多光谱LED照明系统、光学检测设备及照明方法与流程

多光谱led照明系统、光学检测设备及照明方法
技术领域
1.本发明涉及pcb检测领域，尤其涉及一种多光谱led照明系统、光学检测设备及照明方法。


背景技术：

2.自动光学检测（automated optical inspection，简称aoi）设备现已成为电子制造业确保产品质量的重要检测工具和过程质量控制工具。
3.现有技术中，led照明被实施到光学检测系统中，具体以led灯条的形式放置在检测设备的照明区块本身中，该照明区块除了led灯条，还带有用于光束整形的光学元件。
4.目前只有在检测设备的照明区块中的光源发生损坏或者性能减退（明显不满足当前的照明需求）的情形下，才会对光源进行更换，并且需要在照明区块中完成更换操作，这使得需要更专业和经过认证的人员来处理。
5.另一方面，由于led需要散热，因此需要在照明区块中设置散热器对led灯条进行冷却，对照明区块/光学检测设备的小型化形成阻碍，使得照明区块内部用于光束整形的光学元件的排布空间受到限制。
6.以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，也不必然会给出技术教导；在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本技术的新颖性和创造性。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供一种多光谱led照明系统、光学检测设备及照明方法，在不对导光照明装置作改动的情况下，就能够便捷地改变照明光谱，以快速地为被检测物定制照明方案。
8.为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种多光谱led照明系统，包括导光照明装置及设置在所述导光照明装置外部的光源箱；所述光源箱内部配置有多个led光源、光处理模块和导光模块，其中，所述光处理模块和导光模块与所述led光源一一对应，每个光处理模块包括多个不同的光学元件，所述光处理模块被配置为在驱动力作用下发生位移，以切换不同的光学元件与对应的led光源相对设置；每个导光模块设置在对应的光处理模块的出光侧，且所述导光模块的出光端被配置为与所述导光照明装置的多个接收光路入口相连接；所述导光照明装置包括一个或多个光学元件，其被配置为对所述多个接收光路入口处入射的光进行反射和/或透射，以从不同角度对被检测物进行照明。
9.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述光处理模块包
括第一基座，所述第一基座上开设有多个与多个光处理模块的光学元件相配合的通孔，所述光学元件与所述通孔可拆卸地连接；所述第一基座与多个led光源相对设置，所述通孔在所述第一基座上成排设置或矩阵排布，所述第一基座被配置为在驱动力作用下发生位移，进而为多个led光源同步切换不同的光学元件。
10.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，若所述通孔在所述第一基座上成排设置，则所述第一基座发生位移的方向与所述通孔排布的方向平行；若所述通孔在所述第一基座上矩阵排布，且不同光处理模块的多个光学元件成排设置的排布方向平行，则所述第一基座发生位移的方向与同一个光处理模块的多个光学元件的排布方向平行。
11.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，每个光处理模块的多个光学元件包括偏振片和/或不同滤波波长的滤光片和/或偏振滤光片。
12.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述导光模块包括第二基座和多个光纤线缆，所述第二基座与多个led光源相对设置，所述第二基座上开设有与多个led光源对应的光纤接口；所述光纤线缆的一端安装在对应的光纤接口处，另一端安装在所述导光照明装置上对应的接收光路入口处。
13.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述导光照明装置的光学元件包括反光镜、分光镜、菲涅耳透镜中的一种或多种。
14.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述多个led光源为白光led、红外led、紫外led、白光红外二合一led、白光紫外二合一led、白光红外紫外三合一led中的一种或多种；所述多光谱led照明系统还包括与各个led光源电连接的控制板，所述控制板被配置为对各个led光源进行独立的控制。
15.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述多光谱led照明系统还包括散热器，所述散热器上设有与多个led光源一一对应的灯座，所述led光源与所述散热器可拆卸地连接。
16.根据本发明的另一方面，提供了一种光学检测设备，包括用于放置被检测物的基台、用于对被检测物成像的成像装置以及如上所述的多光谱led照明系统，其中，所述多光谱led照明系统的导光照明装置设置在所述光学检测设备内。
17.根据本发明的另一方面，提供了一种多光谱led光源箱，包括多个led光源、光处理模块和导光光纤线缆，其中，所述光处理模块和导光光纤线缆与所述led光源一一对应，每个光处理模块包括多个不同的光学元件，所述光处理模块被配置为在驱动力作用下发生位移，以切换不同的光学元件与对应的led光源相对设置；每个导光光纤线缆的一端设置在对应的光处理模块的出光侧，另一端被配置为与光源箱外部的接收光路入口相连接。
18.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，每个光处理模块的多个光学元件包括偏振片和/或不同滤波波长的滤光片和/或偏振滤光片；所述光处理模块还包括第一基座，所述第一基座上开设有多个与所述光学元件相
配合的通孔，所述光学元件与所述通孔可拆卸地连接；所述第一基座与多个led光源相对设置，所述通孔在所述第一基座上成排设置或矩阵排布，所述第一基座被配置为在驱动力作用下发生位移，进而为多个led光源同步切换不同的光学元件。
19.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述多个led光源为白光led、红外led、紫外led、白光红外二合一led、白光紫外二合一led、白光红外紫外三合一led中的一种或多种；各个led光源被配置为与控制板电连接，所述控制板被配置为对各个led光源进行独立的控制。
20.根据本发明的再一方面，提供了一种多光谱led照明方法，利用如上所述的多光谱led照明系统为目标被检测物定制照明方案，包括以下步骤：将目标被检测物放置在指定的检测基台；对所述照明系统进行光调校以得到多种照明光谱，测量所述目标被检测物在各种照明光谱下对应的成像对比度，并记录各种照明光谱对应的光调校参数及成像对比度；其中，光调校的方式包括以下方式中的一种或多种：更换led光源、切换同一光处理模块中的不同光学元件、更换光处理模块中的光学元件、利用控制板独立控制各个led光源的工作参数；选取合格的成像对比度，并按照其对应的光调校参数作为照明执行方案。
21.进一步地，承前所述的任一技术方案或多个技术方案的组合，所述多光谱led照明方法还包括：将目标被检测物的信息和照明执行方案存储在数据库中；在为新的目标被检测物定制照明方案时，先在所述数据库中查找是否存在相似的被检测物，若存在，则调用其对应的照明执行方案，或基于该照明执行方案进行光调校参数的调整，并根据成像对比度确定所述新的目标被检测物对应的照明执行方案。
22.本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：a. 在不对导光照明装置作改动的情况下，便能够方便地改变照明光谱，以快速地为被检测物定制照明方案；b. 改变照明光谱的方式包括更换led光源、切换/更换光处理元件、允许使用led本身内的单个光谱通道进行检测中的单种或多种方式的组合，灵活多变地光调校出不同的光谱；c. 针对不同的被检测物制定各自的照明方案，与不同的被检测物使用相同的照明方案相比，可以增大被检测物的成像对比度进而提升光学检测精度。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术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技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本发明的一个示例性实施例提供的具有多光谱led照明系统的光学检测设备的结构示意图；
图2为本发明的一个示例性实施例提供的多光谱led照明系统的光源箱的结构示意图；图3为本发明的一个示例性实施例提供的光处理模块具有第一种矩阵排布形式的通孔排布状态示意图；图4为本发明的一个示例性实施例提供的光处理模块具有第二种矩阵排布形式的通孔排布状态示意图；图5为本发明的一个示例性实施例提供的光源箱的另一视角下的立体结构示意图；图6为本发明的一个示例性实施例提供的led光源与散热器组成的模块单体结构示意图；图7为本发明的一个示例性实施例提供的多光谱led照明方法的流程示意图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
26.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
27.本发明基于试验测试结果，发现照明系统对光学检测设备的检测精度起到了关键作用，以电路板为例，不同厂家的电路板采用的材料/材质各有不同，即其对入射光的吸收、反射的情况均存在差异，对不同的电路板采用相同的照明条件，试验得出其各自成像的图像对比度有出现较大差异的测试结果，因此本发明以对不同的被检测物（比如不同型号/规格的电路板、电路板的不同层）调试出匹配的照明参数方案为发明构思，提出如下的技术方案。
28.在本发明的一个实施例中，提供了一种光学检测设备，包括用于放置被检测物的基台1、用于对被检测物2成像的成像装置4以及多光谱led照明系统，如图1所示，所述基台1包括层叠设置的背光板11和散光层12，利用压紧装置3（可以用平整的可均匀透光的玻璃层）将被检测物2压紧在散光层12上。在一个具体的实施例中，多光谱led照明系统可以设置三处入光，图1所示的自三处入光的方向分别为左侧、右侧及经过分光镜反射的上方入射方向，该分光镜并用于透过被检测物2反射的光线至成像装置4中，所述成像装置4可以为线扫相机，最终将被检测物2的全部线扫图像拼接，得到被检测物2的扫描图像。
29.本发明实施例的多光谱led照明系统包括导光照明装置及设置在所述导光照明装
置外部的光源箱600，导光照明装置设置在所述光学检测设备内，光源箱600可以设置在光学检测设备上，也可以设置在光学检测设备外；光源箱600内部配置有多个led光源610，光源箱600通过光纤线缆52与导光照明装置的多个接收光路入口51之间进行光信号的传输。
30.导光照明装置包括一个或多个光学元件，其被配置为对所述多个接收光路入口51处入射的光进行反射和/或透射，以从不同角度对被检测物进行照明，在一个具体的实施例中，导光照明装置中的光学元件包括反光镜、分光镜、菲涅耳透镜，其设置方式可以参见公告号为cn 203836753u、名称为线性ccd扫描用光学照明系统的实用新型专利，与该实用新型专利不同的是，本技术的导光照明装置内部不设置led光源，而是将led光源以模块化的形式设置在导光照明装置外部的光源箱600内，这样使得在需要改动光源属性（得到多种照明光谱）的时候，可以无需对导光照明装置作任何改动。
31.光源箱600内部还配置有与所述led光源一一对应的光处理模块和导光模块，每个光处理模块包括多个不同的光学元件，光处理模块被配置为在驱动力作用下发生位移，以切换不同的光学元件与对应的led光源相对设置，如图2所示，光处理模块包括与多个led光源610相对设置的第一基座620，所述第一基座620上开设有多个与多个光处理模块的光学元件相配合的通孔622，所述光学元件与所述通孔622可拆卸地连接，第一基座620被配置为在驱动力作用下发生位移，进而为多个led光源同步切换不同的光学元件，其中一种可实施方式如图2所示，通孔622在所述第一基座620上成排设置，图2中第一基座620侧面上“0”、“1”、“2”作为一个光处理模块的三个光学元件的序号标识，相应地，多个led光源610同样成排设置，并且，相邻光处理模块中的光学元件“0”/“1”/“2”的间距与相邻led光源610的间距相同，使得比如当第一个光处理模块的“0”号光学元件对齐第一个led光源610时，第二个光处理模块的“0”号光学元件对齐第二个led光源610；在此情况下，第一基座620在受到人手或电机或气缸驱动而发生位移的方向与所述通孔排布的方向平行。
32.在其他实施例中，若所述通孔在所述第一基座上矩阵排布，且不同光处理模块的多个光学元件成排设置的排布方向平行，则所述第一基座发生位移的方向与同一个光处理模块的多个光学元件的排布方向（如图3和图4中的箭头方向）平行，由图3可以看出，每个光处理模块中可以设置4个光学元件（序号“0”至“3”）；由图4可以看出，led光源610可以数量为四个且呈矩阵排列。上述所说的光处理模块的光学元件可以是偏振片或不同滤波波长的滤光片或偏振滤光片，或其任意组合。
33.光源箱600的导光模块包括第二基座630，所述第二基座630与多个led光源610相对设置（两者之间设置有光处理模块的第一基座620），所述第二基座630上开设有与多个led光源610对应的光纤接口632，如图5所示；光纤线缆52的一端安装在对应的光纤接口632处，光纤线缆52的另一端如图1所示安装在导光照明装置上对应的接收光路入口51处。第二基座630上还开设有多个光纤固定孔634，利用顶丝插入所述光纤固定孔634可以固定对应的光纤线缆52，以防止光纤线缆52脱落。
34.本实施例中，led光源610可拆卸地设置在散热器640上，如图6所示，一led光源610与一散热器640形成一个模块，其可拆卸地组装在光源箱600上，且led光源610通过螺丝安装在散热器640上，即可以便捷地在散热器640上更换不同的led光源610，散热器640上设有与led光源610对应的灯座，所述多个led光源为白光led、红外led、紫外led、白光红外二合一led、白光紫外二合一led、白光红外紫外三合一led中的一种或多种；多光谱led照明系统
还包括与各个led光源电连接的控制板，所述控制板被配置为对各个led光源进行独立的控制，允许使用led本身内的单个光谱通道进行检测，比如可以控制二合一led或三合一led的输出光波长，或者控制led的其他工作参数。
35.在本发明的一个实施例中，提供了一种多光谱led照明方法，利用如上所述的多光谱led照明系统为目标被检测物定制照明方案，包括如图7所示的以下步骤：将目标被检测物放置在指定的检测基台；对所述照明系统进行光调校以得到多种照明光谱，测量所述目标被检测物在各种照明光谱下对应的成像对比度，并记录各种照明光谱对应的光调校参数及成像对比度；其中，光调校的方式包括以下方式中的一种或多种：方式一、更换不同类型或者不同规格的led光源；方式二、切换同一光处理模块中的不同光学元件，比如由序号“0”的光学元件切换至序号“1”的光学元件；方式三、更换光处理模块中的光学元件，比如将滤光片从通孔中取出，替换为偏振片；方式四、利用控制板独立控制各个led光源的工作参数，比如针对白光红外二合一led，由输出白光控制为输出红外光；选取合格的成像对比度，并按照其对应的光调校参数作为照明执行方案，具体地，若存在大于预设的对比度阈值的成像对比度，则选取最大的成像对比度，或者结合光调校参数（比如从能耗角度）从中选取合适的成像对比度。
36.并且本实施例中还将目标被检测物的信息和照明执行方案存储在数据库中；在为新的目标被检测物定制照明方案时，先在所述数据库中查找是否存在相似的被检测物，若存在，则调用其对应的照明执行方案，或基于该照明执行方案进行光调校参数的调整，并根据成像对比度确定所述新的目标被检测物对应的照明执行方案。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.以上所述仅是本技术的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。