一种快速自动化光学检测系统的制作方法

本实用新型涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种快速自动化光学检测系统。

背景技术：

在工业系统进入自动化、智能化的发展时期，人们对工业产品的表面缺陷检测、尺度测量要求越来越高，同时因为人力成本的增加，对自动化检测的需求也越来越迫切。特别是对高精度型的产品，比如显示面板，fpc排线，芯片等，其在生产制造过程中，既要满足检测速度和精度的要求，同时也要考虑人工成本和自动化成本，对在线自动化检测设备的需求越来越迫切。

目前用于高精度产品常用的检测方法为：(1)超声波检测；通过超声波和被检测物相互作用，对被检测物进行微观检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征。这种方法对材质的有特定要求，对具有复杂形状或者不规则外形的被检测物检测较为困难。由于分辨率受到其波长的硬件限制，超声波检测的空间分辨率都在百微米量级。(2)磁粉探伤检测。这种方法为接触式检测，利用磁粉在缺陷附近堆积以检测铁磁材料表面处缺陷的方法，该技术可实现0.1毫米精度的检测，对钢铁材料或工件表面缺陷裂纹的检验有效，但其仅适用于铁磁材料，同时剩磁可能对备检测物表面产生一定的影响。(3)渗透检测。这种方法利用毛细现象检查材料表面缺陷，同样属于接触时检测方法，具有一定的局限性。(4)视觉检测；通过机器视觉产品，搭配一定的光源系统，采集被检测物的图像信息，并将图像信息传输到图像处理软件中进行处理。视觉检测方法具有其他检测方法所不具备的优点：(a)能够实现非接触式测量，减小在检测过程中出现的对被检测物损伤的可能；(b)可适应性强。对不同的被检测物选取合适的光源系统和图像采集系统，均可实现良好的检测效果；(c)稳定性强。相比人工检测等传统的检测方式，视觉检测具有很强的稳定性，在硬件条件一定的情况下，可以实现高强度连续检测。

虽然视觉检测具有较强的性能，但是针对于精度要求高的产品检测，仍存有一些问题挑战；其中，检测速度慢为其中一个问题，当前高精度aoi检测系统由于需要搭载高精度图像采集系统，图像采集速度较慢，同时单次采集到的被检测物体的物理尺寸较小，导致整个系统的检测速度慢。同时由于aoi系统使用的是固定路径扫描成像，对工件定位要求十分严格，并且定位工件本身就是一个十分耗时的过程。

名词解释：

aoi：automatedopticalinspection，自动光学检测。

fpc:flexibleprintedcircuit，柔性电路板。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种能够快速进行自动化光学检测系统。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种快速自动化光学检测系统，包括处理器、运动平台、第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置，所述处理器分别与运动平台、第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置连接，所述运动平台用于控制第一图像采集装置和第二图像采集装置一起移动。

进一步，所述运动平台包括x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构，所述处理器分别与x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构连接。

进一步，所述第一图像采集装置包括第一镜头、第一工业相机和第一光源，所述第一工业相机与处理器连接。

进一步，所述第二图像采集装置包括第二镜头、第二工业相机和第二光源。

进一步，所述第二工业相机采用高分辨率的工业相机。

本实用新型的有益效果是：一种快速自动化光学检测系统，包括处理器、运动平台、第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置，所述处理器分别与运动平台、第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置连接，所述运动平台用于控制第一图像采集装置和第二图像采集装置一起移动。本实用新型通过第一图像采集装置采集局部图像，以及通过第三图像采集装置采集全局图像，通过局部图像和全局图像进行快速定位，以及规划路径，避免传统的固定检测路径，极大地提高了光学检测的效率。

附图说明

图1是本实用新型一种快速自动化光学检测系统的结构框图；

图2是具体实施方式中运动平台的机构示意图；

图3是具体实施方式中第一图像采集装置和第三图像采集装置的工作示意图；

图4是图3中第三图像采集装置采集的全局图像的示意图；

图5是图3中第一图像采集装置采集的局部图像的示意图；

图6是具体实施方式中第一图像采集装置和第二图像采集装置的工作示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种快速自动化光学检测系统，包括处理器、运动平台、第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置，所述处理器分别与运动平台、第一图像采集装置、第二图像采集装置和第三图像采集装置连接，所述运动平台用于控制第一图像采集装置和第二图像采集装置一起移动。

当待检测工件5需要被检测时，将待检测工件5放置第二图像采集装置2下，参照图2，所述第一图像采集装置1和第二图像采集装置2均安装在运动平台4上，随着运动平台4的运动一起移动位置。所述第一图像采集装置1对待检测工件5做局域成像，即只采集待检测工件5的局部图像，所述第三图像采集装置3用于对待检测工件5整体成像，即采集待检测工件5的全局图像，所述第三图像采集装置3位置为固定位置。其中，所述第一图像采集装置1和第三图像采集装置3可以采用普通的工业相机来实现，也可以采用高分辨率的工业相机来实现。所述第二图像采集装置2用于采集待检测工件5的图像信息，所述图像信息可用于光学检测。

由于现有的光学检测技术中，对待测工件进行图像采集前，需要对待测工件进行定位，再采用固定地路径对待测工件进行扫描成像，由于路径是预设固定的，无法灵活地变动，所以需要对整个待测工件进行连续地扫描，并获得整个待测工件扫描图像，其实在现有的检测当中，并无需对待测工件进行整体的扫描，因此需要耗费过多的时间进行图像扫描，严重的影响了检测的效率。

因此，本实施例提出一种灵活扫描的系统，参照图3，本系统由第三图像采集装置3采集全局图像6，以及由第一图像采集装置1采集局部图像7，将局部图像7匹配至全局图像6，能够快速地获取到当前的位置信息，完成定位工作；其中，图4为待检测工件5的全局图像6，图5为待检测工件5的局部图像7。根据当前的位置信息能够预测下一步坐标位置，因此，在第二图像采集装置2采集完当前位置的图像信息时，能够快速地移动下一步坐标位置，而不是采用现有的一边移动一边缓慢采集图像信息的方式。并且本系统能够根据设计，灵活地变动检测路径，并获取相应的图像信息，而不需要对整个系统全盘的扫描成像，做到有的放矢，极大地提高了检测的效率，间接地降低了生产的成本，可广泛地应用于自动化光学检测场景中。

系统在初次进行检测时，需要进行视觉标定工作，该视觉标定工作可根据单次图像可采集到的物理尺寸信息进行规划，并且规划图像采集的频率，所述的这些技术可采用现有的技术来实现即可。

进一步作为优选的实施方式，所述运动平台包括x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构，所述处理器分别与x轴移动机构、y轴移动机构和z轴移动机构连接。

由于高精度的aoi测量精度要求都在微米量级，其光学镜头的分辨率也相应在微米量级。所以受到当前工业相机成像面大小和光学镜头加工的限制，用于高精度拍照的远心镜头的成像景深都比较小。这就导致工业相机拍照过程中，对焦要求准确。即使微小的偏差都会导致成像模糊，最终导致检测算法失效。现在的技术中，在对待检测工件进行扫描成像时，主要是改变x轴和y轴的位置，当出现成像模糊时，则无法有效地做出解决措施，极大地影响的检测精度。

所述运动平台为三个方向的运动控制平台，通过z轴移动机构来调整第二图像采集装置与待检测工件的高度，以此来实现自动对焦，极大地提高了检测精度。

参照图6，进一步作为优选的实施方式，所述第一图像采集装置包括第一镜头、第一工业相机和第一光源，所述第一工业相机与处理器连接。

参照图6进一步作为优选的实施方式，所述第二图像采集装置包括第二镜头、第二工业相机和第二光源。

进一步作为优选的实施方式，所述第二工业相机采用高分辨率的工业相机。

参照图6，第一图像采集装置包括第一镜头9、第一工业相机10和第一光源8，所述第二图像采集装置包括第二镜头4、第二工业相机5和第二光源3。

所述第一图像采集装置和第二图像采集装置均设置在z轴移动机构12上。通过第二镜头4、第二工业相机5和第二光源3组成的高精度图像采集系统，待检测工件1的反射光线经过第二镜头的主光轴2，可以实现微米级精度的对待检测工件1进行图像采集，并通过处理器进行算法处理得到被检测工件的缺陷、尺寸等信息。由第一镜头9、第一工业相机10和第一光源8组成的普通图像采集系统，待检测工件1的反射光线经过第一镜头的主光轴7，可以采集到一定精度的图像，通过处理器将图像信息转换为位置信息，并通过算法进行预测下一时刻图像采集的位置。第一图像采集装置采集到当前的局部图像作为反馈信息，用于调整第二图像采集装置的位置，由此实现闭环反馈，提高位置移动的精准度，间接提高检测的精准度。其中，通过配置光源，更有利于第二图像采集装置对焦和获取图像信息。

综上所述，本实用新型的一种快速自动化光学检测系统相对于现有技术，具有如下有益效果：

(1)、对于工业在线检测，产品来料多为随意摆放，即使通过一定的定位夹具进行定位，定位精度也不会很高。而对于高精度工业在线检测，比如fpc排线中线路的缺陷检测，玻璃边界缺陷检测，检测过程中都需要按照一定的路径扫描成像，从而实现目标的整体检测。另外，固定路径检测导致系统对于一些特殊应用场景，通常采用人工配合显微镜的方法，由于人工的判断，效率低，误差大。本实用新型利用全局图像和局域图像相结合，实现快速定位，并对相机运动路径进行预测，从而实现高速自动路径规划。并且通过闭环反馈对轨迹的优化，从而避免工件的定位难度，极大地提高检测的效率和质量，很好地满足了快速检测和高精度检测的要求。

(2)、由于受到镜头设计的限制，高精度成像远心镜头的景深很小，因此成像距离的控制十分关键。本实用新型通过当前图像特征的分析对相机与待测目标的距离实现快速调整，弥补了景深不足的问题。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。