下優點和有益效果:
[0014](I)本視覺檢測方法通過兩個不同方向的相機可以檢測出多引腳元件任意方向歪斜的針腳，通過一個沒有針腳重合的方向的相機采集針腳投影圖像可以檢測出多引腳元件每一個斷缺的針腳。
[0015](2)本視覺檢測方法結合直線運動機構和相機連拍，方便圖像采集裝置一次自動對所有針腳進行檢測。
[0016](3)本視覺檢測方法通過背光打光的方式，利用針腳的投影圖像對多引腳元件的針腳進行檢測，避免了多引腳元件本體透光和反光以及針腳端部倒角質量對針腳檢測效果的影響。
[0017](4)本實用新型通過運算簡單的針對多引腳元件針腳歪斜和針腳斷缺的圖像處理分析方法，與該圖像采集裝置結合，可以高效地檢測多引腳元件針腳。
[0018](5)本實用新型可用于插件技術行業的高速高精度自動光學檢測。
[0019]【附圖說明】:
[0020]下面結合附圖及實施案例對本實用新型作進一步描述:
[0021 ]圖1為為現有電子元件針腳檢測裝置簡圖；
[0022]圖2為圖1仰視簡圖；
[0023]圖3為本實用新型三相機圖像采集裝置正視圖；
[0024]圖4為本實用新型三相機圖像采集裝置上視圖；
[0025]圖5為本實用新型檢測系統構框圖；
[0026]圖6為本實用新型針腳歪斜第一種圖像處理方法示意圖；
[0027]圖7為本實用新型針腳斷缺第一種圖像處理方法示意圖；
[0028]圖8為本實用新型針腳歪斜第二種圖像處理方法示意圖；
[0029]圖9為本實用新型針腳斷缺第二種圖像處理方法示意圖。
[0030]【具體實施方式】:
[0031]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限于此。
[0032]本實用新型提出一種多引腳元件針腳的視覺檢測裝置，該裝置具有直線運動裝置、圖像采集裝置、激光位置傳感器及電腦。直線運動裝置帶動待檢測多引腳元件直線移動，適宜在線檢測。圖像采集裝置具有三個方向的相機，三個方向的光源，每個相機搭配一個光源，相機和光源分置于待檢測多引腳元件針腳的兩相對側，光源照射方向平行于相對相機的光軸。激光位置傳感器確定待檢測多引腳元件的位置，輸出信號給予控制相機和光源工作。電腦總線進行通信連接直線運動裝置、圖像采集裝置及激光位置傳感器，同時電腦對采集的圖像進行處理分析及判斷針腳歪斜或斷缺。
[0033]實施例1:
[0034]如圖3、4所示，本裝置包括相機9、相機18、相機15，光源19、光源12、光源17，氣缸夾持機構5，電機7、絲桿3、絲桿螺母4及激光傳感器8、10、11、13、14、16。電機7驅動絲桿3轉動，絲桿螺母4套裝在絲桿上，絲桿螺母4連接有氣缸夾持機構5，氣缸夾持機構5夾持待檢測多弓I腳元件6，絲桿3通過滾動軸承2架設在支架I上。
[0035]相機9和光源19分別位于待檢測多引腳元件6的兩側，光源19的光線垂直于待檢測多引腳元件的運動方向；相機18和光源12分別位于待檢測多引腳元件兩側，光源12的光線與待檢測多引腳元件的運動方向成63°;相機15和光源17分別位于待檢測多引腳元件的兩側，光源17的光線與待檢測多引腳元件的運動方向成75°。
[0036]氣缸夾持機構5夾持待檢測多引腳元件6，由直線運動機構驅動其直線通過三個相機和光源之間的區域，激光傳感器8、10、11、13、14、16分別用于控制相機和光源工作。激光傳感器8的信號由I變成0，光源19開啟，相機9開始連續拍照;激光傳感器11的信號由I變成O，光源12開啟，相機18開始連續拍照;激光傳感器14的信號由I變成O，光源17開啟，相機15開始連續拍照。激光傳感器8的信號由O變成I，光源19關閉，相機9停止拍照;激光傳感器11的信號由O變成I，光源12關閉，相機18停止拍照;激光傳感器14的信號由O變成I，光源17關閉，相機15停止拍照。
[0037]本裝置采集圖像的原理:光線從待檢測多引腳元件的一側穿過針腳區域，針腳遮擋住一部分光線，在相機上成黑色投影區域，其余透光部位在相機上成白色區域。通過相機9和相機18兩個方向采集的待檢測多引腳元件針腳的投影圖像可以檢測出任意方向歪斜的針腳。通過相機15采集的多引腳元件針腳的投影圖像可以檢測出任意一個斷缺的針腳。
[0038]如圖5所示，采用上述多引腳元件的針腳陣列視覺檢測系統，電腦總線進行通信連接直線運動裝置、圖像采集裝置及激光位置傳感器，經過運動控制器、圖像采集卡、攝像控制器、光源控制器對直線運動裝置、圖像采集裝置及激光位置傳感器連接控制，電腦上配有圖像處理模塊、(PU、存儲器、人機接口，對采集的圖像進行處理分析及判斷針腳歪斜或斷缺。其中:其中攝像控制器分別與相機9、相機15和相機18連接，分別控制相機9、相機15和相機18圖像采集;光源控制器分別與光源12、光源17和光源19連接，分別控制光源12、光源17和光源19的開關。圖像采集卡與相機9、相機15和相機18的信號輸出連接，將相機采集的數字圖像信號送給CPU處理或保存到存儲器。運動控制器與所述直線運動裝置的絲桿3、絲桿螺母4、步進電機7相連接，用于控制直線運動裝置運動。激光位置傳感器8、10、11、13、14、16與I/O 口連接，反饋待檢測元件的位置給CPU，相機9、相機15和相機18和光源12、光源17和光源19根據激光傳感器的信號采集圖像，圖像采集過程由程序自動控制完成，采集的圖像和處理結果保存在存儲器內。圖像處理模塊對采集的圖像提取ROI，進行二值化，然后對二值圖像進行分析，判斷針腳的歪斜和斷缺。
[0039]相機9和相機18采集的針腳投影圖像是用來檢測針腳是否歪斜，通過測量每個針腳投影的寬度來判斷針腳是否有歪斜。如圖6所示，在針腳投影處分別畫9條橫線(取樣線)，在這九條水平線上的像素即為該圖像的ROI，分別計算每個針腳投影在這9條橫線上的寬度&1、&2、&3、&4、&5、&6、&7、&8、&9。假設正常針腳投影小于一個設定值&0，所有針腳符合以下條件則判斷為合格:
[0040]al〈a0
[0041]a2<a0
[0042]a3<a0
[0043]a4<a0
[0044]a5<a0
[0045]a6〈a0
[0046]a7<a0
[0047]a8〈a0
[0048]a9<a0
[0049]否則該針腳判斷為歪斜。
[0050]相機15采集的針腳投影圖像是用來檢測針腳是否斷缺，通過測量每個針腳投影間的透光區域的距離來判斷針腳是否有斷缺。如圖7所示，在針腳投影處分別畫三條橫線，在這三條水平線上的像素即為該圖像的ROI，分別計算每個針腳投影間的透光區域在這三條橫線上的寬度bl、b2、b3。假設正常針腳投影間的透光區域小于一個設定值b0，所有針腳符合以下條件則判斷為合格:
[0051]bl<b0
[0052]b2〈b0
[0053]b3〈b0
[0054]否則該處判斷為針腳斷缺。
[0055]實施例2:
[0056]基于實施例1的第二種圖像處理方法:
[0057]相機9和相機18采集的針腳投影圖像是用來檢測針腳是否歪斜，通過測量每個針腳投影的面積來判斷針腳是否有歪斜。如圖8所示，在針腳上下設定兩條橫線，這兩條水平線之間的像素即為該圖像的R0I，計算每個針腳投影在這兩條橫線之間的面積SI。假設正常針腳投影小于一個設定值SO，如果所有針腳符合以下條件則判斷為合格:
[0058]SKSO
[0059]否則該針腳判斷為歪斜。
[0060]相機15采集的針腳投影圖像是用來檢測針腳是否斷缺，通過測量每個針腳投影間的透光區域的面積來判斷針腳是否有斷缺。如圖9所示，在針腳上下設定兩條橫線，這兩條水平線之間的像素即為該圖像的ROI，計算每個針腳投影之間透光區域在這兩條橫線之間的面積S2。假設正常針腳之間的透光區域面積小于一個設定值S0，如果所有針腳符合以下條件則判斷為合格:
[0061]S2〈S0
[0062]否則該針腳判斷為短缺。
[0063]可以發現一些多引腳元件的一些位置會有特殊形態的針腳，例如內存插槽的兩端和中間位置的固定腳，這些特殊形態的針腳可能會引起對其他針腳的誤判。本實用新型利用特殊形態針腳的特征來消除其對其他針腳檢測結果的影響，例如本例的內存插槽的固定腳明顯長于其他針腳，利用這個特征消除固定腳引起的誤判。增加一條位于其他針腳投影下方，而且與固定腳相交的水平線，在此水平線出現的投影可以排除。
[0064]實施例3:
[0065]基于實施例1，本圖像采集裝置需要控制氣缸夾持機構5直線運動的速度保證每一個針腳都可以檢測到:
[0066]圖4為本裝置的上視圖所示，三個相機與待檢測多引腳元件的運動方向的夾角大小不同，相機9、相機18、相機15光軸與待檢測多引腳元件的運動方向所成夾角大小分別為90°、63°、75°。假設相機9、相機18、相機15的視場寬度分別為cl、c2、c3，則三個相機的視場寬度在待檢測多引腳元件運動方向上的投影分別為:
[0067]dl=clX sin90°；
[0068]d2=c2Xsin63° ；
[0069]d3=c3 X sin75°；
[0070]假設以上三個相機的幀率分別為04243(取)，則三個相機對應要求待檢測多引腳元件的運動最大速度分別為:
[0071]vl=dl*fl;
[0072]v2=d2*f2；
[0073]v3=d3*f3；
[0074]為了保證每一個針腳都可以被每一個相機檢測到，該圖像采集系統要求小于vl、v2、v3三者的最小值。為了保證成像質量和提高檢測速度，相機幀率越高越好。
【主權項】
1.多引腳元件針腳的視覺檢測裝置，其特征在于:該裝置具有: 直線運動裝置，直線運動裝置帶動待檢測多引腳元件直線移動； 圖像采集裝置，該圖像采集裝置具有三個方向的相機，三個方向的光源，每個相機搭配一個光源，相機和光源分置于待檢測多引腳元件針腳的兩相對側，光源照射方向平行于相對相機的光軸； 激光位置傳感器，該激光位置傳感器確定待檢測多引腳元件的位置，輸出信號給予控制相機和光源工作； 電腦，該電腦總線進行通信連接直線運動裝置、圖像采集裝置及激光位置傳感器，同時電腦對采集的圖像進行處理分析及判斷針腳歪斜或斷缺。2.根據權利要求1所述的多引腳元件針腳的視覺檢測裝置，其特征在于:所述三個相機中有兩個不同角度的相機采集的針腳投影圖像檢測出待檢測多引腳元件針腳任意方向的歪斜，第三個相機采集的針腳投影圖像可以檢測出待檢測多引腳元件任意一個斷缺的針腳。3.根據權利要求1所述的多引腳元件針腳的視覺檢測裝置，其特征在于:所述直線運動裝置包括有電機、絲桿及絲桿螺母，電機驅動絲桿轉動，絲桿螺母套裝在絲桿上，絲桿螺母連接有氣缸夾持機構，氣缸夾持機構夾持待檢測多引腳元件。
【文檔編號】G01N21/88GK205538709SQ201620048317
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月19日
【發明人】屠國權, 鄺泳聰, 梁經倫, 歐陽高飛, 李家裕
【申請人】東莞市德速達精密設備有限公司, 華南理工大學, 東莞理工學院