[发明专利]用于电路板分选的五维成像系统及其成像方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及成像技术领域，特别涉及在电子电路板制造行业中利用成像技术对电路板外观质量进行自动检查分选的成像技术，即：用于电路板分选的五维成像系统及其成像方法。

背景技术

在电子电路板的制造行业中，对电路板的外观质量的检查分选是一项非常重要的工作。传统的电路板外观质量检查方法是依靠有经验的技术人员人工判断来完成的；然而，这种人工检查分选的方式较为耗时，且由于人为的主观性，在疲劳后也最容易出错；况且，随着人工成本的不断增加，人员的招聘、培训及管理等问题已经成为制约行业发展的一个瓶颈。

随着电子自动化及电子成像技术的发展，有人提出了利用二维或三维成像技术对电路板的外观进行扫描的方式，再利用计算机分析的方式来检查电路板的外观质量。这种方式与传统的人工方式相比，有了很大的进步，极大的提高了检查的速度，然而，此类设备却存在误报率高的通病，往往还需要人工对筛选出的电路板进行二次检查。

这类设备之所以误报率较高，其主要是因为这类设备都是基于二维或三维成像技术，其获取的电路板的表面信息不完整，存在较大的失真；例如：二维成像技术，无法获取电路板上的立体信息，而三维成像技术无法获取电路板上的颜色及纹理信息；因此这从根本上决定了其分选的误报率。

基于上述缺陷的存在，现有的电子电路板生产企业为了获得可接受的效果，往往需要在一条生产线上安装多台二维或三维分选机器混合使用，以达到预期的效果，然而，这却大大增加了生产成本，进一步加重了企业的负担。

发明内容

基于二维或三维成像技术在分选检查电路板时存在的诸多缺陷，本发明的目的是：提出一种用于电路板分选的五维成像系统及成像方法，将其应用于电路板的检查能够更详细的获取电路板的表面信息，得到更详细的分析和判断，从而大大降低了误报率，使电路板的分选检查真正实现无值守的自动化工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

用于电路板分选的五维成像系统，包括：

用于补充光源的照明系统，所述照明系统由灯头和为该灯头提供适配电源并调整灯头亮度的光源控制器构成，所述光源控制器通过串口与外部计算机连接；

用于感知外部光线的成像系统，所述成像系统由相机、镜头和辅助光学元件组成；以及

用于图像信息处理和高速传输数据的采集系统，所述采集系统将所述成像系统采集到的数据传输至外部计算机。

所述灯头采用白色大功率LED灯密布而成。

所述灯头上还覆盖有一层厚度为5mm的白色亚克力板，这样光照射在物体表面均匀而又柔和。

所述光源控制器采用LED光源控制器。

所述相机采用彩色线性扫描相机。

所述辅助光学元件包括两个反光镜和一个五棱镜，所述五棱镜安装在镜头正下方，所述反光镜安装在所述五棱镜的两侧。

所述相机视野范围内装还装有一光电传感器，所述光电传感器通过PLC与所述相机的外部触发端子连接，用于触发相机拍照。

所述采集系统采用一装载有多块GPU处理器的数字采集卡，从而能够实现高速数据的传输与强大的图像信息处理的功能。

用于电路板分选的五维成像系统的成像方法，包括如下步骤：

步骤S1:打开照明系统；具体步骤为外部计算机通过串口按照通讯协议向光源控制器发送亮度指令，所述光源控制器接收到亮度指令后，根据亮度指令调整给灯头的供电电压，从而调整灯头的亮度；

步骤S2:相机标定数据的获取及保存；具体包括如下步骤：

a、将标定板放置在相机下方1米以内的区域，并以不同角度拍摄若干张所述标定板的图像；

b、采用尺度不变特征变换算法从标定板图像中提取特征点；

c、采用张正友标定算法从标定板图像中获取相机的内部参数和外部参数，并求出畸变系数；所述内部参数包括像素和感光元件的尺寸；所述外部参数包括标定的目标个数及标准尺寸；

d、将标定数据保存，以供后续步骤使用；

步骤S3:进行光学成像及数据采集；具体步骤如下：

当物体进入相机视野范围，物体的不同角度的图像通过反光镜和五棱镜的反射进入相机内，同时激活光电传感器，所述光电传感器通过PLC触发相机对物体进行拍照；

相机拍照结束后，将两张同一区域不同角度的图像保存至相机板卡的缓冲区，并通过Camera Link接口激活数字采集卡进行采集，所述数字采集卡从相机板卡的缓冲区提取数据并保存至数字采集卡的缓冲区；