图像采集方法、控制器及自动光学检测设备与流程

1.本发明涉及图像采集领域，具体而言，涉及一种图像采集方法、控制器及自动光学检测设备。


背景技术：

2.自动光学检测(automatic optic inspection，aoi)通常用于对印制电路板(printed circuit boards，以下简称pcb板)上存在的漏焊、锡多(引脚未出、虚焊)、锡少(针孔、露铜)和错件等缺陷进行检测。其中，漏焊、锡多以及锡少等缺陷主要是利用aoi光源检测焊点的坡度、饱和度等来发现的。错件，即元器件(电容、电阻、二极管、三极管、封装芯片等)贴错、贴反等，主要是通过识别元器件上的字符进行检测。
3.由于aoi光源的成像主要集中在焊点上，只有部分元器件上的字符能被成像，不能同时实现对所有缺陷类型的检测。同时，字符与背景的对比度不高，也严重影响检测结果的准确性。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种图像采集方法、控制器和自动光学检测设备，其能够克服现有技术的不足，提高检测结果的全面性和准确性。
5.本发明的实施例可以这样实现：
6.第一方面，本发明提供一种图像采集方法，应用于自动光学检测设备中的控制器，所述控制器设置有多个输出通道，每个所述输出通道连接一个光源，所述控制器通过每个所述输出通道对每个所述输出通道连接的光源的亮度值进行调节，所述自动光学检测设备还包括相机，所述控制器与所述相机电性连接，所述方法包括：
7.接收所述相机发送的触发信号；
8.基于所述触发信号，按照预设模式进行亮度值调节，所述亮度值调节的对象为所有所述输出通道连接的光源；
9.每完成一次亮度值调节，则控制所述相机采集待检测对象的图像。
10.在可选的实施方式中，所述光源包括白色光源和非白色光源，所述预设模式包括第一预设模式，所述按照预设模式进行亮度值调节的步骤包括：
11.将所述白色光源的亮度值调节为最大亮度值；
12.将所述非白色光源的亮度值调节为最小亮度值。
13.上述实施方式的有益效果在于，提供了由白色光源形成的成像环境，使元器件表面的字符能被清晰成像。
14.在可选的实施方式中，所述光源包括白色光源和非白色光源，所述预设模式包括第二预设模式，所述按照预设模式进行亮度值调节的步骤包括：
15.将所述白色光源的亮度值调节为最小亮度值；
16.将所述非白色光源的亮度值调节为预设亮度值。
17.上述实施方式的有益效果在于，提供了由aoi光源形成的成像环境，使pcb板上的焊点能被清晰成像。
18.在可选的实施方式中，所述预设模式包括第三预设模式，所述按照预设模式进行亮度值调节的步骤包括：
19.根据预设次数及所述相机的预设采集时间，确定调节周期；
20.按照所述调节周期，对每个所述输出通道连接的光源的亮度值均进行所述预设次数次调节。
21.在可选的实施方式中，所述光源的颜色为多种，每种颜色的光源对应一个预设序列，每个所述预设序列包括预设次数个预设亮度值，所述按照所述调节周期，对每个所述输出通道连接的光源的亮度值均进行所述预设次数次调节的步骤包括：
22.针对多个所述输出通道中的目标输出通道，根据所述目标输出通道连接的光源的颜色，从多个所述预设序列中确定目标预设序列；
23.按照所述调节周期，逐次将所述目标输出通道连接的光源的亮度值调节为目标预设序列中的每个预设亮度值。
24.上述实施方式的有益效果在于，相机只需发送一次触发信号，即可在多种成像环境下对pcb板进行图像采集。
25.在可选的实施方式中，所述待检测对象贴有元器件，所述元器件表面印有字符，所述预设模式包括第一预设模式，所述方法还包括：
26.按照所述第一预设模式控制所述相机采集所述字符的图像；
27.若所述字符的图像中的字符不为预设字符，则判定所述元器件发生贴片错误；
28.若所述字符的图像中的字符为预设字符、且所述字符的图像中的字符的位置与预设位置不一致，则判定所述元器件发生贴片错误。
29.上述实施方式的有益效果在于，根据基于第一预设模式采集的图像中元器件表面的字符，可准确判断出元器件是否发生贴片错误。
30.在可选的实施方式中，所述待检测对象包括焊点，所述预设模式包括第二预设模式，所述方法还包括：
31.按照所述第二预设模式控制所述相机采集所述焊点的图像；
32.根据所述焊点的图像，分析所述焊点的坡度和饱和度；
33.根据所述焊点的坡度和饱和度，判断所述焊点是否发生焊接错误。
34.上述实施方式的有益效果在于，根据按照第二预设模式采集的图像中焊点处的坡度和饱和度，可准确判断出焊点是否发生焊接错误。
35.在可选的实施方式中，所述光源包括白色光源和非白色光源，所述待检测对象贴有元器件、且包括焊点，所述预设模式包括第三预设模式，所述方法还包括：
36.按照所述第三预设模式控制相机采集所述待检测对象的第一图像和第二图像；其中，所述第一图像是所述相机在所述白色光源的亮度值为最大亮度值、且所述非白色光源的亮度值为最小亮度值时采集的，所述第二图像是所述相机在所述白色光源的亮度值为最小亮度值、且所述非白色光源的亮度值为预设亮度值时采集的；
37.根据所述第一图像判断所述元器件是否发生贴件错误；
38.根据所述第二图像判断所述焊点是否发生焊接错误。
39.上述实施方式的有益效果在于，根据按照第三预设模式采集的第一图像可以判断元器件是否发生贴件错误，根据按照第三预设模式采集的第二图像，可判断焊点是否发生焊接错误。
40.第二方面，本发明提供一种控制器，包括：存储器，所述存储器用于机器可执行指令；所述机器可执行指令被调用时执行如前述实施方式任一项所述的方法。
41.第三方面，本发明提供一种自动光学检测设备，包括如前述实施方式所述的控制器和相机。
42.相较于现有技术，本发明实施例提供的一种图像采集方法、控制器及自动光学检测设备，首先，接收相机发送的触发信号；然后，基于触发信号，按照预设模式进行亮度值调节，其中，亮度值调节的对象为所有输出通道连接的光源；每完成一次亮度值调节，则控制相机采集待检测对象的图像。由于本发明实施例中控制器基于相机发送的触发信号，对所有输出通道连接的光源的亮度值进行至少一次调节，并每完成一次亮度值调节，均控制相机对待检测对象进行图像采集，从而使焊点和元器件上的字符均能被清晰成像，进而实现对所有缺陷类型的检测，提高了检测结果的全面性和准确性。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
44.图1为本发明实施例提供的aoi光源下采集的图像示例；
45.图2为本发明实施例提供的白色光源下采集的图像示例；
46.图3为本发明实施例提供的自动光学检测设备的一种结构示意框图；
47.图4为本发明实施例提供的控制器与相机的一种接线示意图；
48.图5为本发明实施例提供的图像采集方法的一种流程示意图；
49.图6为本发明实施例提供的图像采集过程示意图；
50.图7为本发明实施例提供的步骤s102的实现方式的一种流程示意图；
51.图8为本发明实施例提供的步骤s102的实现方式的另一种流程示意图；
52.图9为本发明实施例提供的步骤s102的实现方式的再一种流程示意图；
53.图10为本发明实施例提供的图像采集方法的另一种流程示意图；
54.图11为本发明实施例提供的图像采集方法的再一种流程示意图；
55.图12为本发明实施例提供的图像采集方法的又一种流程示意图。
56.图标：100-自动光学检测设备；110-控制器；120-相机；
具体实施方式
57.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
58.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
59.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
60.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
61.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。
62.通常aoi光源(由红色光源、绿色光源以及蓝色光源混合得到)的成像主要集中在焊点上，只有部分元器件上的字符能被成像(如图1所示)，但图像中的字符与背景的对比度不高，而白色光源的成像特点主要集中在平面上，元器件上的字符能被清晰成像(如图2所示)，且图像中的字符与背景的对比度高，容易识别。为了提高pcb板缺陷检测结果的全面性和准确性，通常是在不同的成像光源下对同一块待测pcb板前后进行两次采图，效率较低。
63.为了克服现有技术的不足，在提高pcb板缺陷检测结果的全面性和准确性的同时，保障检测效率，本发明实施例提供了一种图像采集方法、控制器及自动光学检测设备，下面将进行详细描述。
64.请参照图3，图3示出了本发明实施例提供的自动光学检测设备100的一种结构示意框图，自动光学检测设备100包括控制器110和相机120。其中，控制器110与相机120电性连接。
65.控制器110可以设置有多个输出通道，每个输出通道连接一个光源。控制器110通过每个输出通道对每个输出通道连接的光源的亮度值进行调节，为相机120提供合适的成像环境。
66.控制器110可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，下述图像采集方法的各步骤可以通过控制器110中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的控制器110可以是中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
67.相机120可以是单通道相机。相机120的接口管脚可以包括相机电源正、相机电源负、光耦隔离输入、光耦隔离输出、光耦隔离信号地等，其中，光耦隔离输出与控制器110的公共端电性连接(如图4所示)。
68.请参照图5，图5示出了本发明实施例提供的图像采集方法的一种流程示意图，该图像采集方法包括步骤s101至s103。
69.s101，接收相机发送的触发信号。
70.其中，在进行pcb板图像采集时，可以根据相机120的视野面积将pcb板划分为多个子区域，相机120依次移动至每个子区域处进行成像(如图6所示)。相机120每移动至一个子区域处，均会发送一次触发信号至控制器110，以告知控制器110其将对该子区域进行成像。
71.s102，基于触发信号，按照预设模式进行亮度值调节。
72.其中，亮度值调节的对象为所有输出通道连接的光源。预设模式包括亮度值调节次数，以及每次调节时各输出通道连接的光源的目标亮度值。预设模式多种，每种预设模式的亮度值调节次数，以及每次调节时各输出通道连接的光源的目标亮度值时不同的。控制器110接收到每次触发信号前已切换设定好了预设模式，在接收到相机120发送的触发信号时，直接按照当前已设定的预设模式，对所有输出通道连接的光源的亮度值进行至少一次调节。
73.s103，每完成一次亮度值调节，则控制相机采集待检测对象的图像。
74.其中，待检测对象是指每个pcb板子区域中的焊点和/或元器件(电容、电阻、二极管、三极管、封装芯片等)。控制器110对所有输出通道连接的光源的亮度值进行完一次调节，就会向相机120发送指令，指示相机120进行在当前成像环境下进行至少一次图像采集。
75.本发明实施例提供的上述方法，其有益效果在于，控制器基于相机发送的触发信号，对所有输出通道连接的光源的亮度值进行至少一次调节，并每完成一次亮度值调节，均控制相机对待检测对象进行图像采集，从而使焊点和元器件上的字符均能被清晰成像，进而实现对所有缺陷类型的检测，提高了检测结果的全面性和准确性。
76.下面对步骤s102进行详细介绍。
77.由于控制器110上的预设模式有多种，且是可切换设置的。当控制器110上的预设模式被设置为第一预设模式时，意味着只需要获取pcb板的每个子区域上的元器件表面的字符的清晰图像，而在白色光源形成的成像环境下，元器件表面的字符才能被清晰成像。对此，本发明实施例提供了一种步骤s102的实现方式。
78.请参照图7，图7示出了本发明实施例提供的步骤s102的实现方式的一种流程示意图，步骤s102包括子步骤s102-1和s102-2。
79.s102-1，将白色光源的亮度值调节为最大亮度值。
80.其中，光源包括白色光源和非白色光源，其亮度值范围可以设为0～255，其中，0为最小亮度值，255为最大亮度值。第一预设模式的亮度值调节次数为一次，即只需对所有输出通道连接的光源的亮度值进行一次调节。由于当前需要在白色光源形成的成像环境下，对元器件上的字符进行清晰成像，所以通过所有白色光源连接输出通道，将所有白色光源的亮度值调节为最大亮度值255。
81.s102-2，将非白色光源的亮度值调节为最小亮度值。
82.其中，在将所有白色光源的亮度值调节为最大亮度值255的同时，也通过所有非白色光源连接输出通道，将所有非白色光源的亮度值调节为最小亮度值0，此时的成像环境满足元器件上的字符的图像采集要求。
83.当控制器110上的预设模式被设置为第二预设模式时，意味着只需要获取pcb板的每个子区域上的焊点的清晰图像，而在aoi光源形成的成像环境下，焊点才能被清晰成像。对此，本发明实施例提供了另一种步骤s102的实现方式。
84.请参照图8，图8示出了本发明实施例提供的步骤s102的实现方式的另一种流程示意图，步骤s102包括子步骤s102-3和s102-4。
85.s102-3，将白色光源的亮度值调节为最小亮度值。
86.其中，第二预设模式的亮度值调节次数为一次，即只需对所有输出通道连接的光源的亮度值进行一次调节。由于当前需要在aoi光源形成的成像环境下，对焊点进行清晰成
像，所以通过所有白色光源连接输出通道，将所有白色光源的亮度值调节为最小亮度值0。
87.s102-4，将非白色光源的亮度值调节为预设亮度值。
88.其中，aoi光源是由多种非白色光源(包括红色光源、绿色光源以及蓝色光源等)混合得到的，每种非白色光源的预设亮度值不同。对任意一个输出通道，根据其连接的非白色光源的颜色特征，将该输出通道连接的光源的亮度值调节为预设亮度值，例如，通过红色光源连接的输出通道，将所有红色光源的亮度值均调节为50，通过绿色光源连接的输出通道，将所有绿色光源的亮度值均调节为100，通过蓝色光源连接的输出通道，将所有蓝色光源的亮度值均调节为200。
89.当控制器110上的预设模式被设置为第三预设模式时，意味着不仅需要获取pcb板的每个子区域上的焊点的清晰图像，还需要获取pcb板的每个子区域上的元器件表面的字符的清晰图像。对此，本发明实施例提供了再一种步骤s102的实现方式。
90.请参照图9，图9示出了本发明实施例提供的步骤s102的实现方式的再一种流程示意图，步骤s102包括子步骤s102-5和s102-6。
91.s102-5，根据预设次数及相机的预设采集时间，确定调节周期。
92.其中，预设采集时间是指相机在pcb板上每个子区域处的停留时间。第三预设模式的亮度值调节次数，即预设次数为多次，调节周期是指每两次调节操作之间的时间差，可以对预设采集时间与预设次数进行除法运算，将运算结果作为调节周期。
93.s102-6，按照调节周期，对每个输出通道连接的光源的亮度值均进行预设次数次调节。
94.其中，在每个预设周期内，对所有输出通道连接的光源的亮度值均进行一次调节。
95.子步骤s102-6的实现过程如下：
96.首先，针对多个输出通道中的目标输出通道，根据目标输出通道连接的光源的颜色，从多个预设序列中确定目标预设序列。
97.然后，按照调节周期，逐次将目标输出通道连接的光源的亮度值调节为目标预设序列中的每个预设亮度值。
98.其中，光源的颜色为多种，例如，白色光源、红色光源以及绿色光源等。每种颜色的光源均对应一个预设序列，每个预设序列包括预设次数个预设亮度值。例如，预设次数为3，红色光源对应的预设序列为{50，0，100}，白色光源对应的预设序列为{0，255，0}，蓝色光源对应的预设序列为{200，0，50}。
99.目标输出通道为多个输出通道的中任意一个输出通道，基于目标输出通道连接的光源的颜色，将与该光源颜色对应的预设序列作为目标预设序列，例如，红色光源对应的预设序列为{50，0，100}，而目标输出通道连接的光源为红色，则目标预设序列为红色光源对应的预设序列{50，0，100}。
100.对每个输出通道进行上述操作后，再按照调节周期，逐次将每个输出通道连接的光源的亮度值调节为其目标预设序列中的每个预设亮度值。
101.例如，红色光源对应的预设序列为{50，0，100}，白色光源对应的预设序列为{0，255，0}，蓝色光源对应的预设序列为{200，0，50}，输出通道1连接光源为红色，则输出通道1的目标预设序列为{50，0，100}，输出通道2连接光源为蓝色，则输出通道2的目标预设序列为{200，0，50}，输出通道3连接的光源为白色，则输出通道3的目标预设序列为{0，255，0}；
输出通道1、输出通道2以及输出通道3连接的光源的亮度值调节过程为：在第一个调节周期内，将输出通道1连接的光源的亮度值调节为50，输出通道2连接的光源的亮度值调节为200，输出通道3连接的光源的亮度值调节为0；在第二个调节周期内，将输出通道1连接的光源的亮度值调节为0，输出通道2连接的光源的亮度值调节为0，输出通道3连接的光源的亮度值调节为255；在第三个调节周期内，将输出通道1连接的光源的亮度值调节为100，输出通道2连接的光源的亮度值调节为50，输出通道3连接的光源的亮度值调节为0。
102.当控制器110按照第一预设模式调节所有输出通道连接的光源的亮度值时，提供了白色光源形成的成像环境，可以采集pcb板的每个子区域上的元器件表面的字符的清晰图像，根据获得的图像可以检测pcb板上的元器件是否发生贴错、贴反等贴片错误。对此，请参照图10，图10示出了本发明实施例提供的图像采集方法的另一种流程示意图，该图像采集方法还包括步骤s104至s106。
103.s104，按照第一预设模式控制相机采集字符的图像。
104.其中，控制器110按照预先设定好的第一预设模式，通过白色光源连接的输出通道，将白色光源的亮度值调节为最大亮度值，通过非白色光源连接输出通道，将非白色光源的亮度值调节为最小亮度值，并在该成像环境下，控制相机120获取包含清晰的元器件表面的字符的图像。
105.s105，若字符的图像中的字符不为预设字符，则判定元器件发生贴片错误。
106.其中，贴片错误包括“贴错”，例如，将pcb板上的应贴三极管的位置，被贴上了二极管。预设字符是指应贴在pcb板上的元器件表面的字符。当采集的图像中元器件表面的字符不为预设字符时，可以确定当前pcb板上的元器件贴错了。
107.s106，若字符的图像中的字符为预设字符、且字符的图像中的字符的位置与预设位置不一致，则判定元器件发生贴片错误。
108.其中，贴片错误还包括“贴反”，例如，pcb板上贴的电阻，其正极应在左，负极应在右，却被贴成了正极在右，负极在左。预设位置是指元器件未被贴反的情况下，其表面字符的方位。当采集的图像中元器件表面的字符的位置不满足预设位置时，可以确定该元器件贴反了。
109.当控制器110按照第二预设模式调节所有输出通道连接的光源的亮度值时，提供了aoi光源形成的成像环境，可以采集pcb板的每个子区域上的焊点的清晰图像，根据获得的图像可以检测pcb板上焊点是否发生漏焊、锡多(引脚未出、虚焊)、锡少(针孔、露铜)。对此，请参照图11，图11示出了本发明实施例提供的图像采集方法的再一种流程示意图，该图像采集方法还包括步骤s107至s109。
110.s107，按照第二预设模式控制相机采集焊点的图像。
111.其中，控制器110按照预先设定好的第二预设模式，通过白色光源连接的输出通道，将白色光源的亮度值调节为最小亮度值，通过非白色光源连接的输出通道，将非白色光源的亮度值调节为对应的预设亮度值，并在该成像环境下，控制相机120获取包含清晰的焊点的图像。
112.s108，根据焊点的图像，分析焊点的坡度和饱和度。
113.其中，采集的图像上焊点处的色调反映焊点的坡度，焊点的饱和度是指图像中焊点处颜色的饱满程度。
114.s109，根据焊点的坡度和饱和度，判断焊点是否发生焊接错误。
115.其中，根据图像上焊点处色调、以及颜色的饱满程度，判断焊点是否发生漏焊、锡多(引脚未出、虚焊)、锡少(针孔、露铜)等焊接错误。
116.当控制器110按照第三预设模式调节所有输出通道连接的光源的亮度值时，不仅提供了白色光源形成的成像环境，以采集pcb板的每个子区域上的元器件表面的字符的清晰图像，也提供了aoi光源形成的成像环境，以采集pcb板的每个子区域上的焊点的清晰图像，根据获得的图像可以检测pcb板上元器件是否发生贴错、贴反等贴片错误，和/或焊点是否发生漏焊、锡多(引脚未出、虚焊)、锡少(针孔、露铜)。对此，请参照图12，图12示出了本发明实施例提供的图像采集方法的又一种流程示意图，该图像采集方法还包括步骤s110至s112。
117.s110，按照第三预设模式控制相机采集待检测对象的第一图像和第二图像。
118.其中，第一图像是相机在白色光源的亮度值为最大亮度值、且非白色光源的亮度值为最小亮度值时采集的，第二图像是相机在白色光源的亮度值为最小亮度值、且非白色光源的亮度值为预设亮度值时采集的。第一图像中包含清晰的元器件表面的字符，第二图像包含清晰的焊点。
119.s111，根据第一图像判断元器件是否发生贴件错误。
120.其中，根据第一图像中字符是否为预设字符，判断元器件是否贴错，并根据第一图像中字符的位置是否满足预设位置，判断元器件是否贴反。
121.s112，根据第二图像判断焊点是否发生焊接错误。
122.其中，根据第二图像上焊点处色调、以及颜色的饱满程度，判断焊点是否发生漏焊、锡多(引脚未出、虚焊)、锡少(针孔、露铜)等焊接错误。
123.综上，本发明实施例提供的一种图像采集方法、控制器及自动光学检测设备，首先，接收相机发送的触发信号；然后，基于触发信号，按照预设模式进行亮度值调节，其中，亮度值调节的对象为所有输出通道连接的光源；每完成一次亮度值调节，则控制相机采集待检测对象的图像。由于本发明实施例中控制器基于相机发送的触发信号，对所有输出通道连接的光源的亮度值进行至少一次调节，并每完成一次亮度值调节，均控制相机对待检测对象进行图像采集，从而使焊点和元器件上的字符均能被清晰成像，进而实现对所有缺陷类型的检测，提高了检测结果的全面性和准确性。
124.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。