一种双光路缺陷检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及光学成像技术领域，尤其涉及一种双光路缺陷检测装置。


背景技术：

2.现如今，为应对工业自动化背景下的产品质量检测需求，在机器视觉检测领域中，针对高反光工件表面的划伤检测、芯片和硅晶片的破损缺陷检测、精密电子电路零部件mark点(位置识别点)定位、高速流水线工件表面条码识别、外包装激光打标字符和二维码识别等检测项目，往往使用同轴光源进行打光拍照和图像判别。
3.不同的被测工件其表面特征存在一定的差异，以往都是针对不同类型的被测工件分别设置不同的检测工位，每个检测工位相对应地布置一套检测装置，以实现不同类型被测工件的缺陷检测。这种检测方式需要针对不同类型的被测工件布置大量的检测工位及检测装置，导致检测成本居高不下；同时，由于需要对不同类型的工件逐类检测，因此检测效率较低，难以应对如今高效率及低成本的发展需求。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本实用新型提供一种双光路缺陷检测装置，解决现有技术中需要针对多类型的工件布置大量的检测工位及检测装置，并需要对不同类型的工件逐类检测，导致检测成本居高不下且检测效率较低的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：
6.一种双光路缺陷检测装置，用于对放置于第一检测工位上的第一被测工件，以及放置于第二检测工位上的第二被测工件分别进行检测，包括：
7.灯板，用于发出检测光线；
8.第一分光器件，设于所述检测光线的光路上，用于将所述检测光线中的第一部分光线引射至所述第一被测工件，所述第一部分光线被所述第一被测工件和所述第一分光器件依次反射后，形成第一反射光线；
9.第一反射器件，设于所述检测光线的光路上，用于将所述检测光线中的第二部分光线引射至所述第二被测工件，所述第二部分光线被所述第二被测工件和所述第一反射器件依次反射后，形成第二反射光线；
10.第二分光器件，设于所述第一反射光线和所述第二反射光线的光路的重合位置，用于将所述第一反射光线和所述第二反射光线引射至目标成像位置。
11.可选地，所述第二分光器件与所述第一反射光线和所述第二反射光线之间的夹角均为45
°
。
12.可选地，所述第一分光器件和第二分光器件均为分光棱镜，所述分光棱镜由两个对合形成正方形的直角棱镜构成。
13.可选地，所述第一反射器件为全反射棱镜。
14.可选地，所述的双光路缺陷检测装置，还包括匀光器件，所述匀光器件设于所述检
测光线的光路上；
15.所述匀光器件包括扩散板，以及贴设于所述扩散板上的平行膜。
16.可选地，所述的双光路缺陷检测装置，还包括装置外壳，所述灯板、所述第一分光器件、所述第二分光器件、所述第一反射器件和所述匀光器件均设于所述装置外壳内；
17.所述装置外壳上设有对准于所述第一检测工位的第一出光口、对准于所述第二检测工位的第二出光口，以及位于所述目标成像位置的拍摄窗口；所述拍摄窗口对准于成像相机的镜头设置。
18.可选地，所述装置外壳内还设有第二反射器件，所述第二反射器件对准于所述第一出光口设置；
19.所述检测光线中的第三部分光线被所述第一被测工件反射，经过所述第一分光器件的透射和第二反射器件的反射后，与所述第一部分光线汇合。
20.可选地，所述装置外壳内设有散热腔，所述散热腔靠近于所述灯板设置；
21.所述散热腔上开设有用于引入散热介质的介质入口，以及用于引出散热介质的介质出口。
22.可选地，所述灯板上均匀分布有多个灯珠，所述灯珠为rgb三色灯珠。
23.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
24.本实用新型提供了一种双光路缺陷检测装置，通过设置第一分光器件、第二分光器件和第一反射器件，使得包含有不同被测工件表面特征的光线得以同时引射至目标成像位置，达到双光路同时进行缺陷检测的目的，有效地节省了检测成本，并提高了检测效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1为本实用新型提供的一种双光路缺陷检测装置的结构示意图；
27.图2为本实用新型提供的一种双光路缺陷检测装置的局部结构示意图；
28.图3为本实用新型提供的一种双光路缺陷检测装置的爆炸图；
29.图4为本实用新型提供的一种双光路缺陷检测装置的光路原理示意图。
30.上述图中：10、装置外壳；101、拍摄窗口；102、第一出光口；103、第二出光口；11、灯板；12、第一分光器件；13、第二分光器件；14、第一反射器件；15、第二反射器件；16、匀光器件；171、介质入口；172、介质出口；18、密封塞；19、光源控制线；191、正极共用线；192、红色芯片负极线；193、绿色芯片负极线；194、蓝色芯片负极线；20、成像相机；21、镜头。
具体实施方式
31.为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施
例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
33.此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。
34.为应对工业自动化背景下的产品质量检测需求，在机器视觉检测领域，针对高反光工件表面的划伤检测、芯片和硅晶片的破损缺陷检测、紧密电子电路零部件mark点定位、高速流水线工件表面条码识别、外包装激光打标字符和二维码识别等均需要进行缺陷检测。由于现有技术中，需要针对多类型的工件布置大量的检测工位及检测装置，并需要对不同类型的工件逐类检测，导致检测成本居高不下且检测效率较低。
35.本实用新型旨在于提供一种能够双光路同时进行缺陷检测的方案，以解决现有技术中的上述问题。
36.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
37.请结合参考图1至图4，本实用新型实施例提供一种双光路缺陷检测装置，用于对放置于第一检测工位上的第一被测工件，以及放置于第二检测工位上的第二被测工件分别进行检测。
38.具体地，该缺陷检测装置包括装置外壳10，装置外壳10上设有对准于第一检测工位的第一出光口102、对准于第二检测工位的第二出光口103，以及位于目标成像位置的拍摄窗口101；其中，拍摄窗口101对准于成像相机20的镜头21设置，用于采集从拍摄窗口101透出的光线，并得到特征图像。
39.进一步地，装置外壳10内设有灯板11，灯板11用于发出检测光线；沿检测光线的出光方向上，依次设有匀光器件16、第一分光器件12、第二分光器件13以及第一反射器件14。
40.第一分光器件12，设于检测光线的光路上，用于将检测光线中的第一部分光线引射至第一被测工件，以照亮第一被测工件的表面缺陷特征；第一部分光线被第一被测工件和第一分光器件12依次反射后，形成第一反射光线；该第一反射光线包含有第一被测工件的表面特征，被成像相机20采集后以形成第一特征图像。
41.第一反射器件14，设于检测光线的光路上，用于将检测光线中的第二部分光线引射至第二被测工件，第二部分光线被第二被测工件和第一反射器件14依次反射后，形成第二反射光线；该第二反射光线包含有第二被测工件的表面特征，被成像相机20采集后以形成第二特征图像。
42.第二分光器件13，设于第一反射光线和第二反射光线的光路的重合位置，用于将第一反射光线和第二反射光线引射至目标成像位置，并从拍摄窗口101中向外射出，在成像相机20中成像，从而得到特征图像。
43.可以理解的是，在灯板11发出的第一部分光线经过第一分光器件12反射到第一被测工件，形成第一反射光线的同时，第二部分光线透过第一分光器件12到达第二分光器件13半透半反镀膜面；其中，第二部分光线中的一部分光线反射进入镜头21相机为拍照补光，
另一部分透过第二分光器件13到达第一反射器件14的反射面，射入第二被测工件中，并形成前面所述的第二反射光线。
44.具体地，第一分光器件12和第二分光器件13均为分光棱镜，分光棱镜由两个对合形成正方形的直角棱镜构成。可以理解的是，两个直角棱镜相对的两个面均镀有半透半反膜面。相比于普通的分光片，利用两个直角棱镜对合构成分光棱镜，能够增强器件的结构强度；同时，将镀有半透半反膜的功能表面隐藏在分光棱镜的内部，能够避免其暴露在空气中，有利于延长器件的使用寿命。
45.此外，第一反射器件14为全反射棱镜，采用全反射棱镜有利于简化检测装置的组装步骤，降低组装难度。
46.进一步地，匀光器件16包括扩散板，以及贴设于扩散板上的平行膜。该匀光器件16能够减小经过其表面的光线的发散角度，从而使光线更加集中且趋向于平行光，同时能够使得出光更加均匀。基于此，匀光器件16的使用提高了检测光线的利用率，并避免了检测光线以颗粒状的方式投影到高反光工件表面上而影响成像效果。
47.请参考图，图中的a和b分别代表第二分光器件13于第一方位和第二方位设置时的功能平面，该功能平面为直角棱镜中相对的两个半透半反膜面结合形成的平面。
48.1)在本实施例的其中一种可选的实施方式中，第二分光器件13以第一方位设置(请参考a位置)，部分的第一反射光线由第二分光器件13引射，投入目标成像位置，从而在成像相机20中成像，形成包含有第一被测工件表面特征的第一特征图像，其光路原理具体如下：
49.检测光线经过匀光器件16后到达第一分光器件12的半透半反镀膜面，第一部分光线被反射后，沿竖直方向(请参考图4中的z轴方向)进入第一出光口102以照射第一被测工件的表面，照亮第一被测工件的表面缺陷特征，并被第一被测工件反射回到第一分光器件12的半透半反镀膜面，其中的一部分光线经过第一分光器件12反射后沿水平方向(请参考图4中的x轴方向)进入第二分光器件13，被第二分光器件13反射后沿水平方向(请参考图4中的y轴方向)从拍摄窗口101中向外射出，在成像相机20中成像，从而得到第一特征图像。
50.与此同时，第二部分光线中的一部分光线透过第二分光器件13到达第一反射器件14的反射面，射入第二被测工件中形成第二反射光线，该第二反射光线被第二被测工件和第二分光器件13反射后，最终能够与第一反射光线同时于成像相机20中成像，形成第二特征图像。
51.2)在本实施例的另一种可选的实施方式中，第二分光器件13以第二方位设置(请参考b位置)，部分的第一反射光线由第二分光器件13和第一反射器件14引射至第二被测工件，被第二被测工件和第一反射器件14依次反射后，与第二反射光线一同被第二分光器件13引射至目标成像位置，其光路原理具体如下：
52.检测光线经过匀光器件16后到达第一分光器件12的半透半反镀膜面，第一部分光线被反射后，沿竖直方向(请参考图4中的z轴方向)进入第一出光口102以照射第一被测工件的表面，照亮第一被测工件的表面缺陷特征并被第一被测工件反射回到第一分光器件12的半透半反镀膜面；
53.进入第一分光器件12的半透半反镀膜面其中的一部分光线经过第一分光器件12反射后，沿水平方向(请参考图4中的x轴方向)进入第二分光器件13，透过第二分光器件13
投入第一反射器件14并反射至第二被测工件中，然后被第二被测工件、第一反射器件14和第二分光器件13依次反射，最后沿水平方向(请参考图4中的y轴方向)从拍摄窗口101中向外射出，在成像相机20中成像而得到第一特征图像；
54.与此同时，第二反射光线也在成像相机20中成像以得到第二特征图像。
55.由此可见，无论第二分光器件13以何种状态位置放置，其半透半反镀膜面只要与第一反射光线和第二反射光线呈45
°
夹角，就能够将第一反射光线和第二反射光线引入目标成像位置，具体为：
56.第二分光器件13无论以a状态或是b状态放置，灯板11发射出来的第一部分光线经过第一分光器件12的半透半反镀膜面反射到达第一被测工件的表面，另一部分水平透过第一分光器件12到达第二分光器件13半透半反镀膜面；
57.到达第一被测工件的光线，经过第一被测工件及第一分光器件12的反射到达第二分光器件13反射后引入相机镜头；
58.到达第二分光器件13半透半反镀膜面的光线又分为两路，一路给镜头补光，一路经由第一反射器件14的反射第二被测工件以形成第二反射光线，第二反射光线经由第一反射器件14和第二分光器件13的反射作用进入成像相机20中成像，形成第二特征图像。
59.综上所述，第二分光器件13的摆放方位不影响装置的光路走向，最终都能够达到将处于不同工位的不同特征光线引射入成像识别位置的效果，即两个工位同时成像的效果不会受到组装方向相反的影响，有利于检测装置的组装。
60.需要说明的是，第一分光器件12和第二分光器件13镀有的半透半反膜，其透过和反射比在此不做明确的比例设定，可以根据实际检测需求计算配比。
61.可以理解的是，在实际设置时，使第一分光器件12的透过比更高，使第二分光器件13反射比更高，这样才更趋于合理分配达到第一出光口102、第二出光口103及最终射入成像相机20的光线。
62.考虑到第一部分光线中，被第一被测工件和第一分光器件12依次反射形成第一反射光线的仅是其中一部分，仍有一部分的第一部分光线会透过第一分光器件12向外射出，若不充分利用该部分光线，则会造成光线的流失。
63.为了提高光线利用率，装置外壳10内还设有第二反射器件15，第二反射器件15对准于第一出光口102设置；检测光线中的第三部分光线(透过第一分光器件12向外射出的光线)被第一被测工件反射，经过第一分光器件12的透射和第二反射器件15的反射后，与第一部分光线汇合。
64.该第二反射器件15的作用在于，使透过第一分光器件12向外射出的光线不会被装置外壳10的内壁吸收，而是再次向外反射出去，并透过通过第一分光器件12将光线射入第一出光口102中照亮第一被测工件，从而得以提高光线利用率。
65.此外，本实施例中，装置外壳10内设有散热腔，散热腔靠近于灯板11设置，散热腔内部开通有水气流通循环通道。其中，散热腔上开设有用于引入散热介质的介质入口171，以及用于引出散热介质的介质出口172，通过通入气体散热介质或液体散热介质，以实现对灯板11的散热。此外，该装置外壳10上设有密封塞18，用于对装置外壳10上的孔位进行密封，以提高散热腔的密封性。
66.在实际应用中，由于灯板11不同的点亮颜色和点亮亮度，所产生的热量不一样(亮
度越高、点亮颜色越多灯板11发热量则越大，对散热需求则越高)可以根据光源点亮的亮度及颜色，选择自然散热(不通入散热介质)、气冷散热或水冷散热的散热模式以进行高效散热，确保检测装置的使用稳定性，并延长使用寿命，从而减少更换周期，节约成本投入。
67.本实施例中，灯板11上均匀分布有多个灯珠，灯珠为rgb三色灯珠，具体为包括红色发光芯片、绿色发光芯片和蓝色发光芯片的led灯珠，由光源控制线19实现供电及控制。本实施例中，通过将红色发光芯片、绿色发光芯片和蓝色发光芯片以正极共用线191共接正极，红色发光芯片、绿色发光芯片和蓝色发光芯片的负极分别通过红色芯片负极线192、绿色芯片负极线193和蓝色芯片负极线194接入负极，即它们的负极不共接，从而能够根据被测工件的需求自由选择点亮一种或者多种颜色。
68.可以理解的是，rgb是三原色，利用前述的接线方式，结合后台控制及识别软件界面，通过调节每种颜色的发光芯片输入电流的大小，能够针对不同检测对象及检测项目调配出需要的颜色、色温及亮度。基于本实施例中所提供的散热腔，能够实现灯板11持久且稳定的工作状态。
69.本实施例中，利用一个灯板11以适应不同的光照颜色需求，大大提高了检测装置的通用范围，节约了生产检验成本的投入。
70.本实用新型提供的检测装置，通过特殊的光路和结构设计，实现了一次拍照并经过图像处理软件处理后，即可获地两个工件的特征图像，从而达到了针对放置于不同的工位上的工件同时进行缺陷检测的目的，提高了产品的生产检测效率，满足了如今消费市场的高速、高效及低成本的发展需求。
71.以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。