光学检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种光学检测系统。


背景技术：

2.随着电子产品的普及和线路板的集成化程度越来越高，aoi(automated optical inspection，自动光学检测)设备在pcb(printed circuit board，印制电路板)生产中发挥着越来越重要的作用。aoi设备是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。
3.采用aoi设备对电路板上的缺陷进行识别时，需要利用光源对电路板进行打光，以便获得清晰的图像。目前aoi设备在进行电路板的背钻孔检测时，采用上光源和下光源同时打光的方式来对背钻孔进行取像处理，下光源用于对通孔成像时使用，上光源用于对背钻孔进行成像时使用。其中，上光源包括多组白色线扫光源。当pcb板板面被氧化时，使用发白光的线扫光源对背钻孔进行取像会导致背钻孔成像的背景色与板面氧化区域成像的背景色很接近，从而导致检测背钻孔时会出现误测的情况。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种光学检测系统，能够提高图像对比度，降低背钻孔检测的误测率。
5.为达到上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种光学检测系统，包括光源和光源控制装置，光源包括：至少一组线扫光源，其中每组线扫光源并联连接，每组线扫光源均包括：多个子线扫光源，多个子线扫光源并联连接在供电回路中，多个子线扫光源具有不同的颜色且每个子线扫光源的亮度可调；多个第一开关单元，每个第一开关单元分别对应连接一个子线扫光源，每个第一开关单元用于控制相应的子线扫光源点亮或熄灭；多个亮度调节单元，每个亮度调节单元分别与每个子线扫光源对应，每个亮度调节单元串联连接于相应子线扫光源和第一开关单元形成的串联支路上，用于调节相应子线扫光源的亮度；光源控制装置分别与每个第一开关单元和亮度调节单元相连，光源控制装置用于确定每个子线扫光源的亮度，根据亮度对相应的第一开关单元进行控制，并调节相应的亮度调节单元，以使每组线扫光源形成的光色与待检测件的颜色相同。
6.根据本实用新型实施例的光学检测系统，通过光源控制装置确定每个子线扫光源的亮度，根据亮度对相应的第一开关单元进行控制，并调节相应的亮度调节单元，以使每组线扫光源形成的光色与待检测件的颜色相同，以提高背钻孔成像与待检测件板面成像的背景色的对比度，从而提高了检测准确率，减少了检测背钻孔时候的误测情况。
7.根据本实用新型的一个实施例，光学检测系统还包括人机交互装置，人机交互装置与光源控制装置相连，人机交互装置用于接收用户输入的基于待检测件的颜色确定的每个子线扫光源的亮度，光源控制装置用于接收每个子线扫光源的亮度；或者，人机交互装置
用于接收用户输入的待检测件的颜色，光源控制装置用于对待检测件的颜色进行分析以确定出每个子线扫光源的亮度。
8.根据本实用新型的一个实施例，人机交互装置还用于接收用户输入的待检测件的类型，光源控制装置用于根据类型从预设的类型
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亮度关系表中获取每个子线扫光源的亮度；或者，人机交互装置用于接收用户输入的待检测件的类型，光源控制装置用于并根据待检测件的类型从预设的类型
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颜色关系表中获取待检测件的颜色，以及对待检测件的颜色进行分析以确定出每个子线扫光源的亮度。
9.根据本实用新型的一个实施例，光学检测系统还包括图像采集装置，图像采集装置与光源控制装置相连，图像采集装置用于获取待检测件的图像信息，光源控制装置用于对待检测件的图像信息进行分析以确定出待检测件的颜色，对待检测件的颜色进行分析以确定出每个子线扫光源的亮度。
10.根据本实用新型的一个实施例，每组线扫光源均包括白色子线扫光源，图像采集装置在获取待检测件的图像信息时，光源控制装置用于控制白色子线扫光源对应的第一开关单元闭合，以使白色子线扫光源处于点亮状态。
11.根据本实用新型的一个实施例，光源还包括同轴子光源，光源还包括同轴子光源和第二开关单元，同轴子光源与第二开关单元串联后，与每组线扫光源并联连接。
12.根据本实用新型的一个实施例，光源控制装置与第二开关单元连接，光源控制装置用于在根据每个子线扫光源的亮度对相应子线扫光源进行控制时，控制第二开关单元闭合，以使同轴子光源处于点亮状态。
13.根据本实用新型的一个实施例，每组线扫光源均包括红色子线扫光源、蓝色子线扫光源和绿色子线扫光源。
14.根据本实用新型的一个实施例，当光源包括多组线扫光源时，多组线扫光源以圆台式方式均匀排布。
15.根据本实用新型的一个实施例，亮度调节单元包括可调电阻。
16.本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.图1为根据本实用新型一个实施例的光学检测设备的结构示意图；
18.图2为根据本实用新型一个实施例的光学检测系统的模块示意图；
19.图3为根据本实用新型又一实施例的光学检测系统的模块示意图
20.图4为根据本实用新型又一实施例的光学检测系统模块示意图；
21.图5为根据本实用新型又一实施例的光学检测系统模块示意图；
22.图6为根据本实用新型实施例的上光源模块的结构示意图；
23.图7为根据本实用新型实施例的单组线扫光源的电路结构示意图。
具体实施方式
24.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
25.光学检测系统包括光学检测设备和光源控制装置，光学检测设备上设置有光源，光源用于对待检测件打光，以便光学检测设备对待检测件进行检测，光源控制装置用于控制光源的亮度。如图1所示，光学检测设备包括彩色线扫相机110、线扫远心镜头120、上光源模块130、下光源模块140以及运动平台150。其中，运动平台150用于放置待检测件。彩色线扫相机110上设置有线扫远心镜头120，彩色线扫相机110和线扫远心镜头120构成图像采集装置，彩色线扫相机110用于根据线扫远心镜头120确定的拍摄范围对运动平台150上的待检测件进行图像信息采集。上光源模块130和下光源模块140同时打光，其中，下光源模块140用来对电路板的通孔成像时使用，上光源模块130用来对电路板的背钻孔进行成像时使用。本实施例中，待检测件可以是pcb板，在检测pcb板的背钻孔时，上光源模块130点亮，彩色线扫相机110采集pcb板的板面图像。光学检测系统还包括光源控制装置(图1未示出)，光源控制装置与彩色线扫相机110相连，光源控制装置可以接收彩色线扫相机110采集的图像并根据待检测件的图像对待检测件的通孔进行检测。本技术中，光源控制装置分别与彩色线扫机110和上光源模块130相连，光源控制装置通过分析pcb板的颜色，并根据pcb板的颜色控制上光源模块130的光色，以使上光源模块130的光色与pcb板的颜色相同，从而提高检测精度。
26.下面参考附图描述本实用新型实施例提出的光学检测系统。
27.在一个实施例中，如图2所示，光学检测系统包括光源10和光源控制装置20。其中，光源10包括至少一组线扫光源11，每组线扫光源11并联连接。如图3所示，每组线扫光源11均包括多个子线扫光源111、多个第一开关单元112和多个亮度调节单元113。多个子线扫光源111并联连接于供电回路中，多个子线扫光源111具有不同的颜色，且每个子线扫光源111的亮度可调。每个第一开关单元112分别与每个子线扫光源111串联连接，每个第一开关单元112用于控制相应的子线扫光源111点亮或熄灭。每个亮度调节单元113分别与每个子线扫光源111对应，每个亮度调节单元113串联连接于相应子线扫光源111和第一开关单元112形成的串联支路上，用于调节相应子线扫光源111的亮度。光源控制装置20分别与每个第一开关单元112和亮度调节单元113相连，光源控制装置20用于确定每个子线扫光源111的亮度，并根据亮度对相应的第一开关单元112进行控制，并调节相应的亮度调节单元113，以使每组线扫光源11形成的光色与待检测件的颜色相同。
28.本实施例中，线扫光源11属于上光源模块，每组线扫光源11均包括多个子线扫光源111，多个子线扫光源111具有不同的颜色，且每个子线扫光源111的亮度可调。由于每组线扫光源11由不同颜色的子线扫光源111组成，因此每组线扫光源11最终发出的光色为多个子线扫光源111的发出的光的混合颜色。通过控制每个子线扫光源111的亮度，可以混合出任意颜色的混合光色。
29.本实施例中，光源控制装置20可以根据待检测件的颜色确定每组线扫光源11中每个子线扫光源111的亮度。在控制每个子线扫光源111的亮度时，先对对应的第一开关单元112进行控制，例如控制第一开关单元112闭合，以使相应的子线扫光源111点亮，然后根据亮度信息调节对应子线扫光源111连接的亮度调节单元113，以调节对应的子线扫光源111的亮度，进而通过控制不同子线扫光源111的亮度，调节相应的线扫光源11发出的混合光的
光色，使线扫光源11的发出的光色与待检测件的颜色相同，从而可以实现pcb板的颜色与检测光源的颜色之间的匹配，能够在pcb板的板面存在氧化区域时，提高背钻孔成像与板面氧化区域成像的背景色的对比度，以提高检测准确率。需要说明的是，本实施例中，每个线扫光源11发出的混合光的光色相同。
30.上述实施例的光学检测系统，通过光源控制装置20确定每个子线扫光源111的亮度，并根据每个子线扫光源111的亮度对相应的第一开关单元112和亮度调节单元113进行控制，以使每组线扫光源11形成的光色与待检测件的颜色相同，可以实现pcb板的颜色与检测光源的光色之间的匹配，能够在pcb板的板面存在氧化区域时，提高背钻孔成像与板面氧化区域成像的背景色的对比度，从而提高了检测准确率，减少了检测背钻孔时候的误测情况。
31.在其中一个实施例中，每组线扫光源均包括红色子线扫光源、蓝色子线扫光源和绿色子线扫光源，由于红色(r)、绿色(g)和蓝色(b)为颜色的三基色，通过配置r、g、b三种颜色的子线扫光源的亮度比例，可以混合出多种色彩，使得每组线扫光源可以发出任意颜色的光。
32.如图4所示，在其中一个实施例中，光学检测系统还包括人机交互装置30，人机交互装置30与光源检测装置20相连，人机交互装置30用于接收用户输入的基于待检测件的颜色确定的每个子线扫光源111的亮度，并将每个子线扫光源111的亮度发送至光源控制装置20。或者，人机交互装置30接收用户输入的待检测件的颜色，光源控制装置20用于对待检测件的颜色进行分析以确定出每个子线扫光源111的亮度。
33.具体来说，本实施例中待检测件可以是pcb板，用户可以通过观察pcb板的颜色，将pcb板的颜色输入至人机交互装置30。人机交互装置30将pcb板的颜色发送至光源控制装置20，光源控制装置20对pcb板的颜色进行分析，并根据分析结果确定每个子线扫光源111的亮度。其中，pcb板的颜色由三基色组成，三基色的色阶范围均为0
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255，用户可以向控制装置中输入pcb板的三基色的色阶值，光源控制装置20根据pcb板的三基色的色阶值确定线扫光源11中每个子线扫光源111的亮度。本实施例中，由于每个线扫光源11由三基色的子线扫光源111组成，且子线扫光源111的发光亮度也为0
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255，因此，可以根据pcb板的三基色的色阶值控制相应颜色的子线扫光源111的亮度，例如，若pcb板的r、g、b颜色范围为(255，0，0)，则光源控制装置20对应控制红色子线扫光源的亮度为255，绿色子线扫光源的亮度为0，蓝色子线扫光源的亮度也为0。
34.或者，用户也可以基于pcb板的颜色确定每个子线扫光源的亮度，并将每个子线扫光源的亮度直接输入人机交互装置30。人机交互装置30将每个子线扫光源的亮度发送至光源控制装置20，光源控制装置20根据用户输入的亮度控制对应的子线扫光源111点亮。可以理解的是，用户可以基于常用的pcb板的颜色获知对应的每个子线扫光源111的亮度，从而在对pcb板的背钻孔进行检测时，无需光源控制装置20对pcb板的颜色进行判断，用户基于已检测过的相同类型的pcb板的经验，可以直接向人机交互装置30输入对应的子线扫光源111的亮度，从而提高检测效率。本实施例中，人机交互装置30可以是触摸屏或语音交互装置等。
35.在其中一个实施例中，人机交互装置30还用于接收用户输入的待检测件的类型，光源控制装置20用于根据待检测件的类型从预设的类型
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亮度关系表中获取每个子线扫光
源111的亮度。或者，人机交互装置30用于接收用户输入的待检测件的类型，光源控制装置20用于根据待检测件的类型从预设的类型
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颜色关系表中获取待检测件的颜色，以及对待检测件的颜色进行分析以确定出每个子线扫光源111的亮度。
36.具体地，由于pcb板的类型不同，所用基材也不同，进而不同类型的pcb板表面的颜色存在差异。因此，本实施例可以先对不同类型的pcb板对应的三基色的颜色进行标定，例如，对每一种类型的pcb板取一块作为模板，采集模板pcb板的图像，并进行颜色分析，以分析出每一种类型的pcb板的三基色范围，并将pcb板的类型和对应的颜色进行存储，获取pcb板的类型
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颜色关系表，以便后续在进行背钻孔检测时，直接根据用户输入的pcb板的类型，调用类型
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颜色关系表获取颜色，并基于颜色控制子线扫光源的亮度。或者，也可以在对模板pcb板进行颜色分析后，确定对应的子线扫光源的亮度，并将每一种pcb板的类型和对应的子线扫光源的亮度进行存储，获取pcb板的类型
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亮度关系表，以便后续在进行检测时，直接根据用户输入的pcb板的类型，基于类型
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亮度关系表控制子线扫光源111的亮度。
37.上述实施例提供的光学检测系统，可以将pcb板的类型
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亮度关系表或类型
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颜色关系表预先存储于光源控制装置20中，根据用户输入的pcb板的类型直接调用关系表，可快速确定每个子线扫光源的亮度，进而提高检测效率。
38.如图4所示，在其中一个实施例中，光学检测系统还包括图像采集装置40，图像采集装置40与光源控制装置20相连，图像采集装置40用于获取待检测件的图像信息。光源控制装置20用于对待检测件的图像信息进行分析以确定出待检测件的颜色，对待检测件的颜色进行分析以确定出每个子线扫光源111的亮度。
39.本实施例中，图像采集装置40在采集到pcb板的图像信息后，将图像信息发送至光源控制装置20。光源控制装置20根据图像采集装置40采集的pcb板的图像信息，自动分析出pcb板的颜色，并根据pcb板的颜色确定每个子线扫光源111的亮度。本实施例中，图像采集装置40包括彩色线扫相机和线扫远心镜头。
40.进一步地，在其中一个实施例中，每组线扫光源还包括白色子线扫光源，在获取待检测件的图像信息时以便分析待检测件的颜色时，光源控制装置还控制每组线扫光源的白色子线扫光源对应的第一开关单元闭合，以使白色子线扫光源处于点亮状态，便于图像采集装置40在对pcb板进行连续扫描时，能够采集到清晰的图像。
41.光源控制装置还包括图像分析模块，图像分析模块对采集的pcb板的图像信息进行分析，以分析出pcb板的三基色的色阶值，从而确定pcb板的颜色。进一步地，光源控制装置可以根据pcb板的三基色的色阶值，确定每组线扫光源中每个子线扫光源的亮度。
42.如图5所示，在其中一个实施例中，光源10还包括同轴子光源12和第二开关单元121，同轴子光源12与第二开关单元121串联后，与每组线扫光源11并联连接。光源控制装置与第二开关单元121连接，用于在根据每个子线扫光源的亮度对相应子线扫光源进行控制时，控制第二开关单元121闭合，以使同轴子光源12处于点亮状态，同轴子光源的颜色为白色，可以提高待检测间周围环境的亮度，进而提高采集到的图像清晰度。
43.进一步地，在其中一个实施例中，如图6所示，多组线扫光源11以圆台式方式均匀排布。
44.具体来说，上光源模块包括同轴子光源12与多组线扫光源11。同轴子光源12为白光，其中同轴子光源12位于线扫远心镜头镜头的正下方，用来提高整体图像的亮度。多组线
扫光源11以圆台方式均匀排布，从而多组线扫光源11发出的光集中在彩色线扫相机的正下方，进而能够在提高图像亮度的同时提高采集出的图像的对比度。
45.如图7所示，图7示出了本实施例中的单组线扫光源的电路结构，其中，线扫光源包括白色子线扫光源w、红色子线扫光源r、绿色子线扫光源g和蓝色子线扫光源b。白色子线扫光源w与第一开关单元s1串联形成白色子线扫光源控制支路41，红色子线扫光源r与第一开关单元s2串联形成红色子线扫光源控制支路42，绿色子线扫光源g与第一开关单元s3串联形成绿色子线扫光源控制支路43，蓝色子线扫光源b与第一开关单元s4串联形成蓝色子线扫光源控制支路44。白子线扫光源控制支路41、红色子线扫光源控制支路42、绿色子线扫光源控制支43路和蓝色子线扫光源控制支路44并联连接后与电源45和总开关s0串联连接。亮度调节单元包括可调电阻，其中，白子线扫光源控制支路41包括可调电阻r1，用于调节白色子线扫光源w的亮度，红色子线扫光源控制支路42包括可调电阻r2，用于调节红色子线扫光源r的亮度，绿色子线扫光源控制支路43包括可调电阻r3，用于调节绿色子线扫光源g的亮度，蓝色子线扫光源控制支路44包括可调电阻r4，用于调节蓝色子线扫光源b的亮度。
46.具体地，当开始检测pcb板的颜色时，光源控制装置控制同轴子光源点亮，并控制总开关s0闭合，电路通电。光源控制装置先控制每组线扫光源的白色子线扫光源w开启，以便采集pcb板的图像，例如，控制装置先发送指令sa100b000c000d000，即控制s1闭合，s2
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s4断开，白色子线扫光源w开启，亮度为100，其他三个子线扫光源关闭。其中，白色子线扫光源w的亮度值可以通过控制可变电阻r1的位置确定。点亮每组线扫光源的白色子光源w后，图像采集装置进行图像采集，光源控制装置根据图像采集装置采集的图像信息进行图像分析来确定pcb板的颜色，并根据pcb板的颜色确定每组线扫光源中子线扫光源的亮度，以便使每组线扫光源形成的颜色与pcb板的颜色相对应，并在对应的光色中采集pcb板的背钻孔图像进行检测。例如光源控制装置在分析出pcb板的颜色后，根据pcb板的三基色的色阶值，发送控制指令sa000b100c230d250，以控制开关s1断开，开关s2、s3和s4闭合，进而控制白色子线扫光源w熄灭，红色子线扫光源r点亮，且亮度为100，绿色子线扫光源g点亮，且亮度为230，蓝色子线扫光源b点亮，且亮度为255。可以理解的是，上述说明仅作为示例，光源控制装置可以根据需要通过控制可调电阻r1、r2、r3、r4的阻值控制对应的子线扫光源的亮度，以便子线扫光源发出的光混合形成任意光色。
47.进一步地，控制装置在开始检测前，还判断当前运动平台上是否加载了新的待检测件。若运动平台上加载了新的待检测件，则控制装置控制同轴子光源和每个线扫光源的白色子线扫光源点亮，并采集待检测件的图像，分析待检测件的颜色，以确定每个线扫光源中其他子线扫光源的亮度。若运动平台上未加载新的待检测件，则控制装置获取上一次确定的各子线扫光源的亮度，根据上一次确定的各子线扫光源的亮度控制相应的子线扫光源点亮。
48.上述实施例的光学检测系统，通过图像采集装置采集待测工件的图像，并通过光源控制装置确定每个子线扫光源的亮度，并根据每个子线扫光源的亮度对相应的子线扫光源进行控制，以使每组线扫光源形成的颜色与待检测件的颜色相同，可以实现pcb板的颜色与检测光源的颜色之间的匹配，能够在pcb板的板面存在氧化区域时，提高背钻孔成像与板面氧化区域成像的背景色的对比度，从而提高了检测准确率，减少了检测背钻孔时候的误测情况。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
51.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
52.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。