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CN108254385B - 纳米级自动光学检测系统 - Google Patents

纳米级自动光学检测系统 Download PDF

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CN108254385B CN201611240704.1A CN201611240704A CN108254385B CN 108254385 B CN108254385 B CN 108254385B CN 201611240704 A CN201611240704 A CN 201611240704A CN 108254385 B CN108254385 B CN 108254385B
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Abstract

本发明公开了一种纳米级自动光学检测系统，其包括：第一、二光学检测机构，第一、二光学检测镜头采用工业级相机，并且第二光学检测镜头的像素大于第一光学检测镜头；于第一、二光学检测机构旁侧设置有移送机构，移送机构旁设置有用于收料夹，且第一、二光学检测机构、移送机构、收料夹安装在机台上方；通过移送机构的机械手将被检测产品在第一、二光学检测机构、收料夹之间移动。本发明采用了二级自动光学检测机构，通过第一光学检测机构首先进行初步的检测，筛检出初步合格的产品后，再通过第二光学检测机构进行进一步的检测。同时，通过移送机构的机械手将被检测产品在第一光学检测机构、第二光学检测机构和收料夹之间移动，以实现自动化作业。

Description

纳米级自动光学检测系统
技术领域：
本发明涉及自动化检测设备技术领域，特指一种纳米级自动光学检测系统。
背景技术：
AOI(Automatic Optic Inspection)的全称是自动光学检测，是基于光学原理来对产品生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。AOI是新兴起的一种新型测试技术，但发展迅速，很多厂家都推出了AOI测试设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描PCB，采集图像，测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。
现有的光学检测设备功能单一，检测的精度、效率不高，有鉴于此，本发明人提出以下技术方案。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题就在于克服现有技术的不足，提供一种纳米级自动光学检测系统。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：该纳米级自动光学检测系统包括：第一光学检测机构，该第一光学检测机构包括：第一光学检测镜头和位于第一光学检测镜头下方的入料轨道，于所述的入料轨道上设置有可沿该入料轨道移动的入料载具；第二光学检测机构，该第二光学检测机构包括：第二光学检测镜头和位于第二光学检测镜头下方的检测轨道，于所述的检测轨道上设置有可沿检测轨道移动的检测载具；所述的第一、二光学检测镜头采用工业级相机，并且第二光学检测镜头的像素大于第一光学检测镜头；于所述的第一、二光学检测机构旁侧设置有移送机构，所述的移送机构旁设置有收料夹，且第一、二光学检测机构、移送机构、收料夹安装在机台上方；所述的移送机构包括一机械手和移送轨道，所述的机械手可滑动安装在移送轨道上，通过移送机构的机械手将被检测产品在第一光学检测机构、第二光学检测机构和收料夹之间移动。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第一光学检测机构中的入料载具安装在一入料检测平台上，该入料检测平台与入料轨道配合，并通过驱动机构带动沿入料轨道实现在X轴方向上运行；于入料检测平台侧边还设置有入料校准压板，该入料校准压板通过入料校准驱动机构驱动实现在Y/Z轴上的运行。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第一光学检测镜头安装在第一镜头座上，该第一镜头座通过第一镜头驱动机构设置在机台上的第一检测基座上。
进一步而言，上述技术方案中，所述的第二光学检测机构中的检测载具安装在一检测平台上，所述的检测轨道包括：横向检测轨道和纵向检测轨道，其中横向检测轨道与检测平台配合，并且横向检测轨道的底座与纵向检测轨道配合，该横、纵向检测轨道、在驱动机构带动下实现检测平台在X/Y轴方向上的运行；于检测平台侧边还设置有校准压板，该校准压板通过校准驱动机构驱动实现在Y/Z轴上的运行。
进一步而言，上述技术方案中，述的第二光学检测镜头安装在第二镜头座上，该第二镜头座通过第二镜头驱动机构设置在机台上的第二检测基座上。
进一步而言，上述技术方案中，所述移动机构的机械手包括：夹持部、纵向连接座、旋转连接座和横向连接座，所述的夹持部通过一竖直气缸与纵向连接座连接，所述的纵向连接座通过纵向气缸与旋转连接座连接，所述的旋转连接座通过旋转气缸与横向连接座连接，该横向连接座安装在与之配合的移送轨道上。
进一步而言，上述技术方案中，所述的夹持部包括：夹持座、固定在夹持座上的夹持气缸、与夹持气缸连动的上、下夹持部，夹持座与所述竖直气缸的活塞杆连动，实现夹持部在Z轴竖直方向上的移动；所述的纵向连接座与纵向气缸的活塞杆连动，实现夹持部在Y轴纵向方向上的移动；所述的旋转连接座与旋转气缸连动，实现夹持部在水平方向上的转动；所述的横向连接座与移送轨道配合，并通过丝杠传动机构驱动，实现夹持部沿移送轨道在X轴横向方向上的移动。
进一步而言，上述技术方案中，所述的收料夹包括：收料箱体、用于承载收料箱体的收料座、收料座纵向平移机构和收料座升降机构；所述的收料座通过收料座纵向平移机构和收料座升降机构安装在机台上，并实现收料座在Y/Z轴方向上的运行。
进一步而言，上述技术方案中，于所述移动机构中移送轨道的末端设置有末端料站。
进一步而言，上述技术方案中，所述第一光学检测镜头的像素至少为万像素；所述第二光学检测镜头的像素至少为2900万像素。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比较具有如下有益效果：本发明采用了二级自动光学检测机构，并且第二光学检测镜头的像素大于第一光学检测镜头，通过第一光学检测机构首先进行初步的检测，筛检出初步合格的产品后，再通过第二光学检测机构进行进一步的检测。同时，通过移送机构的机械手将被检测产品在第一光学检测机构、第二光学检测机构和收料夹之间移动，以实现自动化作业。另外一个方面，本发明采用了工业级的相机，其可实现纳米级的光学检测，进一步提高了检测的精度。
附图说明：
图1是本发明的立体图；
图2是本发明的另一视角的立体图；
图3是本发明中第一光学检测机构的立体图；
图4是本发明中第一光学检测机构另一视角的立体图；
图5是本发明中第二光学检测机构的立体图；
图6是本发明中移送机构及收料夹部分的立体图；
图7是图6另一视角的立体图。
具体实施方式：
下面结合具体实施例和附图对本发明进一步说明。
见图1、2所示，本发明为一种纳米级自动光学检测系统，其包括：第一光学检测机构1、第二光学检测机构2、移送机构3、收料夹4以及用于承载上述部件的机台6。
结合图3、4所示，所述的第一光学检测机构1包括：第一光学检测镜头11和位于第一光学检测镜头11下方的入料轨道12，于所述的入料轨道12上设置有可沿该入料轨道12移动的入料载具13。具体而言，所述的第一光学检测机构1中的入料载具13安装在一入料检测平台14上，该入料检测平台14与入料轨道12配合，并通过驱动机构带动沿入料轨道12实现在X轴方向上运行；于检测平台14侧边还设置有入料校准压板17，该入料校准压板17通过入料校准驱动机构18驱动实现在Y/Z轴上的运行。所述的第一光学检测镜头11安装在第一镜头座110上，该第一镜头座110通过第一镜头驱动机构16设置在机台6上的第一检测基座15上。
第一光学检测检测机构1工作时，首先，入料检测平台14位于入料轨道12左侧的起始端(如图3所示)，操作人员首先将需要检测的产品放置到入料载具13中。然后，入料校准压板17通过入料校准驱动机构18驱动实现在Y/Z轴上的运行，即通过入料校准驱动机构18驱动入料校准压板17运行到入料载具13的上方。该入料校准压板17作为后续光学检测参考物。接着，入料轨道12中的驱动机构带动入料检测平台14自左向右沿X轴水平移动至第一光学检测镜头11的下方。最后，通过第一镜头驱动机构16驱动第一镜头座110上下移动，调整第一光学检测镜头11的焦距，并开始对入料载具13上的待测产品进行检测。
上述入料校准驱动机构18采用气缸驱动机构，上述入料轨道12中的驱动机构可采用丝杆驱动机构，上述第一镜头驱动机构16采用气缸驱动机构。
结合图5所示，所述的第二光学检测机构2包括：第二光学检测镜头21和位于第二光学检测镜头21下方的检测轨道22，于所述的检测轨道22上设置有可沿检测轨道22移动的检测载具23。检测载具23与上述的入料载具13结构相同，均作为承载待测产品的治具，可根据待测产品的不同进行选择。同样的，所述的第二光学检测机构2中的检测载具23安装在一检测平台24上，所述的检测轨道22包括：横向检测轨道221和纵向检测轨道222，其中横向检测轨道221与检测平台24配合，并且横向检测轨道221的底座220与纵向检测轨道222配合，该横、纵向检测轨道221、222在驱动机构带动下实现检测平台24在X/Y轴方向上的运行；于检测平台24侧边还设置有校准压板27，该校准压板27通过校准驱动机构28驱动实现在Y/Z轴上的运行。
第二光学检测检测机构2工作时，首先，检测平台24位于检测轨道22的起始端，经过第一光学检测机构1检测的产品被移送机构3放置到检测载具23中。然后，校准压板27通过校准驱动机构28驱动实现在Y/Z轴上的运行，即通过校准驱动机构28驱动校准压板27运行到检测载具23的上方。接着，检测轨道12中的横向检测轨道221、纵向检测轨道222在各自驱动机构带动下实现检测平台24在X/Y轴方向上的运行，直至检测平台24运行到第二光学镜头21的下方。最后，通过第二镜头驱动机构26驱动第一镜头座210上下移动，调整第二光学检测镜头21的焦距，并开始对检测载具23上的待测产品进行进一步的细微检测。
第二光学检测机构2的运行机构与第一光学检测机构1的运行机构类似，所不同的是，第一光学检测机构1中的入料轨道12只能驱动检测平台14在X轴水平方向上移动。而第二光学检测机构2中检测轨道22为一个复合轨道，其可实现检测平台24在X/Y轴方向上的水平移动。为了后续待检测产品移动的便利，入料轨道12和检测轨道22中的横向检测轨道221处于同一直线上。
另外，上述第一、二光学检测镜头11、21采用工业级相机，并且第二光学检测镜头22的像素大于第一光学检测镜头11。通常，所述第一光学检测镜头11的像素至少为1300万像素；所述第二光学检测镜头21的像素至少为2900万像素。采用这种二级自动光学检测机构，并且第二光学检测镜头21的像素大于第一光学检测镜头11，通过第一光学检测机构1首先进行初步的检测，筛检出初步合格的产品后，再通过第二光学检测机构2进行进一步的检测。同时采用了工业级的相机，其可实现纳米级的光学检测，进一步提高了检测的精度。
待测产品在第一光学检测机构1和第二光学检测机构2之间的移动是通过移送机构3实现的。结合图6、7所示，第一、二光学检测机构1、2中的旁侧设置有移送机构3，所述的移送机构3旁设置有用于收料夹4。所述的移送机构3包括一机械手31和移送轨道32，所述的机械手31可滑动安装在移送轨道32上，通过移送机构3的机械手31将被检测产品在第一光学检测机构1、第二光学检测机构2和收料夹4之间移动。
入料轨道12和检测轨道22中的横向检测轨道221处于同一直线上，移送轨道32与上述处于一条直线上的入料轨道12和横向检测轨道221平行，从而实现待测产品的顺利转移。
具体而言，所述移送机构3的机械手31包括：夹持部310、纵向连接座315、旋转连接座317和横向连接座319，所述的夹持部310通过一竖直气缸316与纵向连接座315连接，所述的纵向连接座315通过纵向气缸与旋转连接座317连接，所述的旋转连接座317通过旋转气缸与横向连接座319连接，该横向连接座319安装在与之配合的移送轨道32上。
所述的夹持部310包括：夹持座314、固定在夹持座314上的夹持气缸313、与夹持气缸313连动的上、下夹持部311、312，夹持座314与所述竖直气缸316的活塞杆连动，实现夹持部310在Z轴竖直方向上的移动；所述的纵向连接座315与纵向气缸的活塞杆连动，实现夹持部310在Y轴纵向方向上的移动；所述的旋转连接座317与旋转气缸连动，实现夹持部310在水平方向上的转动；所述的横向连接座319与移送轨道32配合，并通过丝杠传动机构3190驱动，实现夹持部310沿移送轨道32在X轴横向方向上的移动。
移送机构3工作时，首先，横向连接座319通过丝杠传动机构3190移动到移送轨道32的左侧的起始端，此时机械手31通过旋转连接座317旋转，令机械手31朝向第一、二光学检测机构3的方向。然后，通过纵向气缸和竖直气缸316的驱动，调整夹持部310的高度以及伸展的纵深，以便于可以令夹持部310与第一光学检测机构1的入料载具13上的待检测产品对应。接着，夹持气缸313驱动上、下夹持部311、312将待检测产品夹持住，如果待检测产品需要进行后续的检测，则横向连接座319通过丝杠传动机构3190移动到移送轨道32的右侧的第二光学检测机构2位置处；如果待检测产品被第一光学检测机构1判定为瑕疵品，则机械手31通过旋转连接座317旋转180°，并将该瑕疵品放置到收料夹4中。
所述的收料夹4包括：收料箱体41、用于承载收料箱体41的收料座42、收料座纵向平移机构43和收料座升降机构44；所述的收料座42通过收料座纵向平移机构43和收料座升降机构44安装在机台6上，并实现收料座42在Y/Z轴方向上的运行。在收料夹4与移送机构3之间的位置设置有一中转料站8，移送机构3将把检测的瑕疵品放置到中转料站8中，然后瑕疵品将通过中转料站8送入收料箱体41中。
当第二光学检测机构2完成检测后，通过移送机构3将合格的产品放置到移送机构3中移送轨道32的末端设置的末端料站7，等待后续的处理工序。对于不合格的产品，仍通过移送机构3将其放置到收料箱体41中。
本实施例中，收料夹4共设置有两个收料箱体41，以分别装载不同级别的瑕疵品。收料箱体41通过收料座升降机构44调整收料座42的高度，随着收料箱体41内的瑕疵品不断堆积，为了与中转料站8的高度对应，需要不断调整收料座42的高度。同时，通过收料座纵向平移机构43可以实现在两个收料箱体41之间的切换。
当然，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非来限制本发明实施范围，凡依本发明申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (8)

1.纳米级自动光学检测系统，包括：
第一光学检测机构(1)，该第一光学检测机构(1)包括：第一光学检测镜头(11)和位于第一光学检测镜头(11)下方的入料轨道(12)，于所述的入料轨道(12)上设置有可沿该入料轨道(12)移动的入料载具(13)；
第二光学检测机构(2)，该第二光学检测机构(2)包括：第二光学检测镜头(21)和位于第二光学检测镜头(21)下方的检测轨道(22)，于所述的检测轨道(22)上设置有可沿检测轨道(22)移动的检测载具(23)；
其特征在于：所述的第一、二光学检测镜头(11、21)采用工业级相机，并且第二光学检测镜头(21)的像素大于第一光学检测镜头(11)；
于所述的第一、二光学检测机构(1、2)旁侧设置有移送机构(3)，所述的移送机构(3)旁设置有收料夹(4)，且第一、二光学检测机构(1、2)、移送机构(3)、收料夹(4)安装在机台(6)上方；
所述的移送机构(3)包括一机械手(31)和移送轨道(32)，所述的机械手(31)可滑动安装在移送轨道(32)上，通过移送机构(3)的机械手(31)将被检测产品在第一光学检测机构(1)、第二光学检测机构(2)和收料夹(4)之间移动；
所述的第一光学检测机构(1)中的入料载具(13)安装在一入料检测平台(14)上，该入料检测平台(14)与入料轨道(12)配合，并通过驱动机构带动沿入料轨道(12)实现在X轴方向上运行；于入料检测平台(14)侧边还设置有入料校准压板(17)，该入料校准压板(17)通过入料校准驱动机构(18)驱动实现在Y/Z轴上的运行；
所述的第二光学检测机构(2)中的检测载具(23)安装在一检测平台(24)上，所述的检测轨道(22)包括：横向检测轨道(221)和纵向检测轨道(222)，其中横向检测轨道(221)与检测平台(24)配合，并且横向检测轨道(221)的底座(220)与纵向检测轨道(222)配合，该横、纵向检测轨道(221、222)在驱动机构带动下实现检测平台(24)在X/Y轴方向上的运行；于检测平台(24)侧边还设置有校准压板(27)，该校准压板(27)通过校准驱动机构(28)驱动实现在Y/Z轴上的运行。
2.根据权利要求1所述的纳米级自动光学检测系统，其特征在于：所述的第一光学检测镜头(11)安装在第一镜头座(110)上，该第一镜头座(110)通过第一镜头驱动机构(16)设置在机台(6)上的第一检测基座(15)上。
3.根据权利要求1所述的纳米级自动光学检测系统，其特征在于：所述的第二光学检测镜头(21)安装在第二镜头座(210)上，该第二镜头座(210)通过第二镜头驱动机构(26)设置在机台(6)上的第二检测基座(25)上。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的纳米级自动光学检测系统，其特征在于：所述移送机构(3)的机械手(31)包括：夹持部(310)、纵向连接座(315)、旋转连接座(317)和横向连接座(319)，所述的夹持部(310)通过一竖直气缸(316)与纵向连接座(315)连接，所述的纵向连接座(315)通过纵向气缸与旋转连接座(317)连接，所述的旋转连接座(317)通过旋转气缸与横向连接座(319)连接，该横向连接座(319)安装在与之配合的移送轨道(32)上。
5.根据权利要求4所述的纳米级自动光学检测系统，其特征在于：所述的夹持部(310)包括：夹持座(314)、固定在夹持座(314)上的夹持气缸(313)、与夹持气缸(313)连动的上、下夹持部(311、312)，夹持座(314)与所述竖直气缸(316)的活塞杆连动，实现夹持部(310)在Z轴竖直方向上的移动；所述的纵向连接座(315)与纵向气缸的活塞杆连动，实现夹持部(310)在Y轴纵向方向上的移动；所述的旋转连接座(317)与旋转气缸连动，实现夹持部(310)在水平方向上的转动；所述的横向连接座(319)与移送轨道(32)配合，并通过丝杠传动机构(3190)驱动，实现夹持部(310)沿移送轨道(32)在X轴横向方向上的移动。
6.根据权利要求4所述的纳米级自动光学检测系统，其特征在于：所述的收料夹(4)包括：收料箱体(41)、用于承载收料箱体(41)的收料座(42)、收料座纵向平移机构(43)和收料座升降机构(44)；所述的收料座(42)通过收料座纵向平移机构(43)和收料座升降机构(44)安装在机台(6)上，并实现收料座(42)在Y/Z轴方向上的运行。
7.根据权利要求1所述的纳米级自动光学检测系统，其特征在于：于所述移送机构(3)中移送轨道(32)的末端设置有末端料站(7)。
8.根据权利要求1所述的纳米级自动光学检测系统，其特征在于：所述第一光学检测镜头(11)的像素至少为1300万像素；所述第二光学检测镜头(21)的像素至少为2900万像素。
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