CN113820331B - 一种三维缺陷检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维缺陷检测装置，包括：基座；第一拍摄器；第二拍摄器；第一直线模组，用于驱动第一拍摄器沿第一预定直线方向移动；第一直线模组安装在基座上；以及三维移动机构，用于分别驱动所述第二拍摄器沿第二预定直线方向、第三预定直线方向、第四预定直线方向移动；第二预定直线方向、第三预定直线方向、第四预定直线方向相互垂直，第一预定直线方向与第二预定直线方向平行，三维移动机构安装在基座上。其中，三维移动机构的数量和第二拍摄器的数量分别有多个，多个三维移动机构和多个第二拍摄器一一对应，多个第二拍摄器沿着第一拍摄器的周向均匀间隔布设。本发明可以提升芯片料条的检测效率和检测准确率，属于芯片检测的技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及芯片检测的技术领域，特别是涉及一种三维缺陷检测装置。
背景技术
在芯片料条的生产过程中，需要在封装前后对芯片料条上的金线、DI E、焊点等进行检测，以及时检测出芯片料条是否存在制造缺陷。对尚未模封的芯片料条上的芯片金线检测主要涉及：金线缺失检测、金线弯曲高度检测、多余金线检测、短路检测、断路检测和芯片胶量、蹦塌、裂痕、杂质检测等多项内容。目前主要检测方式是依靠人眼或单个视觉相机进行多次多角度逐项，多次筛检。因此，上述检测方式工作效率较低，同时，不同的检测项目需不同的人员或设备多次检测。芯片料条属于高精密产品，多次反复检测易对料条及芯片造成损伤及额外风险。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种三维缺陷检测装置，本发明可以多角度同时对芯片料条进行的缺陷检测，提升检测芯片料条的检测效率和检测准确率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种三维缺陷检测装置，包括：
基座；
第一拍摄器，用于拍摄放置在预定平面内的待检测物品；
第二拍摄器，用于拍摄放置在预定平面内的待检测物品；
第一直线模组，用于驱动所述第一拍摄器沿第一预定直线方向移动；所述第一直线模组安装在所述基座上；以及
三维移动机构，用于分别驱动所述第二拍摄器沿第二预定直线方向、第三预定直线方向，以及第四预定直线方向移动；所述第二预定直线方向、所述第三预定直线方向、所述第四预定直线方向相互垂直，所述第一预定直线方向与所述第二预定直线方向平行，所述三维移动机构安装在所述基座上；
其中，所述三维移动机构的数量和所述第二拍摄器的数量分别有多个，多个所述三维移动机构和多个所述第二拍摄器一一对应，多个所述第二拍摄器沿着所述第一拍摄器的周向均匀间隔布设。
进一步的是，所述第一拍摄器包括第一相机、安装在所述第一相机上的第一远心镜头，以及安装在所述第一远心镜头上的第一同轴光源；所述第一远心镜头上开设有第一螺纹接口，所述第一同轴光源具有第一外螺纹管，所述第一同轴光源通过所述第一外螺纹管和所述第一螺纹接口的配合与所述第一远心镜头螺纹连接。
进一步的是，各所述第二拍摄器均包括第二相机、安装在所述第二相机上的第二远心镜头，以及安装在所述第二远心镜头上的第二同轴光源；所述第二远心镜头上开设有第二螺纹接口，所述第二同轴光源具有第二外螺纹管，所述第二同轴光源通过所述第二外螺纹管和所述第二螺纹接口的配合与所述第二远心镜头螺纹连接。
进一步的是，所述第一远心镜头具有垂直于所述预定平面的第一光传播路径；
各所述第二远心镜头分别具有垂直于所述预定平面的第二光传播路径；各所述第二远心镜头上分别安装有反射棱镜；所述预定平面与所述反射棱镜之间具有与所述第二光传播路径相接的第三光传播路径，所述反射棱镜具有用于将沿所述第三光传播路径传播的光线反射至所述第二光传播路径的反光平面；所述反光平面与所述预定平面之间呈第一预定夹角，所述第一预定夹角大于45°且小于90°，所述第三光传播路径与所述预定平面之间呈第二预定夹角，所述第二预定夹角大于0°且小于90°。
进一步的是，所述第一预定夹角为55°，所述第二预定夹角为20°。
进一步的是，三维缺陷检测装置还包括安装在所述基座上的定位座、安装在所述定位座上的照明器。
进一步的是，所述照明器包括滑动件、均安装在所述滑动件上的多个条形光源；多个所述条形光源和多个所述第二拍摄器一一对应；
所述滑动件滑动式安装在所述定位座上并沿平行于所述第一预定直线方向的第五预定直线方向滑动，所述滑动件具有用于所述第一拍摄器穿过的第一通孔，所述第一通孔沿所述第一预定直线方向贯穿所述滑动件；
各所述条形光源分别转动式安装在所述滑动件上，各所述条形光源的转动轴线分别垂直于所述第一预定直线方向，多个所述条形光源沿着所述第一拍摄器的周向均匀间隔布设，各所述条形光源分别具有与其转动轴线平行的第一发光面。
进一步的是，所述照明器还包括环形架；所述环形架滑动式安装在所述定位座上并沿所述第五预定直线方向滑动，所述环形架具有用于所述第一拍摄器穿过的第二通孔，所述第二通孔沿所述第一预定直线方向贯穿环形架，所述环形架上安装有环形光源。
进一步的是，三维缺陷检测装置还包括第一支架；所述第一直线模组与所述第一支架传动连接，所述第一拍摄器安装在所述第一支架上。
进一步的是，三维缺陷检测装置还包括多个第二支架；多个所述第二支架与多个所述第二拍摄器一一对应；
各所述三维移动机构分别包括安装在所述基座上的第二直线模组、与所述第二直线模组传动连接的第三直线模组，以及与所述第三直线模组传动连接的第四直线模组；所述第四直线模组与所述第二支架传动连接。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：本发明可以利用第一拍摄器和第二拍摄器同时对芯片料条进行不同角度的缺陷检测，提升检测芯片料条的检测效率和检测准确率。第一拍摄器和第二拍摄器可以对芯片料条不同地方进行拍摄检测，也可以对芯片料条相同的地方进行多视角拍照拍摄检测，最后通过算法合成算出检测结果。
附图说明
图1是三维缺陷检测装置的结构示意图。
图2是三维缺陷检测装置的主视图。
图3是第一直线模组、第一拍摄器的结构示意图。
图4是三维移动机构、第二拍摄器的结构示意图。
图5是基座、第一拍摄器、第一直线模组、定位座、照明器的结构示意图。
图6是照明器的主视图。
图中，1为基座，2为第一拍摄器，3为第二拍摄器，4为第一直线模组，5为三维移动机构，6为定位座，7为照明器，8为第一支架，9为第二支架，100为预定平面，200为芯片料条；
21为第一相机，22为第一远心镜头，23为第一同轴光源，24为第一光传播路径，31为第二相机，32为第二远心镜头，33为第二同轴光源，34为第二光传播路径，35为第三光传播路径，36为反射棱镜，37为反光平面，38为镜筒，41为滑块，42为导轨，43为电机，44为固定座，51为第二直线模组，52为第三直线模组，53为第四直线模组，61为导杆，71为滑动件，72为条形光源，73为第一通孔，74为第一发光面，75为环形架，76为第二通孔，77为环形光源，78为灯珠。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“连通”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在发明的描述中，需要理解的是，发明中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离发明范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
为叙述方便，除另有说明外，下文所说的上下方向与图2本身的上下方向一致，下文所说的左右方向与图2本身的左右方向一致，下文所说的前后方向与图2本身的投影方向一致。
如图1至图6所示，本实施例提供一种三维缺陷检测装置，包括：
基座1；基座1可以固定设置，也可以安装在其他设备的机械手的执行机构上。
第一拍摄器2，用于拍摄放置在预定平面100内的待检测物品；第二拍摄器3，用于拍摄放置在预定平面100内的待检测物品；预定平面100为大理石的上平面，待检测物品为芯片料条200，芯片料条200放置在大理石的上平面上。
第一直线模组4，用于驱动第一拍摄器2沿第一预定直线方向移动；第一预定直线方向为竖直方向，第一拍摄器2在第一直线模组4的驱动下上下移动。第一直线模组4安装在基座1上。
三维移动机构5，三维移动机构5可以驱动第二拍摄器3在三维空间内移动，三维移动机构5分别驱动第二拍摄器3沿第二预定直线方向、第三预定直线方向、第四预定直线方向移动；第二预定直线方向、第三预定直线方向、第四预定直线方向相互垂直，第一预定直线方向与第二预定直线方向平行且第一预定直线方向与第二预定直线方向均为竖直方向。三维移动机构5安装在基座1上；第三预定直线方向、第四预定直线方向均为水平方向，第三预定直线方向与第四预定直线方向垂直。
其中，基座1的上设有从上往下贯穿基座1的安装孔，第一拍摄器2和第二拍摄器3均可以通过安装孔在基座1上下穿梭。三维移动机构5的数量和第二拍摄器3的数量均有多个，多个三维移动机构5和多个第二拍摄器3一一对应，多个第二拍摄器3沿着第一拍摄器2的周向均匀间隔布设。优选的，本实施中，三维移动机构5的数量和第二拍摄器3的数量均有四个，基座1上表面的前后左右方向各安装有一个三维移动机构5，第二拍摄器3位于基座1的下方并穿过安装孔安装在三维移动机构5上，第一直线模组4安装在基座1的上表面并位于基座1的中央区域。四个三维移动机构5分别位于第一直线模组4的前后左右方向，四个第二拍摄器3分别位于拍摄器的前后左右方向，第一拍摄器2位于基座1的下方并穿过安装孔安装在第一直线模组4上。本发明通过第一拍摄器2和多个第二拍摄器3，多视角拍摄芯片料条200的垂直俯视图和倾斜角度图像，从而对芯片料条200进行2D或者3D缺陷检测，或完成复合多项目同时检测。第一拍摄器2和多个第二拍摄器3组合视觉系统获取芯片料条200、金线等实况信息，通过计算机软件算法及自主学习能力使芯片料条200多角度、多类别缺陷检测一次自动完成识别，判定，最后通过算法合成进行3D检测并输出检测结果。三维缺陷检测装置可以将芯片料条200一次完成多角度的视觉检测，极大提高芯片料条200检测的效率和准确性。
具体的，在一个实施例中，第一直线模组4包括滑块41、导轨42、电机43、固定座44、丝杆；固定座44固定在基座1上，电机43安装在固定座44上，丝杆转动式安装在固定座44上并与电机43传动连接，导轨42竖直设置，滑块41上下滑动式安装在导轨42上，滑块41设有螺纹孔并通过螺纹孔与丝杆螺纹连接。电机43可以替换成马达等其他驱动器。
具体的，在一个实施例中，第一拍摄器2包括第一相机21、安装在第一相机21上的第一远心镜头22，以及安装在第一远心镜头22上的第一同轴光源23；第一远心镜头22上开设有第一螺纹接口，第一同轴光源23具有第一外螺纹管，第一同轴光源23通过第一外螺纹管和第一螺纹接口配合与第一远心镜头22螺纹连接。第一相机21为视觉相机，第一远心镜头22与第一相机21螺纹连接。第一远心镜头22在拍摄时可对第一相机21进行补光。拍摄过程中需要第一相机21自动对焦或微调时，第一直线模组4带动第一远心镜头22上下移动进行自动对焦或微调。
具体的，在一个实施例中，各第二拍摄器3均包括第二相机31、安装在第二相机31上的第二远心镜头32，以及安装在第二远心镜头32上的第二同轴光源33；第二远心镜头32上开设有第二螺纹接口，第二同轴光源33具有第二外螺纹管，第二同轴光源33通过第二外螺纹管和第二螺纹接口配合与第二远心镜头32螺纹连接。第二相机31为视觉相机，第二远心镜头32与第二相机31螺纹连接。第二远心镜头32在拍摄时可对第二相机31进行补光。拍摄过程中第二相机31需要自动对焦或微调时，三维移动机构5带动第一远心镜头22上下移动进行自动对焦或微调，第二相机31也可以通过三维移动机构5前后左右移动改变拍摄位置。
具体的，在一个实施例中，第一远心镜头22具有垂直于预定平面100的第一光传播路径24；第一光传播路径24为空间内的一条垂直于预定平面100的直线路径，第一光传播路径24可以理解为第一远心镜头22和第一相机21的进光方向或者拍摄的方向。本实施例中，第一远心镜头22和第一相机21垂直于预定平面100上的芯片料条200进行拍摄。
各第二远心镜头32均具有垂直于预定平面100的第二光传播路径34；第二光传播路径34为空间内的一条垂直于预定平面100的直线路径。各第二远心镜头32的下端均安装有镜筒38，镜筒38的圆周侧面设有进光口。各第二远心镜头32上的镜筒38内均安装有反射棱镜36。预定平面100与反射棱镜36之间具有与第二光传播路径34连接的第三光传播路径35。反射棱镜36具有用于将沿第三光传播路径35传播的光线反射至第二光传播路径34上的反光平面37；预定平面100的芯片料条200的光线和图像沿着第三光传播路径35穿过进光口到达反射棱镜36的反光平面37上，再经过反光平面37的反射使得光线和图像沿着第二光传播路径34传达到第二远心镜头32和第二相机31。反光平面37与预定平面100之间呈第一预定夹角A，第一预定夹角A大于45°且小于90°，第三光传播路径35与预定平面100之间呈第二预定夹角B，第二预定夹角B大于0°且小于90°。
具体的，在一个实施例中，B＝2A-90°。
具体的，在一个实施例中，第一预定夹角A为55°，第二预定夹角B为20°。第一相机21为俯视芯片全景；四个第二相机31分别对芯片料条200前、后、左、右四侧以20-30度的角度进行局部拍摄，实现对芯片料条200封装基面进行一次性全覆盖拍摄。
具体的，在一个实施例中，三维缺陷检测装置还包括安装在基座1上的定位座6、安装在定位座6上的照明器7。照明器7通过定位座6安装在基座1的下方。
具体的，在一个实施例中，照明器7包括滑动件71、均安装在滑动件71上的多个条形光源72；多个条形光源72和多个第二拍摄器3一一对应；定位座6为四条间隔设置的导杆61。
滑动件71滑动式安装在定位座6上并沿平行于第一预定直线方向的第五预定直线方向滑动，第五预定直线方向为竖直方向。滑动件71具有用于第一拍摄器2穿过的第一通孔73，第一通孔73沿从上往下贯穿滑动件71，避免滑动件71干涉第一拍摄器2上下移动。滑动件71为方形，滑动件71的四个顶点分别上下滑动式安装在其中一个导杆61上，第一通孔73为方形孔。
各条形光源72均转动式安装在滑动件71上，各条形光源72的转动轴线均垂直于第一预定直线方向，转动轴线水平设置。各条形光源72沿着第一拍摄器2的周向均匀间隔布设，各条形光源72均具有与其转动轴线平行的第一发光面74。第一发光面74朝下设置，第一发光面74与滑动件71的竖直方向的中心线的角度为C，C的调节范围为25°-75°。优选的，本实施例中，C为55°。条形光源72分别对应四个方向的第二相机31，条形光源72以低角度入射角对各第二相机31进行补光。
具体的，在一个实施例中，照明器7还包括位于滑动件71下方的环形架75；环形架75和滑动件71均位于四条导杆61围合形成的区域内。环形架75滑动式安装在定位座6上并沿第五预定直线方向滑动，环形架75具有用于第一拍摄器2穿过的第二通孔76，第二通孔76为圆孔且第二通孔76沿第一预定直线方向贯穿环形架75，环形架75的外圆周侧面同时上下滑动式安装在四个导杆61上。第二通孔76的轴线与滑动件71的竖直方向的中心线重合。环形架75上安装有环形光源77，环形光源77包括环状的灯带和沿着灯带布设的若干灯珠78。
环形光源77从上往下布设有多个，各角度的第二相机31配合条形光源72和多层布置的环形光源77，实时拍摄高清图像，一次拍摄可同时检出芯片各处多种缺陷。
具体的，在一个实施例中，灯珠78倾斜设置，灯珠78安装在灯带的内侧面，内侧面与第二通孔76的轴线之间的夹角为D，D为20°-60°，提高灯珠78的聚光效果。
具体的，多层环形光源77以低角度入射角对各相机进行补光。同时多层环形光源77也可由光源控制系统根据第二相机31实际需求实现单独控制开关、常亮或爆闪、颜色波长控制等功能。
具体的，在一个实施例中，保护套筒；保护套筒固定在基座1的下表面，第一拍摄器2、第二拍摄器3、照明器7均位于保护套筒内，保护套筒有效保护第一拍摄器2、第二拍摄器3、照明器7。
具体的，在一个实施例中，三维缺陷检测装置还包括第一支架8；第一直线模组4与第一支架8传动连接，第一拍摄器2安装在第一支架8上。第一支架8安装在滑块41上。
具体的，在一个实施例中，三维缺陷检测装置还包括多个第二支架9；多个第二支架9与多个第二拍摄器3一一对应；
各三维移动机构5均包括安装在基座1上的第二直线模组51、与第二直线模组51传动连接的第三直线模组52，以及与第三直线模组52传动连接的第四直线模组53；第四直线模组53与第二支架9传动连接。第二直线模组51驱动第三直线模组52在第三预定直线方向水平移动，第三直线模组52驱动第四直线模组53在第四预定直线方向水平移动，第四直线模组53驱动第二支架9在第二预定直线方向上下移动。
具体的，在一个实施例中，第二直线模组51、第三直线模组52、第四直线模组53与第一直线模组4的结构相同。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种三维缺陷检测装置，其特征在于：包括：
基座；
第一拍摄器，用于拍摄放置在预定平面内的待检测物品；
第二拍摄器，用于拍摄放置在预定平面内的待检测物品；
第一直线模组，用于驱动所述第一拍摄器沿第一预定直线方向移动；所述第一直线模组安装在所述基座上；以及
三维移动机构，用于分别驱动所述第二拍摄器沿第二预定直线方向、第三预定直线方向，以及第四预定直线方向移动；所述第二预定直线方向、所述第三预定直线方向、所述第四预定直线方向相互垂直，所述第一预定直线方向与所述第二预定直线方向平行，所述三维移动机构安装在所述基座上；
其中，所述三维移动机构的数量和所述第二拍摄器的数量分别有多个，多个所述三维移动机构和多个所述第二拍摄器一一对应，多个所述第二拍摄器沿着所述第一拍摄器的周向均匀间隔布设；各所述第二拍摄器均包括第二相机、安装在所述第二相机上的第二远心镜头，以及安装在所述第二远心镜头上的第二同轴光源；所述第二远心镜头上开设有第二螺纹接口，所述第二同轴光源具有第二外螺纹管，所述第二同轴光源通过所述第二外螺纹管和所述第二螺纹接口的配合与所述第二远心镜头螺纹连接，各所述第二远心镜头分别具有垂直于所述预定平面的第二光传播路径；各所述第二远心镜头上分别安装有反射棱镜；所述预定平面与所述反射棱镜之间具有与所述第二光传播路径相接的第三光传播路径，所述反射棱镜具有用于将沿所述第三光传播路径传播的光线反射至所述第二光传播路径的反光平面；所述反光平面与所述预定平面之间呈第一预定夹角A，所述第一预定夹角A大于45°且小于90°，所述第三光传播路径与所述预定平面之间呈第二预定夹角B，所述第二预定夹角B大于0°且小于90°，其中A、B满足：B＝2A-90°；
还包括安装在所述基座上的定位座、安装在所述定位座上的照明器；
所述照明器包括滑动件、均安装在所述滑动件上的多个条形光源；多个所述条形光源和多个所述第二拍摄器一一对应；
所述滑动件滑动式安装在所述定位座上并沿平行于所述第一预定直线方向的第五预定直线方向滑动，所述滑动件具有用于所述第一拍摄器穿过的第一通孔，所述第一通孔沿所述第一预定直线方向贯穿所述滑动件；
各所述条形光源分别转动式安装在所述滑动件上，各所述条形光源的转动轴线分别垂直于所述第一预定直线方向，多个所述条形光源沿着所述第一拍摄器的周向均匀间隔布设，各所述条形光源分别具有与其转动轴线平行的第一发光面；
所述第一发光面朝下设置，所述第一发光面与滑动件的竖直方向的中心线的角度为C，C的调节范围为25°-75°。
2.根据权利要求1所述的一种三维缺陷检测装置，其特征在于：所述第一拍摄器包括第一相机、安装在所述第一相机上的第一远心镜头，以及安装在所述第一远心镜头上的第一同轴光源；所述第一远心镜头上开设有第一螺纹接口，所述第一同轴光源具有第一外螺纹管，所述第一同轴光源通过所述第一外螺纹管和所述第一螺纹接口的配合与所述第一远心镜头螺纹连接。
3.根据权利要求2所述的一种三维缺陷检测装置，其特征在于：所述第一远心镜头具有垂直于所述预定平面的第一光传播路径。
4.根据权利要求1所述的一种三维缺陷检测装置，其特征在于：所述第一预定夹角为55°，所述第二预定夹角为20°。
5.根据权利要求1所述的一种三维缺陷检测装置，其特征在于：所述照明器还包括环形架；所述环形架滑动式安装在所述定位座上并沿所述第五预定直线方向滑动，所述环形架具有用于所述第一拍摄器穿过的第二通孔，所述第二通孔沿所述第一预定直线方向贯穿环形架，所述环形架上安装有环形光源。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种三维缺陷检测装置，其特征在于：还包括第一支架；所述第一直线模组与所述第一支架传动连接，所述第一拍摄器安装在所述第一支架上。
7.根据权利要求1所述的一种三维缺陷检测装置，其特征在于：还包括多个第二支架；多个所述第二支架与多个所述第二拍摄器一一对应；
各所述三维移动机构分别包括安装在所述基座上的第二直线模组、与所述第二直线模组传动连接的第三直线模组，以及与所述第三直线模组传动连接的第四直线模组；所述第四直线模组与所述第二支架传动连接。
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