專利名稱：用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種圖像采集裝置，特別是涉及一種用于對光路同軸 但方向相反的兩區(qū)域進(jìn)行圖像采集的裝置，具體是指用于諸如全自動(dòng)鋼網(wǎng) 印刷機(jī)中鋼網(wǎng)和電路板的基準(zhǔn)測量和印刷質(zhì)量檢査的圖像采集裝置。但其 使用范圍并不局限于錫膏印刷機(jī)，還可以用于元件貼放系統(tǒng)、半導(dǎo)體制造、 紙張上油墨印刷等其它需要采用圖像傳感器實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)對位的裝置或應(yīng)用
中O
技術(shù)背景
在采用鋼網(wǎng)印刷工藝的全自動(dòng)鋼網(wǎng)印刷機(jī)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(shí)，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(gè)或是幾個(gè)氣缸活塞
機(jī)構(gòu)，定位時(shí)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。
采用機(jī)器視覺技術(shù)的錫膏印刷機(jī)可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)高速高精度對準(zhǔn)、 印刷過程中印刷質(zhì)量檢査。如圖1所示，目前該類型的錫膏印刷機(jī)的圖像采集裝置一般包括兩個(gè)光源59、 56， 一個(gè)分光鏡53、 一個(gè)反射鏡54、 一 個(gè)成像透鏡57和一個(gè)圖像傳感器58，有些裝置中為了消除上下光路的相 互干擾，還加上擋光片52、 55。工作時(shí)，位于不同水平面的兩個(gè)光源59、 56中的任意一個(gè)發(fā)光，光源59、 56經(jīng)分光鏡53照射鋼網(wǎng)50或電路板51， 然后反射回分光鏡53，再經(jīng)光反射鏡54光束折射到成像透鏡57，最后在 圖像傳感器58上成像，這樣獲得的圖像是電路板51和鋼網(wǎng)50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(shí)控制光源的開關(guān)， 從而分時(shí)拍攝到鋼網(wǎng)50及電路板51的圖像。該方法的優(yōu)點(diǎn)是光路簡單和 成本低，但同時(shí)采集圖像時(shí)圖像分析算法復(fù)雜，而分時(shí)采集圖像則比較耗 時(shí)，也存在重影，影響圖像分析；采用擋光片的裝置中，可以消除光路相 互干涉，但由于存在機(jī)械動(dòng)作，采樣速度受到影響，而且擋光片的壽命也 有限。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型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、光路獨(dú)立，可以在同一位置上同時(shí)采集向上和向下兩個(gè)相反方向圖像 的采集裝置，用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下構(gòu)造一種用于基 準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，包括分光器、直射光源、側(cè)向光源、 成像透鏡和圖像傳感器各兩個(gè)，光反射器一個(gè)，直射光源分布在光反射器 兩側(cè)；分光器安裝在光反射器的另兩個(gè)側(cè)面；側(cè)向光源靠近分光器安裝， 一個(gè)朝向鋼網(wǎng)，另一個(gè)朝向電路板；兩個(gè)成像透鏡同向平行放置，位于分 光器的另一側(cè)面，成像透鏡的光軸與光反射器的光軸垂直；圖像傳感器位 于成像透鏡之后。光反射器具有兩個(gè)方向相反的反射面，直射光源的出射
光經(jīng)光反射器后分別向上和向下折射向兩個(gè)分光器，約50%的光經(jīng)分光器 透射后照向鋼網(wǎng)或電路板，另約50%的光經(jīng)分光器折射向與入射方向垂直 的方向，這部分的光被分光器安裝面吸收；射向鋼網(wǎng)或電路板的光束穿過 側(cè)向光源的中心孔照射到鋼網(wǎng)或電路板上，提供高角度照明，側(cè)向光源為 電路板或鋼網(wǎng)提供低角度照明。
所述光反射器與成像透鏡位于分光器兩側(cè)，分光器的分光面與成像透 鏡和光反射器的光軸夾角均為45° 。
所述光源出射光經(jīng)光反射器折射90。射向分光器，再經(jīng)分光器透射射 向鋼網(wǎng)或電路板。
所述光反射器由兩個(gè)鍍有反射膜的棱鏡組成，兩個(gè)棱鏡的反射面平 行，也可以是兩面都鍍有反射膜的鏡片。
所述分光器是可以實(shí)現(xiàn)分光的棱鏡，還可以是鍍有分光膜的鏡片。
所述側(cè)向光源靠近分光器安裝，照射向上方或下方的光束穿過側(cè)向光 源的中心孔照射到鋼網(wǎng)或電路板上。
所述側(cè)向光源可以是環(huán)形照明的光源，也可以是能產(chǎn)生四面照明的矩 形光源，或按其它多邊形排列的光源。
所述的直射光源和側(cè)向光源可以是LED光源、氣體光源、光纖光源或 其它可以發(fā)光的裝置。
所述圖像傳感器為模擬或數(shù)字的CCD相機(jī)、CMOS相機(jī)或其它可以把圖 像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置。
本實(shí)用新型用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置與現(xiàn)有技術(shù) 相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果可以同時(shí)采集光路同軸但方向相反的兩 個(gè)區(qū)域的圖像，使這兩者之間的相對運(yùn)動(dòng)量降至最少；直射照明和側(cè)向照明配合，可以提高鋼網(wǎng)和電路板成像的質(zhì)量，適合鋼網(wǎng)和電路板基準(zhǔn)測量 及錫膏印刷過程檢查的圖像采集。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型所述的用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的 雙鏡頭圖像采集裝置作進(jìn)一步說明

圖1是現(xiàn)有單圖像傳感器圖像采集方案示意圖2是本實(shí)用新型用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置的正視圖3是圖2的俯視圖4是圖2的左視圖5是本實(shí)用新型用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的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6是本實(shí)用新型用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置的立體結(jié)構(gòu) 示意圖之一；
圖7是本實(shí)用新型用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置的立體結(jié)構(gòu)
示意圖之二。
附圖標(biāo)記說明:
1、 5、側(cè)向光源；2、 4、分光器；3、光反射器；6、 7、直射光源； 8、 9、成像透鏡；10、 11、圖像傳感器；12、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)施方式

為了更好地理解本實(shí)用新型，
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步地描述。
如圖2、圖3、圖4所示，提供一種用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖 像采集裝置，具有上下兩路獨(dú)立的光路18、 19，分別采集鋼網(wǎng)13和電路板14圖像，包括側(cè)向光源1和5、分光器2和4、光反射器3、直射光源 6和7、成像透鏡8和9、圖像傳感器10和11。直射光源6和7分布在光 反射器3兩側(cè)，光反射器3具有兩個(gè)反射面，直射光源6的出射光束經(jīng)過 光反射器3后向下折射，直射光源7的出射光束經(jīng)過光反射器3后向上折 射；分光器2安裝在光反射器3的上方，分光器4安裝在光反射器3的下 方；經(jīng)光反射器3折射的光束分別射向分光器2和4，約50%的光經(jīng)分光 器2或4透射后照向上方或下方，另約50%的光經(jīng)分光器2或4折射向與 入射方向垂直的方向，這部分的光被分光器2或4的安裝面吸收；側(cè)向光 源1安裝在分光器2上方，側(cè)向光源5安裝在分光器4下方；照射到鋼網(wǎng) 13或電路板14的光束穿過側(cè)向光源1或5的中心孔；側(cè)向光源1和5為 鋼網(wǎng)和電路板提供側(cè)向照明；成像透鏡8和9同向平行放置，位于分光器 2和4的另一側(cè)面，成像透鏡8和9的光軸與光反射器3的光軸垂直；圖 像傳感器10和11位于成像透鏡8和9之后。從鋼網(wǎng)13或電路板14的反 射回來的光束穿過側(cè)向光源1或5的中心孔后照射到分光器2或4上，約 50%的反射光經(jīng)分光器2或4折射后照向成像透鏡8或9，另約50%的反 射光經(jīng)分光器2或4透射后射向反射鏡3，經(jīng)反射鏡3折射回直射光源7 和6;照向成像透鏡8或9的反射光經(jīng)成像透鏡后在圖像傳感器10和11 上分別成像，圖像傳感器將圖像轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，傳送給 計(jì)算機(jī)處理。
如圖5所示，為了配合本實(shí)用新型的用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖 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(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)器組成。其中攝像控制器分別與本實(shí)用新
型的圖像采集裝置的直射光源6和7、側(cè)向光源1和5以及圖像傳感器10 和11連接，分別控制直射光源6和7及側(cè)向光源1和5的照明，并控制 圖像傳感器10和11的圖像采集。圖像采集卡與圖像傳感器10和11的視 頻信號(hào)輸出連接，將圖像視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。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(shí)， 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(shí)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(dòng)控制完成，采集的圖 像和處理結(jié)果保存在存儲(chǔ)器內(nèi)。
如圖6、圖7所示，所述直射光源6和7可設(shè)置在光反射器3的左、 右兩側(cè)，還可設(shè)置在光反射器3的上、下兩側(cè)。
應(yīng)用本實(shí)用新型的用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置時(shí)，直 射光源6和7的出射光束經(jīng)過光反射器3后分別向上和向下折射；經(jīng)光反 射器3折射的光束分別射向分光器2和4，約50%的光經(jīng)分光器2或4透 射后照向上方或下方，另約50%的光經(jīng)分光器2或4折射向與入射方向垂 直的方向，這部分的光被分光器2或4的安裝面吸收；照射到鋼網(wǎng)13或 電路板14的光束穿過側(cè)向光源1或5的中心孔；側(cè)向光源1和5為鋼網(wǎng) 和電路板提供側(cè)向照明；從鋼網(wǎng)13或電路板14的反射回來的光束穿過側(cè) 向光源1或5的中心孔后照射到分光器2或4上，約50%的反射光經(jīng)分光 器2或4折射后照向成像透鏡8或9，另約50%的反射光經(jīng)分光器2或4 透射后射向反射鏡3，經(jīng)反射鏡3折射回直射光源7和6;照向成像透鏡8 或9的反射光經(jīng)成像透鏡后在圖像傳感器10和11上分別成像，圖像傳感 器將圖像轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)或數(shù)字信號(hào)，傳送給計(jì)算機(jī)處理。 當(dāng)用于基準(zhǔn)測量時(shí)，通過本實(shí)用新型的用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭
圖像采集裝置，可同時(shí)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(hào)輸入計(jì)算機(jī)，可計(jì)算兩個(gè)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)用于錫膏印刷檢査時(shí)，通過本實(shí)用新型的用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙 鏡頭圖像采集裝置，可同時(shí)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(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入計(jì)算機(jī)，并與計(jì)算機(jī)內(nèi)保存 的標(biāo)準(zhǔn)模板信息進(jìn)行比較，從而可檢査電路板的錫膏印刷質(zhì)量和鋼網(wǎng)的網(wǎng) 孔堵塞程度。
本實(shí)用新型的用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置具有向上 和向下的兩個(gè)獨(dú)立光路，可以同時(shí)采集光路同軸但方向相反的兩個(gè)區(qū)域的 圖像，使這兩者之間的相對運(yùn)動(dòng)量降至最少；直射照明和側(cè)向照明配合， 可以提高成像質(zhì)量，整個(gè)裝置安裝在一個(gè)本體上，結(jié)構(gòu)緊湊。
以上所述僅為本實(shí)用新型較佳的可行實(shí)施例，并非因此限定本實(shí)用新 型的保護(hù)范圍，故凡應(yīng)用本實(shí)用新型說明書或附圖內(nèi)容所進(jìn)行的等效結(jié)構(gòu) 變化，均包含于本實(shí)用新型保護(hù)范圍內(nèi)。本實(shí)用新型雖然針對全自動(dòng)鋼網(wǎng) 印刷機(jī)進(jìn)行敘述，但其使用范圍并不局限于全自動(dòng)鋼網(wǎng)印刷機(jī)，還可以用 于元件貼放系統(tǒng)、半導(dǎo)體制造、紙張上油墨印刷機(jī)等需要采用圖像傳感器 實(shí)現(xiàn)上下對位或檢査。
權(quán)利要求1、一種用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的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(18)、(19)，分別采集鋼網(wǎng)(13)和電路板(14)圖像，包括分光器(2)、(4)、直射光源(6)、(7)、側(cè)向光源(1)、(5)、成像透鏡(8)、(9)和圖像傳感器(10)、(11)各兩個(gè)，光反射器(3)一個(gè)，直射光源(6)、(7)分布在光反射器(3)兩側(cè)；分光器(2)、(4)安裝在光反射器(3)的兩個(gè)側(cè)面；側(cè)向光源(1)、(5)靠近分光器(2)、(4)安裝，一個(gè)(1)朝向鋼網(wǎng)(13)，另一個(gè)朝向電路板(14)；兩個(gè)成像透鏡(8)、(9)同向平行放置，位于分光器(2)、(4)的另一側(cè)面，成像透鏡(8)、(9)的光軸與光反射器(3)的光軸垂直；圖像傳感器(10)、(11)分別位于相應(yīng)的成像透鏡(8)、(9)之后，光反射器(3)具有兩個(gè)方向相反的反射面，直射光源(6)、(7)的出射光經(jīng)光反射器(3)后分別向上射向鋼網(wǎng)(13)和向下射向電路板(14)折射向兩個(gè)分光器(2)、(4)，約50％的光經(jīng)分光器(2)、(4)透射后照向上射向鋼網(wǎng)或向下射向電路板，另約50％的光經(jīng)分光器(2)、(4)折射向與入射方向垂直的方向，這部分的光被分光器(2)、(4)安裝面吸收；射向鋼網(wǎng)(13)或電路板(14)的光束穿過側(cè)向光源(1)、(5)的中心孔，側(cè)向光源(1)、(5)為電路板(14)或鋼網(wǎng)(13)提供低角度照明。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的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(18)、 (19)，分別采集鋼網(wǎng)(13)和電 路板(14)圖像。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，直接光源出射光經(jīng)光反射器(3)折射射向分光器(2)、 (4)，再經(jīng)分光器(2)、 (4)透射射向鋼網(wǎng)(13)或電路板(14)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，所述光反射器(3)由兩個(gè)鍍有反射膜的棱鏡組成，兩個(gè)棱鏡的反 射面平行，所述光反射器(3)也可以是兩面都鍍有反射膜的鏡片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，所述分光器(2)和(4)是可以實(shí)現(xiàn)分光的棱鏡，還可以是鍍有分 光膜的鏡片。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，側(cè)向光源(1)、 (5)靠近光反射器(3)安裝，照射向上方或下方 的光束穿過側(cè)向光源(1)、 (5)的中心孔照射到鋼網(wǎng)(13)或電路板(14)上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，所述側(cè)向光源(1)、 (5)可以是環(huán)形照明的光源，也可以是能產(chǎn)生 四面照明的矩形光源，或按其它按多邊形排列的光源。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，所述的直射光源(6)、 (7)和側(cè)向光源(1)、 (5)可以是LED光源、 氣體光源、光纖光源。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，兩路獨(dú)立的光路(18)、 (19)的每個(gè)光路中至少包含一個(gè)光源，可 以是直射光源或側(cè)向光源。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，其 特征在于，所述圖像傳感器(10)、 (11)為模擬或數(shù)字的CCD相機(jī)、CM0S相機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于基準(zhǔn)對準(zhǔn)和檢測的雙鏡頭圖像采集裝置，包括分光器、直射光源、側(cè)向光源、成像透鏡和圖像傳感器各兩個(gè)，光反射器一個(gè)，直射光源分布在光反射器兩側(cè)，分光器安裝在光反射器的另兩個(gè)側(cè)面，側(cè)向光源安裝在分光器朝向鋼網(wǎng)或電路板一側(cè)，兩個(gè)成像透鏡同向平行放置，位于分光器的另一側(cè)面，圖像傳感器位于成像透鏡之后，光反射器具有兩個(gè)方向相反的反射面，直射光源的出射光經(jīng)光反射器后分別向上和向下折射向兩個(gè)分光器，經(jīng)其透射后分別照向鋼網(wǎng)或電路板，光束穿過側(cè)向光源的中心孔照射鋼網(wǎng)或電路板。該圖像采集裝置具有向上和向下的兩個(gè)獨(dú)立光路，可同時(shí)采集鋼網(wǎng)和電路板的圖像，光路調(diào)整容易。
文檔編號(hào)H04N5/225GK201063716SQ20072012144
公開日2008年5月21日 申請日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
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