專利名稱：一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的t型雙鏡頭圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像采集裝置，特別是涉及一種用于基準(zhǔn)測量和錫膏印刷檢查的圖像采集裝置；具體是指用于鋼網(wǎng)印刷工藝的電路板錫膏印刷過程中鋼網(wǎng)和電路板的基準(zhǔn)測量和錫膏印刷過程中鋼網(wǎng)及電路板檢查的圖像采集裝置。
背景技術(shù)：
在采用鋼網(wǎng)印刷工藝的電路板錫膏印刷過程中，要將錫膏準(zhǔn)確印刷到電路板上，需要將電路板上要印刷的部位與鋼網(wǎng)上的開孔準(zhǔn)確對準(zhǔn)。鋼網(wǎng)和電路板的對準(zhǔn)一般采用基準(zhǔn)對準(zhǔn)的方法，就是說在鋼網(wǎng)和電路板上做上標(biāo)記，在加工上保證當(dāng)兩者對應(yīng)的標(biāo)記對準(zhǔn)時，電路板和鋼網(wǎng)上要印刷的部位即與鋼網(wǎng)上的開孔對準(zhǔn)。最簡單的基準(zhǔn)對準(zhǔn)方法是機(jī)械定位，該方法的基準(zhǔn)是電路板上特別加工的定位孔，印刷機(jī)上使用一個或是幾個氣缸活塞機(jī)構(gòu)，定位時將活塞的撞桿插入PCB的定位孔內(nèi)以達(dá)到定位的目的。其缺點(diǎn)是定位精度差，速度慢，由于不同的PCB的定位孔徑不同，有的甚至沒有定位孔，因此該方法適應(yīng)差，難以適應(yīng)SMT生產(chǎn)的高密度、高產(chǎn)出和高精度的發(fā)展趨勢，目前該技術(shù)已逐步被淘汰。
隨著電子元器件向片式化、微型化、高密度等方向發(fā)展，對錫膏印刷機(jī)的印刷精度、速度和可靠性的要求越來越高。當(dāng)前在高密度電路板的SMT生產(chǎn)線中，大部分的缺陷來自錫膏的印刷不良。錫膏印刷質(zhì)量檢查的主要采用人工方法，但人工視覺檢查存在主觀性強(qiáng)，可重復(fù)性差，視覺疲勞易帶來誤判和漏檢等問題。人工視覺檢查已經(jīng)難以滿足SMT生產(chǎn)線的配套檢測要求。
采用機(jī)器視覺技術(shù)的錫膏印刷機(jī)可以同時實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)高速高精度對準(zhǔn)、印刷過程中印刷質(zhì)量檢查。目前該類型的錫膏印刷機(jī)的圖像采集裝置一般包括低角度環(huán)形光源、兩個光源，一個分光鏡、一個反光鏡、一個成像透鏡、一個圖像傳感器。工作時，位于不同水平面的兩個光源中的任意一個發(fā)光，光源經(jīng)分光鏡照射照射鋼網(wǎng)或電路板，然后反射回分光鏡，再經(jīng)反光鏡光束折射到成像透鏡，最后在圖像傳感器上成像，這樣獲得的圖像是電路板和鋼網(wǎng)圖像的疊加，通過分析圖像，可以得出定位信息。也可以通過分時控制光源的開關(guān)，從而分時拍攝到鋼網(wǎng)及PCB的圖像。該方法的優(yōu)點(diǎn)是光路簡單和成本低，但光路調(diào)整比較困難，同時采集圖像時圖像分析算法復(fù)雜，而分時采集圖像則比較耗時，也存在少量重影；而且裝置在向上和向下光路方向上尺寸較大，這樣基準(zhǔn)對準(zhǔn)和印刷檢查時電路板和鋼網(wǎng)之間距離相應(yīng)也較大。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、光路相互獨(dú)立、調(diào)整容易，可以同時采集鋼網(wǎng)和電路板的圖像，采集速度快的鋼網(wǎng)和電路板基準(zhǔn)測量及錫膏印刷過程檢查的圖像采集裝置。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，具有上下兩路獨(dú)立的光路，分別采集鋼網(wǎng)和電路板圖像，每個光路包括分光鏡、光源、反光鏡、成像透鏡和圖像傳感器；反射鏡與光源位于分光鏡兩側(cè)，成像透鏡位于分光鏡的另一側(cè)，圖像傳感器位于成像透鏡后，成像透鏡和光源的光軸相互垂直，分光鏡的分光面與成像透鏡和光源的光軸夾角均為45°。所述反射鏡是兩個疊放在一起的等腰直角棱鏡，兩反射鏡一上一下放置，分別將來自鋼網(wǎng)和電路板的光線反射向分光鏡。所述反射鏡也可以是兩片反射鏡片，還可以是一個有兩個反射面的直角棱鏡。所述反射鏡、分光鏡與光源位于一條軸線上，圖像傳感器、成像透鏡和分光鏡也位于同一軸線上，兩條軸線一起構(gòu)成T型結(jié)構(gòu)。
所述分光鏡是兩個疊放在一起的直角棱鏡，也可以是一個長方體的分光鏡，還可以由一個或兩個分光片組成；所述環(huán)形光源為LED環(huán)形光源。
所述圖像傳感器為模擬或數(shù)字的CCD相機(jī)或CMOS相機(jī)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明涉及的圖像采集裝置具有向上和向下的兩個獨(dú)立光路，分別采集鋼網(wǎng)朝下和電路板朝上側(cè)的圖像。光路調(diào)整容易，可以同時采集鋼網(wǎng)和電路板圖像，圖像采集速度快，結(jié)構(gòu)緊湊易于實(shí)現(xiàn)。
圖1是本發(fā)明用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置的立體2是本發(fā)明用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置的俯視圖；
圖3是本發(fā)明用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置工作過程的正視圖；圖4是本發(fā)明用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置仰視圖；圖5是本發(fā)明用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置右視圖；圖6是實(shí)施例中一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置與圖像采集控制及處理裝置和定位裝置構(gòu)成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中示出1和2-反射鏡；3-低角度LED環(huán)形光源；4和5-分光鏡；6和7-LED光源；8和10-成像透鏡；9和11-圖像傳感器；12-本專利所述的圖像采集裝置；13-鋼網(wǎng)；14-電路板；15-定位裝置；16-圖像采集控制及處理裝置。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述，但本發(fā)明要求保護(hù)的范圍并不局限于實(shí)施例表述的范圍。
如圖1、2、3、4和5所示，一種用于基準(zhǔn)測量和錫膏印刷檢查的圖像采集裝置包括反光鏡1和2、低角度環(huán)形光源3、分光鏡4和5、光源6和7、成像透鏡8和10、圖像傳感器9和11。裝置上下兩個光路獨(dú)立，分別采集鋼網(wǎng)和電路板圖像，反射鏡1、2和光源6、7位于分光鏡4、5的兩側(cè)，成像透鏡8(或10)和光源6(或7)的光軸相互垂直，分光鏡4和5的分光面與成像透鏡8和光源6、7的光軸夾角均為45°；光源6、7的出射光經(jīng)分光鏡4、5折射向反射鏡1、2，再經(jīng)反射鏡反射后分別射向鋼網(wǎng)13和電路板14，環(huán)形光源3位于反射鏡2下方，為電路板14提供側(cè)向照明；反射鏡2向下反射的光束穿過環(huán)形光源3中心孔照射到電路板14。鋼網(wǎng)13的反射光束經(jīng)反射鏡1反射90°到分光鏡4，電路板14的反射光束則先穿過環(huán)形光源3的中心孔后照射到下部反光鏡2，經(jīng)其反射回分光鏡5；反射鏡1和2是兩個疊放在一起的等腰直角棱鏡，反射鏡也可以是兩片反射鏡片，還可以是一個有兩個反射面的直角棱鏡。分光鏡4和5是兩個疊放在一起的直角棱鏡，也可以是一個長方體的分光鏡，還可以是一個或兩個分光片；部分反射光經(jīng)分光鏡4、5折射向光源6、7，另一部分光則經(jīng)分光鏡4、5反射90°進(jìn)入成像透鏡8和10，分別在圖像傳感器9和11成像，圖像傳感器9和10為模擬或數(shù)字的CCD相機(jī)或CMOS相機(jī)，圖像傳感器將圖像轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號或數(shù)字信號，傳送給計算機(jī)處理。
如圖6所示，為了配合本發(fā)明的圖像采集裝置工作，還需圖像采集控制及處理裝置16和定位裝置15。圖像采集控制及處理裝置16是由攝像控制器、圖像采集卡、定位控制器和圖像處理模塊與通用計算機(jī)和存儲器組成。其中攝像控制器分別與本發(fā)明的圖像采集裝置的LED光源6、7以及圖像傳感器9和11連接，分別控制LED光源6、7的照明，并控制圖像傳感器9和11的圖像采集。圖像采集卡與圖像傳感器9和11的視頻接口連接，將圖像視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。定位裝置控制器與定位裝置15連接，圖像采集裝置12安裝在定位裝置15上，采集圖像時，按照指定的坐標(biāo)信息，定位裝置15將圖像采集裝置12送入鋼網(wǎng)13和電路板14之間的指定位置，圖像采集裝置12同時采集鋼網(wǎng)朝向電路板側(cè)和電路板朝向鋼網(wǎng)側(cè)的圖像，圖像采集過程由程序自動控制完成，采集的圖像和處理結(jié)果保存在存儲器內(nèi)。
應(yīng)用本發(fā)明的圖像采集裝置時，LED光源6和7發(fā)出的光經(jīng)過分光鏡4和5折射向反光鏡1和2，反射鏡1將光線向上反射到鋼網(wǎng)13，反射鏡2將光線向下反射，光束穿過環(huán)形光源3的中心孔照射到電路板11上，環(huán)形光源為電路板采集提供側(cè)向照明。從鋼網(wǎng)10反射回來的光線經(jīng)過反射鏡1反射向分光鏡4；從電路板14反射回來的光束穿過環(huán)形光源3的中心孔照射到反射鏡2，再反射向分光鏡5。從反射鏡1和2回來的反射光約50％經(jīng)分光鏡4和5折射向光源6和7，另50％則經(jīng)分光鏡4和5反射90°進(jìn)入成像透鏡8和10，最后上下兩路光分別在圖像傳感器9和11成像。
當(dāng)用于基準(zhǔn)測量時，通過本發(fā)明的圖像采集裝置，可同時采集到位于電路板14和鋼網(wǎng)13上的基準(zhǔn)點(diǎn)的圖像，經(jīng)圖像采集卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸入計算機(jī)，可計算兩個基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，并進(jìn)行進(jìn)一步的偏差分析，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)高速高精度對準(zhǔn)。
當(dāng)用于錫膏印刷檢查時，通過本發(fā)明的圖像采集裝置，可同時采集電路板14和鋼網(wǎng)13的圖像，經(jīng)過圖像采集卡將采集的圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，輸入計算機(jī)，并與計算機(jī)內(nèi)保存的標(biāo)準(zhǔn)模板信息進(jìn)行比較，從而可檢查電路板的錫膏印刷質(zhì)量和鋼網(wǎng)的網(wǎng)孔堵塞程度。
本發(fā)明的圖像采集裝置具有向上和向下的兩個獨(dú)立光路，同時采集鋼網(wǎng)下側(cè)和電路板上側(cè)的圖像。光路調(diào)整方便，易獲得清晰圖像，且具有較高的圖像采集速度，整個裝置安裝在一個本體上，結(jié)構(gòu)緊湊。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的可行實(shí)施例，并非因此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，故凡應(yīng)用本發(fā)明說明書或附圖內(nèi)容所進(jìn)行的等效結(jié)構(gòu)變化，均包含于本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于具有上下兩路獨(dú)立的光路，分別采集鋼網(wǎng)和電路板圖像，每個光路包括分光鏡、光源、反光鏡、成像透鏡和圖像傳感器；反射鏡與光源位于分光鏡兩側(cè)，成像透鏡位于分光鏡的另一側(cè)，圖像傳感器位于成像透鏡后，成像透鏡和光源的光軸相互垂直，分光鏡的分光面與成像透鏡和光源的光軸夾角均為45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于所述反射鏡是一等腰直角棱鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于反射鏡也可以是兩片反射鏡片，或是一個有兩個反射面的直角棱鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于所述分光鏡是兩個直角棱鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于所述分光鏡是一個長方體的分光鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于所述分光鏡由一個或兩個分光片組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于所述圖像傳感器為模擬或數(shù)字的CCD相機(jī)或CMOS相機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任意項(xiàng)所述用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于還包括環(huán)形光源，所述環(huán)形光源為LED環(huán)形光源，位于位于電路板與反射鏡之間，為電路板提供側(cè)向照明，反射鏡向下反射的光束穿過環(huán)形光源中心孔照射到電路板。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～7任意項(xiàng)所述用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于所述兩個光路的分光鏡、反光鏡和光源為上下疊放。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～9任意項(xiàng)所述一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，其特征在于所述光源和圖像傳感器分別與圖像采集控制及處理裝置的攝像控制器連接，控制光源的開關(guān)，并進(jìn)而控制鋼網(wǎng)和電路板圖像的采集；圖像傳感器的視頻信號輸出端還與圖像采集控制及處理裝置的圖像采集卡連接，使采集的圖像視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于全自動錫膏印刷機(jī)的T型雙鏡頭圖像采集裝置，具有上下兩路獨(dú)立的光路，分別采集鋼網(wǎng)和電路板圖像，每個光路包括分光鏡、光源、反光鏡、成像透鏡和圖像傳感器；反射鏡與光源位于分光鏡兩側(cè)，成像透鏡位于分光鏡的另一側(cè)，圖像傳感器位于成像透鏡后，成像透鏡和光源的光軸相互垂直，分光鏡的分光面與成像透鏡和光源的光軸夾角均為45°。該裝置兩光路獨(dú)立，調(diào)整容易，可同時采集鋼網(wǎng)和電路板圖像，采集速度快。
文檔編號B41F33/14GK1972378SQ20061012389
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月30日
發(fā)明者鄺泳聰, 張憲民, 盧盛林, 吳暉輝, 李華會 申請人:華南理工大學(xué)