本發(fā)明涉及波峰焊設(shè)備的爐前檢查領(lǐng)域，利用圖像采集及處理來(lái)分析在進(jìn)入波峰焊設(shè)備前的線路板上直插器件是否存在欠品，涉及一種工業(yè)用的機(jī)器視覺(jué)拍照設(shè)備及方法。

背景技術(shù)：

隨著電子元器件的日益微型化以及PCB板的高度集成化，人工目測(cè)的傳統(tǒng)方法已經(jīng)完全不能夠滿(mǎn)足對(duì)現(xiàn)代產(chǎn)品質(zhì)量近乎苛刻的高合格率要求。人工離線檢測(cè)是分期分批進(jìn)行的，為期一天或幾天不等，主要由產(chǎn)品的批量大小來(lái)決定。由于離線檢測(cè)方法具有“事后”效應(yīng)，所以不能實(shí)現(xiàn)在生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)檢測(cè)與報(bào)警，使得產(chǎn)品缺陷未能得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)和糾正，造成生產(chǎn)資料的浪費(fèi)。不僅如此，離線檢測(cè)方法對(duì)人的依賴(lài)程度較大，檢測(cè)準(zhǔn)確度與檢測(cè)人員的工作習(xí)慣、經(jīng)驗(yàn)和疲勞程度等因素有關(guān)，誤檢和漏檢的情況時(shí)有發(fā)生，產(chǎn)品的可靠性不高。生理學(xué)和心理學(xué)研究還發(fā)現(xiàn)一個(gè)事實(shí)：盡管目視檢查人員僅僅重復(fù)進(jìn)行著某種特殊的和單一的檢驗(yàn)活動(dòng)，其最大效率也不會(huì)超過(guò)85％。心理疲勞和視覺(jué)疲勞是引起這個(gè)事實(shí)的主要原因，因?yàn)槿嗽陂L(zhǎng)時(shí)間單一的工作環(huán)境中難以保證高度集中的注意力，而電子產(chǎn)品尺寸小而密度大、長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的檢測(cè)任務(wù)以及不同環(huán)境下的光線與顏色的差別都是引起心理疲勞和視覺(jué)疲勞的不可忽略的因素。這就意味著除了經(jīng)過(guò)了有效檢測(cè)85％的產(chǎn)品之外，還有15％的產(chǎn)品的檢測(cè)并不一定準(zhǔn)確無(wú)誤，有可能仍然存在著產(chǎn)品缺陷。因此，必須用一種有效的檢測(cè)手段來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測(cè)方法，才能達(dá)到現(xiàn)代生產(chǎn)過(guò)程中既保證質(zhì)量又提高效率的目的。

近年來(lái)光學(xué)測(cè)試法越來(lái)越受到重視。自動(dòng)光學(xué)檢查系統(tǒng)(Automatic Optical Inspection System，簡(jiǎn)稱(chēng)AOpeitao)的核心是一套CCD攝像系統(tǒng)、交流伺服控制工作臺(tái)及圖像處理系統(tǒng)。在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先將需要檢測(cè)的印刷電路板置于AOI系統(tǒng)的工作臺(tái)上，經(jīng)過(guò)定位，調(diào)出需要檢測(cè)產(chǎn)品的檢測(cè)程序，工作臺(tái)將線路板送到鏡頭下面，鏡頭捕捉到線路板的圖像后，處理器將會(huì)在工作臺(tái)移至下一個(gè)位置時(shí)對(duì)捕捉到的圖像分析處理，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行連續(xù)處理，獲得較高的檢測(cè)速度。而為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，必須配套在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)，為檢測(cè)做好基礎(chǔ)準(zhǔn)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決電路板上器件漏插、插偏在線檢測(cè)的拍照問(wèn)題，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：

一種在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的方法，使用在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)獲取鏈條檢測(cè)區(qū)上PCB板的圖像，用LabVIEW軟件完成上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)采集的圖像通過(guò)與配置文件存儲(chǔ)的合格圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比來(lái)判斷當(dāng)前的被檢測(cè)PCB板中存在漏插、插偏的位置，通過(guò)光電形式發(fā)出警報(bào)；令光線均勻分布在PCB板的表面，通過(guò)下位機(jī)控制電路對(duì)PCB載入狀態(tài)檢測(cè)，并實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)上位機(jī)命令狀態(tài)來(lái)控制鏈條的運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)；選取兩條條形光源以將高亮光投射在被檢測(cè)的PCB板上，得到無(wú)影且均勻的打光效果，光源投射的光強(qiáng)強(qiáng)度大于設(shè)備所在場(chǎng)合的照明產(chǎn)生的光強(qiáng)強(qiáng)度；檢測(cè)對(duì)象PCB板的尺寸為200mmX200mm以上的直插件，支持器件最小本體尺寸3mmX1mm，相鄰器件間距小于1mm，檢測(cè)在PCB板運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成，波峰焊典型的輸送速度是100cm/min，所選取的工業(yè)相機(jī)有外部觸發(fā)拍照的功能，并擁有15幀/秒以上的幀速；所述在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)，其特征在于，安裝在波峰焊爐前，該系統(tǒng)包括鏈條、光電檢測(cè)模塊、鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)控制模塊、微處理器、可調(diào)節(jié)光源和攝像機(jī)、工業(yè)PC；所述微控制器分別連接聲光報(bào)警模塊、鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)控制模塊、光電檢測(cè)模塊、可調(diào)節(jié)光源和工業(yè)PC，所述工業(yè)PC還連接工業(yè)相機(jī)；所述用于檢測(cè)PCB板進(jìn)入檢測(cè)區(qū)的光電檢測(cè)模塊，其位于鏈條的檢測(cè)區(qū)上方，光電檢測(cè)模塊檢測(cè)到有PCB板進(jìn)入檢測(cè)區(qū)則向微控制器發(fā)出控制信號(hào)，并由微控制器將控制信號(hào)傳輸至工業(yè)PC，工業(yè)PC依據(jù)控制信號(hào)控制工業(yè)相機(jī)對(duì)檢測(cè)區(qū)內(nèi)的PCB板拍照，所述工業(yè)相機(jī)和可調(diào)節(jié)光源位于鏈條的檢測(cè)區(qū)的上方，所述鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)控制模塊接收工業(yè)PC向微處理器發(fā)出的運(yùn)轉(zhuǎn)控制信號(hào)以控制鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步的，所述在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)，還包括用于在鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)報(bào)警的聲光報(bào)警模塊。

進(jìn)一步的，所述可調(diào)節(jié)光源為條形光源。

有益效果：本發(fā)明提供的在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)PCB板檢測(cè)區(qū)的拍照，從而，為漏插、插偏的檢測(cè)提供了基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖。

具體實(shí)施方式

在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)，安裝在波峰焊爐前，該系統(tǒng)包括鏈條、光電檢測(cè)模塊、鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)控制模塊、微處理器、可調(diào)節(jié)光源和攝像機(jī)、工業(yè)PC；所述微控制器分別連接聲光報(bào)警模塊、鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)控制模塊、光電檢測(cè)模塊、可調(diào)節(jié)光源和工業(yè)PC，所述工業(yè)PC還連接工業(yè)相機(jī)；所述用于檢測(cè)PCB板進(jìn)入檢測(cè)區(qū)的光電檢測(cè)模塊，其位于鏈條的檢測(cè)區(qū)上方，光電檢測(cè)模塊檢測(cè)到有PCB板進(jìn)入檢測(cè)區(qū)則向微控制器發(fā)出控制信號(hào)，并由微控制器將控制信號(hào)傳輸至工業(yè)PC，工業(yè)PC依據(jù)控制信號(hào)控制工業(yè)相機(jī)對(duì)檢測(cè)區(qū)內(nèi)的PCB板拍照，所述工業(yè)相機(jī)和可調(diào)節(jié)光源位于鏈條的檢測(cè)區(qū)的上方，所述鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)控制模塊接收工業(yè)PC向微處理器發(fā)出的運(yùn)轉(zhuǎn)控制信號(hào)以控制鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)。所述的在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)，還包括用于在鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)報(bào)警的聲光報(bào)警模塊，所述可調(diào)節(jié)光源為條形光源。

在該實(shí)施例中，由于波峰焊設(shè)備是電路板焊接的重要設(shè)備之一，其完成了在電路板上對(duì)直插元器件的焊接。電路板貼裝加工廠中常見(jiàn)的插件過(guò)程均為人工操作或人工機(jī)器混合插件，然后人工檢查后再進(jìn)入波峰焊設(shè)備進(jìn)行焊接處理，所以此過(guò)程中常會(huì)存在人為疏忽而產(chǎn)生的直插件漏查、插偏的現(xiàn)象，即使?fàn)t后安有檢測(cè)人員檢查，依然增加了不良品流出的風(fēng)險(xiǎn)且降低了生產(chǎn)效率。目前市場(chǎng)上與其配套使用的視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備大多數(shù)為爐后檢測(cè)，即電路板通過(guò)焊接加工之后對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)的內(nèi)容包括焊接質(zhì)量、是否虛焊漏焊等。

使用上述系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一種在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的方法，使用在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的拍照系統(tǒng)獲取鏈條檢測(cè)區(qū)上PCB板的圖像，用LabVIEW軟件完成上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)采集的圖像通過(guò)與配置文件存儲(chǔ)的合格圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比來(lái)判斷當(dāng)前的被檢測(cè)PCB板中存在漏插、插偏的位置，通過(guò)光電形式發(fā)出警報(bào)；令光線均勻分布在PCB板的表面，通過(guò)下位機(jī)控制電路對(duì)PCB載入狀態(tài)檢測(cè)，并實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)上位機(jī)命令狀態(tài)來(lái)控制鏈條的運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)；選取兩條條形光源以將高亮光投射在被檢測(cè)的PCB板上，得到無(wú)影且均勻的打光效果，光源投射的光強(qiáng)強(qiáng)度大于設(shè)備所在場(chǎng)合的照明產(chǎn)生的光強(qiáng)強(qiáng)度；檢測(cè)對(duì)象PCB板的尺寸為200mmX200mm以上的直插件，支持器件最小本體尺寸3mmX1mm，相鄰器件間距小于1mm，檢測(cè)在PCB板運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成，波峰焊典型的輸送速度是100cm/min，所選取的工業(yè)相機(jī)有外部觸發(fā)拍照的功能，并擁有15幀/秒以上的幀速。

由此，上述系統(tǒng)和方法，具有在線檢測(cè)進(jìn)入波峰焊爐前的電路板上是否存在器件漏插、插偏的功能。

(1)理論意義：基于機(jī)器學(xué)習(xí)策略的數(shù)字圖像特征分類(lèi)與識(shí)別算法，充分利用數(shù)字圖像的顏色、形狀以及統(tǒng)計(jì)信息，檢測(cè)準(zhǔn)確度更高，可以檢測(cè)灰度算法無(wú)法檢測(cè)的彩色標(biāo)識(shí)的器件。

(2)應(yīng)用價(jià)值：電路板貼裝加工廠中常見(jiàn)的波峰焊線體中較少存在爐前檢測(cè)設(shè)備，一般都在爐后安排有檢查工人進(jìn)行人工檢測(cè)，若檢測(cè)出漏焊，虛焊，連焊等缺陷時(shí)則人工進(jìn)行處理，其中對(duì)漏焊器件的處理最為費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí)爐前爐后均為人工操作，所以增加了不良品的流出，影響公司聲譽(yù)同時(shí)降低了生產(chǎn)效率。課題中研發(fā)的基于機(jī)器學(xué)習(xí)策略的數(shù)字圖像特征分類(lèi)與識(shí)別裝置專(zhuān)門(mén)用在爐前，如果爐前檢測(cè)出線路板上存在漏插或插偏的情況，則控制系統(tǒng)會(huì)令運(yùn)輸鏈條停止并發(fā)出聲光報(bào)警已提示爐前插件人員進(jìn)行對(duì)應(yīng)的修整。以防患于未然的方式提升了生產(chǎn)過(guò)程的可靠性和高效率。

(3)社會(huì)價(jià)值：由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，給國(guó)內(nèi)印制電路板及貼片代工廠家?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)壓力，而且這些設(shè)備往往不適合國(guó)內(nèi)操作人員的習(xí)慣，在使用過(guò)程中不能充分利用其功能，造成了資源的極大浪費(fèi)。本課題提出的設(shè)備具有較高的性?xún)r(jià)比，在操作方面也極其符合國(guó)內(nèi)工廠人員的操作習(xí)慣，所以預(yù)計(jì)其能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)電路板行業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)相關(guān)的廠家?guī)?lái)有力的推動(dòng)作用。

實(shí)施例2：一種在線檢測(cè)電路板上器件漏插、插偏的方法，利用工業(yè)相機(jī)、鏡頭及光源完成優(yōu)質(zhì)圖像的采集，利用LabVIEW軟件完成上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)采集的圖像通過(guò)與配置文件存儲(chǔ)的合格圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、對(duì)比來(lái)判斷當(dāng)前的被檢測(cè)電路板中存在缺陷的位置，通過(guò)光電形式發(fā)出警報(bào)。本發(fā)明通過(guò)光源的充分選型和實(shí)驗(yàn)，令光線均勻分布在電路板的表面，可以通過(guò)此獲取質(zhì)量?jī)?yōu)良的圖片；通過(guò)選取高分辨率和幀速的工業(yè)相機(jī)和大視野鏡頭來(lái)盡量滿(mǎn)足各種尺寸的PCB的檢測(cè)；通過(guò)下位機(jī)控制電路完成檢測(cè)PCB載入狀態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)上位機(jī)命令狀態(tài)來(lái)準(zhǔn)確控制輸送鏈條的運(yùn)轉(zhuǎn)和產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)；基于LabVIEW平臺(tái)，利用其底層函數(shù)庫(kù)搭建出核心算法，可以編寫(xiě)結(jié)構(gòu)清晰、執(zhí)行效率高的程序，同時(shí)人機(jī)界面能滿(mǎn)足易操作性。

根據(jù)被檢測(cè)物的情況光源有條形光源、環(huán)形光源、同軸光源和背光源等多種。條形光源性?xún)r(jià)比較高，適用在金屬、玻璃等光滑表面的檢測(cè)，表面裂縫檢查。本課題中待檢測(cè)的PCB多為較大的方形結(jié)構(gòu)，所以選取兩條長(zhǎng)度合適的條形光源以一定的角度和高度將高亮光投射在被檢測(cè)的PCB上能夠得到無(wú)影且均勻的打光效果，光源投射的光強(qiáng)須明顯大于設(shè)備所在場(chǎng)合的照明產(chǎn)生的光強(qiáng)強(qiáng)度。此時(shí)相機(jī)拍攝的照片才能保證有效、可靠。

本發(fā)明所涉及的設(shè)備檢測(cè)對(duì)象為PCB尺寸為200mmX200mm上的直插件，支持器件最小本體尺寸3mmX1mm，相鄰器件間距可以小于1mm以?xún)?nèi)，所以所選相機(jī)的分辨率須能夠有效分辨出相鄰器件的各自特征。由于設(shè)備是在線式設(shè)備，即檢測(cè)是在PCB運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成的，波峰焊典型的輸送速度是100cm/min，所以所選取的相機(jī)的需要有外部觸發(fā)拍照的功能，同時(shí)擁有15幀/秒以上的幀速。

下位機(jī)電路起著承上啟下的作用，在完成檢測(cè)PCB載入狀態(tài)的同時(shí)能夠完成高效的反饋控制和可靠的實(shí)時(shí)通信。

上位機(jī)軟件主要有4個(gè)界面組成，每個(gè)界面中實(shí)現(xiàn)各自的功能?！皩?shí)時(shí)檢測(cè)”界面可以觀察當(dāng)前測(cè)量結(jié)果和已經(jīng)流動(dòng)在波峰焊中的所有板子合格情況的指示，可以顯示生產(chǎn)產(chǎn)品的總數(shù)及欠品所占比率等數(shù)據(jù)。通過(guò)“建立模板”的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)建立圖像識(shí)別模板的過(guò)程，要求此過(guò)程所需的步驟簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)。通過(guò)“歷史數(shù)據(jù)”可以查詢(xún)當(dāng)時(shí)的出現(xiàn)漏插情況時(shí)的所屬線體、操作時(shí)間及漏插數(shù)量等數(shù)據(jù)，同時(shí)存有相應(yīng)的壓縮圖片備份。

本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，任何在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)的等同構(gòu)思或者改變，均列為本發(fā)明的保護(hù)范圍。