本實用新型涉及PCB板檢測技術領域，具體地，涉及一種機器視覺圖像采集裝置。

背景技術：

于目前PCB板制造行業(yè)中，需要對PCB板質(zhì)量進行檢測，避免出現(xiàn)開路、短路、缺損、殘銅以及針孔等常見缺陷?，F(xiàn)有技術中，PCB板的質(zhì)量檢測常見方法主要有目測法及設備檢測法。其中，目測法雖然無需進行待檢測產(chǎn)品圖像采集，但由于其主要依靠人力完成待檢測產(chǎn)品的質(zhì)量檢測，檢測效率低下，難以實現(xiàn)批量化檢測，且常受到人力主觀因素影響；常見設備檢測法主要包括電測法以及機器視覺檢測法，電測法只適用于檢測開路及短路的缺陷；而視覺檢測法通常需要先進行待檢測產(chǎn)品的圖像采集，再根據(jù)采集圖像進行分析檢測，機器視覺檢測法中常用的圖像采集設備結(jié)構復雜且成本高，不能廣泛被中小型PCB板企業(yè)所接受。

有鑒于此，有必要提供一種結(jié)構簡單且成本較低的機器視覺圖像采集設備，與后續(xù)機器視覺檢測設備相配合，實現(xiàn)機器視覺自動檢測，以提高PCB板質(zhì)量檢測效率。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供一種結(jié)構簡單且成本較低的機器視覺圖像采集裝置，用于配合后續(xù)機器視覺檢測設備，提高PCB板質(zhì)量檢測效率。

本實用新型公開的一種機器視覺圖像采集裝置，其包括：

上料工位，包括：支架、Z軸頂升機構及用于承載待檢測產(chǎn)品的托板；Z軸頂升機構沿Z軸設于支架上；托板垂直設于Z軸頂升機構，Z軸頂升機構驅(qū)動托板沿Z軸運動；

正面采集工位，包括：第一固定架、第一相機及第一光源組件；第一光源組件包括：用以散光及聚光的第一外框架及設于第一外框架內(nèi)的第一發(fā)光體；第一外框架設于第一固定架，其頂部設有第一透光孔，底部設有第二透光孔；托板位于第二透光孔下方，第二透光孔的尺寸不小于待檢測產(chǎn)品的尺寸；第一相機設于第一固定架且位于第一透光孔正上方；以及

背面采集工位，包括：第二固定架、第二相機及第二光源組件；第二光源組件包括：用以散光及聚光的第二外框架及設于第二外框架內(nèi)的第二發(fā)光體；第二外框架設于第二固定架，其頂部設有第三透光孔，底部設有第四透光孔；第三透光孔的尺寸不小于待檢測產(chǎn)品的尺寸；第二相機設于第二固定架且位于第四透光孔正下方。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，上料工位還包括：位于托板與正面采集工位之間的定位機構；

定位機構包括：第一定位板以及第二定位板；

第一定位板垂直固定于托板上；

第二定位板垂直固定于托板，并與第一定位板垂直；

第一定位板、第二定位板及托板之間形成一用以放置待檢測產(chǎn)品的容置空間；容置空間位于第一外框架下方。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，上料工位還包括：兩個產(chǎn)品支撐塊；兩個產(chǎn)品支撐塊相對活動設置于托板上。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，第一外框架的頂部橫截面面積小于第一外框架的底部橫截面面積；第二外框架的頂部橫截面面積大于第二外框架的底部橫截面面積。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，第一外框架的橫剖面為方形，第一外框架的縱剖面為等腰梯形；第二外框架的橫剖面為方形，第二外框架的縱剖面為等腰梯形。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，第一外框架的橫剖面為圓形，第一外框架的縱剖面為等腰梯形；第二外框架的橫剖面為圓形，第二外框架的縱剖面為等腰梯形。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，Z軸頂升機構包括：伺服電機以及沿Z軸軸接于伺服電機輸出軸上的絲桿；伺服電機設于支架的底部，托板垂直設于絲桿上。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，上料工位還包括：光電傳感器及對射光纖；光電傳感器設于支架頂部，對射光纖設于第一定位板頂部。

根據(jù)本實用新型的一實施方式，上料工位還包括：溝槽光電傳感器；溝槽光電傳感器設于支架的其中一側(cè)。

本實用新型公開的機器視覺圖像采集裝置中，上料工位實現(xiàn)自動上料，正面采集工位通過相機拍攝位于上料工位中的待檢測產(chǎn)品的正面部位，完成待檢測產(chǎn)品的正面圖像采集后，待檢測產(chǎn)品人工或通過自動化設備如安裝有吸盤的旋轉(zhuǎn)裝置輸送到背面采集工位，背面采集工位通過相機拍攝待檢測產(chǎn)品的背面部位，完成待檢測產(chǎn)品的背面圖像采集，采集的正面圖像及背面圖像傳送至后續(xù)機器視覺檢測設備中，進行待檢測產(chǎn)品質(zhì)量分析及檢測。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中：

圖1為實施例中機器視覺圖像采集裝置的立體示意圖；

圖2為實施例中上料工位的立體結(jié)構視圖；

圖3為實施例中上料工位的俯視結(jié)構圖；

圖4為實施例中的上料工位及正面采集工位的立體結(jié)構圖；

圖5為實施例中背面采集工位的立體結(jié)構圖。

附圖標記說明：

1、上料工位；2、正面采集工位；3、背面采集工位；4、待檢測產(chǎn)品；5、安裝有吸盤的旋轉(zhuǎn)裝置；11、支架；12、Z軸頂升機構；121、伺服電機；122、絲桿；13、托板；14、定位機構；141、第一定位板；142、第二定位板；143、容置空間；15、產(chǎn)品支撐塊；16、光電傳感器；17、對射光纖；18、固定板；19、溝槽光電傳感器；21、第一固定架；22、第一相機；23、第一光源組件；231、第一外框架；232、第一透光孔；233、第二透光孔；234、第一外框架的橫剖面；235、第一外框架的縱剖面；31、第二固定架；32、第二相機；33、第二光源組件；331、第二外框架；332、第三透光孔；333、第四透光孔；334、第二外框架的橫剖面；335、第二外框架的縱剖面。

具體實施方式

以下將以圖式揭露本實用新型的多個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些實務上的細節(jié)不應用以限制本實用新型。也就是說，在本實用新型的部分實施方式中，這些實務上的細節(jié)是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結(jié)構與組件在圖式中將以簡單的示意的方式繪示之。

需要說明，本實用新型實施例中所有方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)僅用于解釋在某一特定姿態(tài)下各部件之間的相對位置關系、運動情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時，則該方向性指示也相應地隨之改變。

另外，在本實用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，并非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本實用新型，其僅僅是為了區(qū)別以相同技術用語描述的組件或操作而已，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎，當技術方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無法實現(xiàn)時應當認為這種技術方案的結(jié)合不存在，也不在本實用新型要求的保護范圍之內(nèi)。

本實用新型為有關于一種機器視覺圖像采集裝置的相關設計。第一方面，本實用新型的機器視覺圖像采集裝置非常適用于待檢測PCB板在進行檢測前的圖像采集過程中，以便與后續(xù)機器視覺檢測設備配合，實現(xiàn)待檢測產(chǎn)品批量化質(zhì)量檢測；第二方面，本實用新型的機器視覺圖像采集裝置也適用于其他類似于PCB板需要進行圖像采集及檢測的設備中。另外，本實用新型提供的機器視覺圖像采集裝置的實施方式可以與外部其他機構或工位比如安裝有吸盤的旋轉(zhuǎn)裝置及機器視覺檢測設備相結(jié)合，使得本實用新型提供的機器視覺圖像采集裝置與安裝有吸盤的旋轉(zhuǎn)裝置及機器視覺檢測設備結(jié)合成一PCB板檢測生產(chǎn)線，以下將以具體的實施方式進一步詳細說明本實用新型及其所帶來的好處。

本實施例提供一種機器視覺圖像采集裝置，請參考圖1所示，為機器視覺圖像采集裝置的立體結(jié)構示意圖。機器視覺圖像采集裝置包括：上料工位1、正面采集工位2及背面采集工位3，上料工位1用于堆疊放置待檢測產(chǎn)品4如PCB板，并帶動待檢測產(chǎn)品4沿著Z軸進行上下移動，正面采集工位2安裝于上料工位1的上方，用于采集上料工位1中堆疊的各待檢測產(chǎn)品4的正面圖像，完成正面圖像采集的待檢測產(chǎn)品4被輸送至背面采集工位3，背面采集工位3用于采集待檢測產(chǎn)品4的背面圖像，而完成正面圖像及背面圖像的采集后，采集到的圖像被傳送至后續(xù)機器視覺檢測設備，進行圖像分析，完成待檢測產(chǎn)品4的質(zhì)量分析與檢測。

繼續(xù)參考圖1、圖2及圖3，圖2為上料工位1的立體結(jié)構示意圖，圖3為上料工位1的俯視結(jié)構圖。上料工位1包括：支架11、Z軸頂升機構12及托板13；Z軸頂升機構12沿Z軸固定設置于支架11上；托板13用以承載待檢測產(chǎn)品4，托板13垂直設于Z軸頂升機構12，Z軸頂升機構12驅(qū)動托板13沿Z軸運動。為了對堆疊入托板13上的待檢測產(chǎn)品4進行限位，防止待檢測產(chǎn)品4從托板13上掉落，如圖1及2，一優(yōu)選例中，上料工位1還包括：位于托板13與正面采集工位2之間的定位機構14；定位機構14包括：第一定位板141以及第二定位板142；第一定位板141垂直固定于托板13上；第二定位板142垂直固定于托板13，并與第一定位板141垂直；第一定位板141、第二定位板142及托板13之間形成一用以放置待檢測產(chǎn)品4的容置空間143；容置空間143位于正面采集工位2正下方。為了根據(jù)待檢測產(chǎn)品4尺寸對待檢測產(chǎn)品4進行適應性支撐，實現(xiàn)各尺寸待檢測產(chǎn)品4的兼容，如圖1及2，另一優(yōu)選例中，上料工位1還包括：兩個產(chǎn)品支撐塊15；兩個產(chǎn)品支撐塊15相對活動設置于托板13上。兩個產(chǎn)品支撐塊15均呈長方體狀，二者放置于托板13上，采用兩個產(chǎn)品支撐塊15，可兼容50-300mm的板狀產(chǎn)品。其中，如圖1及2，Z軸頂升機構12包括：伺服電機121以及沿Z軸軸接于伺服電機121輸出軸上的絲桿122；伺服電機121設于支架11的底部，托板13垂直設于絲桿122上。伺服電機121連接外接電源開始轉(zhuǎn)動，絲桿122將伺服電機121的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，帶動托板13沿著Z軸上下移動，堆疊在托板13上的待檢測產(chǎn)品4同步沿著Z軸上下移動，當待檢測產(chǎn)品4向上移動至正面檢測工位下方合適距離，正面檢測工位對位于最表層的待檢測產(chǎn)品4的正面進行圖像采集，上料工位1采用1伺服電機121驅(qū)動絲桿122的運動方式，可將放置在托板13上的板類物件精確移送到設定的高度，承載能力可達100kg，重復定位精度高，響應快速靈敏。進一步地，如圖2，上料工位1還包括：光電傳感器16及對射光纖17；光電傳感器16設于支架11頂部，對射光纖17設于第一定位板141頂部，具體地，對射光纖17通過固定板18設置于第一定位板141的頂部。光電傳感器16及對射光纖17用于檢測待檢測產(chǎn)品4是否堆疊至預設的合適數(shù)量，當待檢測產(chǎn)品4堆疊到預設的合適數(shù)量，光電傳感器16與對射光纖17之間的傳感信號被待檢測產(chǎn)品4遮擋。另外，繼續(xù)參閱圖3，上料工位1還包括：溝槽光電傳感器19；溝槽光電傳感器19設于支架11的其中一側(cè)，溝槽光電傳感器19用于實時記錄待檢測產(chǎn)品4沿著Z軸向上或向下移動的實時距離。

如圖1及4所示，圖4為上料工位1與正面采集工位2的立體結(jié)構圖。正面采集工位2安裝于上料工位1的上方，用于采集上料工位1中堆疊的各待檢測產(chǎn)品4的正面圖像，完成正面圖像采集的待檢測產(chǎn)品4被輸送至背面采集工位3。

正面采集工位2，包括：第一固定架21、第一相機22及第一光源組件23；第一光源組件23包括：用以散光及聚光的第一外框架231及設于第一外框架231內(nèi)的第一發(fā)光體；第一外框架231設于第一固定架21，其頂部設有第一透光孔232，底部設有第二透光孔233；托板13位于第二透光孔233下方，第二透光孔233的尺寸不小于待檢測產(chǎn)品4的尺寸；第一相機22設于第一固定架21且位于第一透光孔232正上方。其中，第一發(fā)光體可以為LED燈，第一相機22優(yōu)選為CCD相機，第一透光孔232的俯視投影優(yōu)選位于第二透光孔233的中心位置。如此，進行待檢測產(chǎn)品4的正面圖像采集時，待檢測產(chǎn)品4堆疊于托板13上，且位于第二透光孔233的正中間位置，當?shù)谝话l(fā)光體發(fā)光，光線經(jīng)過第一外框架231向待檢測產(chǎn)品4均勻發(fā)散，照射于位于最表層的待檢測產(chǎn)品4的正面，后光線通過待檢測產(chǎn)品4的表面反射回第一外框架231內(nèi)，反射的光線經(jīng)第一外框架231均勻聚攏于位于第一外框架231頂部的第一相機22，第一相機22不僅可以將待檢測產(chǎn)品4與背景明顯分別，還能獲得高品質(zhì)、高對比度的圖像。優(yōu)選地，第一外框架231的頂部橫截面面積小于第一外框架231的底部橫截面面積；如更加優(yōu)選地，第一外框架231的橫剖面234為方形，第一外框架231的縱剖面235為等腰梯形；或，第一外框架231的橫剖面234為圓形，第一外框架231的縱剖面235為等腰梯形。其中，第一外框架231的橫剖面234是指沿著XY所在平面對第一外框架231作剖視圖所得到的截面，第一外框架231的縱剖面235是指沿著垂直XY所在平面對第一外框架231作剖視圖所得到的截面。

如圖5所示，為背面采集工位3的立體結(jié)構示意圖。背面采集工位3用于采集待檢測產(chǎn)品4的背面圖像，而完成正面圖像及背面圖像的采集后，采集到的圖像被傳送至后續(xù)機器視覺檢測設備，后續(xù)機器視覺檢測設備進行圖像分析，完成待檢測產(chǎn)品4的質(zhì)量分析與檢測。背面采集工位3，包括：第二固定架31、第二相機32及第二光源組件33；第二光源組件33包括：用以散光及聚光的第二外框架331及設于第二外框架331內(nèi)的第二發(fā)光體；第二外框架331設于第二固定架31，其頂部設有第三透光孔332，底部設有第四透光孔333；第三透光孔332的尺寸不小于待檢測產(chǎn)品4的尺寸；第二相機32設于第二固定架31且位于第四透光孔333正下方。其中，第二發(fā)光體可以為LED燈，第二相機32優(yōu)選為CCD相機，第四透光孔333的仰視投影優(yōu)選位于第三透光孔332的中心位置。如此，進行待檢測產(chǎn)品4的背面圖像采集時，待檢測產(chǎn)品4位于背面檢測工位的正上方，且位于第三透光孔332的正中間位置，當?shù)诙l(fā)光體發(fā)光，光線經(jīng)過第二外框架331向待檢測產(chǎn)品4均勻發(fā)散，照射于位于第二外框架331正上方的待檢測產(chǎn)品4的正面，后光線通過待檢測產(chǎn)品4的表面反射回第二外框架331內(nèi)，反射的光線經(jīng)第二外框架331均勻聚攏于位于第二外框架331底部的第二相機32，第二相機32不僅可以將待檢測產(chǎn)品4與背景明顯分別，還能獲得高品質(zhì)、高對比度的圖像。優(yōu)選地，第二外框架331的頂部橫截面面積大于第二外框架331的底部橫截面面積；如更加優(yōu)選地，第二外框架的橫剖面334為方形，第二外框架的縱剖面335為等腰梯形；或，第二外框架的橫剖面334為圓形，第二外框架的縱剖面335為等腰梯形。其中，第二外框架331的橫剖面334是指沿著XY所在平面對第二外框架331作剖視圖所得到的截面，第二外框架331的縱剖面335是指沿著垂直XY所在平面對第二外框架331作剖視圖所得到的截面。

本實施例中，機器視覺圖像采集裝置的具體運作方式如下：Z軸頂升機構12驅(qū)動托板13沿著Z軸向下移動至下限位置，人工或通過自動化設備將待檢測產(chǎn)品4放置于托板13、第一定位板141及第二定位板142形成的容置空間143內(nèi)，當待檢測產(chǎn)品4沿著Z軸由上至下依次堆疊至預設數(shù)量，Z軸頂升機構12驅(qū)動托板13沿Z軸上移，通過人工或安裝有吸盤的轉(zhuǎn)盤吸取頂層待檢測產(chǎn)品4，正面采集工位2開始進行正面圖像采集，Z軸頂升機構12沿Z軸下移。

正面采集工位2開始工作，第一發(fā)光體發(fā)光，光線通過第一外框架231均勻發(fā)散，透過第二透光孔233照射在位于托板13最表層的待檢測產(chǎn)品4的正面，光線再通過待檢測產(chǎn)品4反射，由第一外框架231逐漸聚攏至位于第一透光孔232正上方的第一相機22，第一相機22拍攝正面圖像，待檢測產(chǎn)品4完成正面圖像采集后，Z軸頂升機構12驅(qū)動托板13沿著Z軸下移，通過人工或安裝有吸盤的轉(zhuǎn)盤吸取待檢測產(chǎn)品4，將待檢測產(chǎn)品4移至背面采集工位3。隨后，位于表面層待檢測產(chǎn)品4之下的另一待檢測產(chǎn)品4在Z軸頂升機構12的驅(qū)動下，隨著托板13沿著Z軸向上移動，當光電傳感器16與對射光纖17之間的傳感信號被阻擋，表明位于表面層待檢測產(chǎn)品4之下的另一待檢測產(chǎn)品4移動至距離正面采集工位2下方的合適位置，正面采集工位2重復前述正面圖像采集動作。完成正面圖像采集的待檢測產(chǎn)品4被移動至背面采集工位3后，第二發(fā)光體發(fā)光，光線通過第二外框架331均勻發(fā)散，透過第三透光孔332照射在位于第二外框架331頂部的待檢測產(chǎn)品4的背面，光線再通過待檢測產(chǎn)品4反射，由第二外框架331逐漸聚攏至位于第四透光孔333正下方的第二相機32，第二相機32拍攝背面圖像，完成待檢測產(chǎn)品4的背面圖像采集。如此重復進行正面圖像采集及背面圖像采集，采集的圖像傳輸至后續(xù)機器視覺檢測設備，進行圖像分析及檢測。

綜上，本實用新型公開的機器視覺圖像采集裝置中，上料工位1實現(xiàn)自動上料，正面采集工位2通過相機拍攝位于上料工位1中的待檢測產(chǎn)品4的正面部位，完成待檢測產(chǎn)品4的正面圖像采集后，待檢測產(chǎn)品4人工或通過自動化設備如安裝有吸盤的旋轉(zhuǎn)裝置5輸送到背面采集工位3，背面采集工位3通過相機拍攝待檢測產(chǎn)品4的背面部位，完成待檢測產(chǎn)品4的背面圖像采集，采集的正面圖像及背面圖像傳送至后續(xù)機器視覺檢測設備中，進行待檢測產(chǎn)品4質(zhì)量分析及檢測，機器視覺圖像采集裝置結(jié)構簡單且制作成本低，還能與后續(xù)機器視覺檢測設備配合，實現(xiàn)待檢測產(chǎn)品4質(zhì)量的批量化檢測，提高檢測效率。

上所述僅為本實用新型的實施方式而已，并不用于限制本實用新型。對于本領域技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原理的內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本實用新型的權利要求范圍之內(nèi)。