一种光源装置、胶点厚度检测系统及检测方法与流程

本发明涉及机器视觉技术领域，尤其涉及一种光源装置、胶点厚度检测系统及检测方法。

背景技术：

点胶是smt等精密加工行业中的一项重要工艺，点胶出胶量的精确度对于产品良品率具有重要影响，过多会引起溢胶，过少则难以固定部件。通常，出胶量的多少可以通过点胶形成胶点的高度来进行计算，由于胶水在工件表面呈现的是透明、有弹性的半球状，如何经济、快速定位胶点的最高点位置成为检测胶点质量的关键问题。激光测高是业内用于测量工件表面高度的一种方式，对于胶点检测而言，这种方式的缺点在于：1)激光测高设备售价昂贵；2)不能自主精确定位胶点位置。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提出一种光源装置、胶点厚度检测系统及检测方法，旨在采用较低成本的光源方案，实现对胶点最厚位置的判断及厚度检测，与现有方案相比，具有成本经济、应用简便的特点。

为实现上述目的，本发明提供的一种光源装置，所述光源装置包括长条状外壳、若干led灯珠以及两光路定位挡板；所述长条状外壳开设有沿其长度方向延伸的光路出口；所述若干led灯珠均并排设于所述长条状外壳与所述光路出口相对设置的一侧内壁上；所述两光路定位挡板设于所述光路出口所在一侧，且所述两光路定位挡板相对倾斜设置，以在靠近所述光路出口的一侧形成第一狭缝；所述第一狭缝平行于所述长条状外壳的长度方向。

进一步地，所述长条状外壳的内壁及每一所述光路定位挡板面向所述若干led灯珠的一侧表面均设有反光内层。

进一步地，所述光路出口的两侧侧壁相对倾斜设置，以使得所述光路出口形成第二狭缝；所述第二狭缝平行于所述第一狭缝，且所述若干led灯珠的连线、所述第一狭缝以及所述第二狭缝位于同一平面内。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种胶点厚度检测系统，所述胶点厚度检测系统包括上述的光源装置、图像采集装置以及物料载具，所述光源装置与所述图像采集装置水平相对间隔设于所述物料载具的上方，以在所述光源装置与所述图像采集装置之间的中间区域形成一垂直面检测区，所述垂直面检测区与所述物料载具的上表面相互垂直，所述光源装置到所述物料载具的入射光线的入射角度与所述物料载具到所述图像采集装置的反射光线的反射角度保持一致。

进一步地，所述图像采集装置为带ccd传感器的智能相机。

进一步地，所述物料载具的上表面设有基准反射点。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种胶点厚度检测方法，所述胶点厚度检测方法基于上述的胶点厚度检测系统来实现，所述胶点厚度检测方法包括如下步骤：测量出所述光源装置与所述图像采集装置之间的水平间隔距离为2l；测量出所述光源装置到所述物料载具的上表面之间的高度为h；判断位于所述物料载具的上表面的待检测胶点的顶点是否进入所述垂直面检测区，以在所述顶点进入所述垂直面检测区时通过所述图像采集装置测出所述顶点反射光的对应反射角度α；通过公式h＝h-l×cotα，计算得到所述待检测胶点的厚度h。

进一步地，通过检测所述图像采集装置采集到所述顶点反射光的进光量，以在所述进光量最大时判断所述顶点进入到所述垂直面检测区。

此外，为实现上述目的，本发明还提出一种胶点厚度检测方法，所述胶点厚度检测方法基于上述的胶点厚度检测系统来实现，所述胶点厚度检测方法包括如下步骤：测量出所述光源装置与所述图像采集装置之间的水平间隔距离为2l；判断所述基准反射点是否进入所述垂直面检测区，以在所述基准反射点进入所述垂直面检测区时通过所述图像采集装置测出所述基准反射点反射光的对应反射角度β；判断位于所述物料载具的上表面的待检测胶点的顶点是否进入所述垂直面检测区，以在所述顶点进入所述垂直面检测区时通过所述图像采集装置测出所述顶点反射光的对应反射角度α；通过公式h＝l×cotβ-l×cotα，计算得到所述待检测胶点的厚度h。

进一步地，通过检测所述图像采集装置采集到所述基准反射点反射光的第一进光量，以在所述第一进光量最大时判断所述基准反射点进入到所述垂直面检测区；通过检测所述图像采集装置采集到所述顶点反射光的第二进光量，以在所述第二进光量最大时判断所述顶点进入到所述垂直面检测区。

本发明提出的一种光源装置、胶点厚度检测系统及检测方法，其光源装置采用普通led光源生成线状的特殊光路，并配合图像采集装置形成对称的胶点厚度检测系统，通过利用待检测胶点的顶点表面呈局部水平镜面的特点，在图像采集装置中自动确定胶点顶点的位置，从而获得胶点的厚度信息，实现对胶点最厚位置的判断及厚度检测。与现有方案相比，该方案减少了光源的制造成本，并利用光源设计及胶点本身的反光特点进行胶点厚度检测，投入小、应用简便，具有很高的使用价值。

附图说明

图1为本发明第一实施例提供的光源装置的结构示意图。

图2为图1所示光源装置形成的入射光线示意图。

图3为本发明第二实施例提供的胶点厚度检测系统的结构示意图。

图4为图3所示胶点厚度检测系统的工作状态示意图。

图5为本发明第三实施例提供的胶点厚度检测方法的流程框图。

图6为本发明第四实施例提供的胶点厚度检测方法的流程框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2所示，本发明第一实施例提出一种光源装置100，该光源装置100包括长条状外壳110、若干led灯珠120以及两光路定位挡板130。长条状外壳110开设有沿其长度方向延伸的光路出口111。若干led灯珠120均并排设于长条状外壳110与光路出口111相对设置的一侧内壁112上。两光路定位挡板130设于光路出口111所在一侧，且两光路定位挡板130相对倾斜设置，以在靠近光路出口111的一侧形成第一狭缝140。第一狭缝140平行于长条状外壳110的长度方向。

在本实施例中，如图1所示，该长条状外壳110的内壁及每一光路定位挡板130面向若干led灯珠120的一侧表面均设有反光内层150，通过反光内层150的设置，可实现对若干led灯珠120发出的光线(图中箭头所示)的增强，使得若干led灯珠120发出的所有光线经反光内层150的多次反射汇聚后全部经由第一狭缝140处射出。

如图1所示，光路出口111的两侧侧壁相对倾斜设置，以使得光路出口111形成第二狭缝。第二狭缝平行于第一狭缝140，且若干led灯珠120的连线、第一狭缝140以及第二狭缝位于同一平面内。通过双重狭缝结构的限制，可进一步确保本光源装置100发出形成一定宽度细线状的入射光。

工作时，如图1及图2所示，若干led灯珠120发出的光线经反光内层150增强后先后通过两光路定位挡板130形成的第一狭缝140以及光路出口111处的第二狭缝后，形成一定宽度细线状的入射光，如图2所示。

本实施例的光源装置100与激光相比，减少了光源的制造成本，通过两光路定位挡板130形成的光路可在入射平面内提供多个角度的入射光。

如图3所示，本发明第二实施例提出一种胶点厚度检测系统200，该胶点厚度检测系统200包括实施例一中的光源装置100、图像采集装置210以及物料载具220，光源装置100与图像采集装置210水平相对间隔设于物料载具220的上方，以在光源装置100与图像采集装置210之间的中间区域形成一垂直面检测区230，垂直面检测区230与物料载具220的上表面相互垂直，光源装置100到物料载具220的入射光线的入射角度与物料载具220到图像采集装置210的反射光线的反射角度保持一致，进而使得光源装置100与图像采集装置210之间形成一定意义上的对称设置。

在本实施例中，如图3所示，图像采集装置210可优选采用带ccd传感器的智能相机或其它摄像装置，以通过该智能相机或其它摄像装置来完成各种进光量的检测及图像采集。物料载具220的上表面设有基准反射点221，通过该基准反射点221可完成图像采集装置210到物料载具220的上表面之间的高度测量。

如图5所示，本发明第三实施例提出一种胶点厚度检测方法，该胶点厚度检测方法基于本发明第二实施例中的胶点厚度检测系统200来实现，该胶点厚度检测方法包括如下步骤：

步骤s11：测量出光源装置与图像采集装置之间的水平间隔距离为2l。

具体地，如图3所示，光源装置100与图像采集装置210水平相对间隔设于物料载具220的上方后，两者之间的水平间距是固定不变的，即两者之间的水平间隔距离2l可以是已知的，亦可通过尺子等测量工具直接测量得知。

步骤s12：测量出光源装置到物料载具的上表面之间的高度为h。

具体地，如图3所示，光源装置100与图像采集装置210水平相对间隔设于物料载具220的上方后，光源装置100与图像采集装置210的垂直高度同样是固定不变的，即光源装置210到物料载具220的上表面之间的高度h可以是已知的，亦可通过尺子等测量工具直接测量得知。

步骤s13：判断位于物料载具的上表面的待检测胶点的顶点是否进入垂直面检测区，以在顶点进入垂直面检测区时通过图像采集装置测出顶点反射光的对应反射角度α。

具体地，如图4所示，当光源装置100产生的线状光未照射到待检测胶点300的顶点时，光源装置100产生的入射光线在胶点表面反射，图像采集装置210接受到的进光量较小，待检测胶点300在图像采集装置210内的成像不明显。当光源装置100产生的线状光照射到待检测胶点300的顶点(即位于物料载具220的上表面的待检测胶点300的顶点进入垂直面检测区230)时，则此时待检测胶点300必处于光源装置100与图像采集装置210之间的中线上，由于光路对称，此时进入图像采集装置210的进光量最大，待检测胶点300在图像采集装置210中的成像最清晰。并且，由于光源装置100采用了led光源而非激光，光路平面内多角度入射的光线经待检测胶点300的表面反射，可在图像采集装置210中形成待检测胶点300表面形状的像。由于进光量的不同，待检测胶点300表面的像与顶点的像亮度有明显差异，从而既得到待检测胶点300顶点的位置信息，又得到了待检测胶点300的形状信息。基于以上特点，可通过检测图像采集装置210采集到顶点反射光的进光量，以在进光量最大时判断顶点进入到垂直面检测区230，并在顶点进入垂直面检测区230时，通过图像采集装置210测出顶点反射光的对应反射角度α。

步骤s14：通过公式h＝h-l×cotα，计算得到该待检测胶点的厚度h。

具体地，如图4所示，计算待检测胶点300的厚度时，图像采集装置210根据待检测胶点300的顶点在图像中的成像位置，得到顶点反射光的对应入射角度α，由公式h’＝l×cotα，可计算得到图像采集装置210到待检测胶点300的顶点之间的高度h’，在通过先前测量出的光源装置到物料载具的上表面之间的高度h，由公式h＝h-l×cotα，便可计算得到该待检测胶点的厚度h。

如图4所示，本发明第四实施例提出一种胶点厚度检测方法，该胶点厚度检测方法基于本发明第二实施例中的胶点厚度检测系统200来实现，该胶点厚度检测方法包括如下步骤：

步骤s21：测量出光源装置与图像采集装置水平间隔距离为2l。

具体地，如图3所示，光源装置100与图像采集装置210水平相对间隔设于物料载具220的上方后，两者之间的水平间距是固定不变的，即两者之间的水平间隔距离2l是已知的，亦可通过尺子等测量工具直接测量得知。

步骤s22：判断基准反射点是否进入垂直面检测区，以在基准反射点进入垂直面检测区时通过图像采集装置测出基准反射点反射光的对应反射角度β。

具体地，如图3所示，光源装置100与图像采集装置210水平相对间隔设于物料载具220的上方后，光源装置100与图像采集装置210的垂直高度同样是固定不变的，即光源装置210到物料载具220的上表面之间的高度h可以是已知的，亦可基准反射点221测量得知。

该测量方法具体如下：当光源装置100产生的线状光未照射到基准反射点221时，图像采集装置210接受到的进光量较小。当光源装置100产生的线状光照射到基准反射点221(即基准反射点221进入垂直面检测区230)时，则此时基准反射点221必处于光源装置100与图像采集装置210之间的中线上，由于光路对称，此时进入图像采集装置210的进光量最大。基于以上特点，可通过检测图像采集装置210采集到基准反射点反射光的进光量，以在进光量最大时判断基准反射点221进入到垂直面检测区230，并在基准反射点221进入垂直面检测区230时，通过图像采集装置210测出基准反射点反射光的对应反射角度β，这样一来，便可通过公式h＝l×cotβ，计算得到光源装置210到物料载具220的上表面之间的高度h。

步骤s23：判断位于物料载具的上表面的待检测胶点的顶点是否进入所述垂直面检测区，以在顶点进入所述垂直面检测区时通过图像采集装置测出顶点反射光的对应反射角度α；

具体地，如图4所示，当光源装置100产生的线状光未照射到待检测胶点300的顶点时，光源装置100产生的入射光线在胶点表面反射，图像采集装置210接受到的进光量较小，待检测胶点300在图像采集装置210内的成像不明显。当光源装置100产生的线状光照射到待检测胶点300的顶点(即位于物料载具220的上表面的待检测胶点300的顶点进入垂直面检测区230)时，则此时待检测胶点300必处于光源装置100与图像采集装置210之间的中线上，由于光路对称，此时进入图像采集装置210的进光量最大，待检测胶点300在图像采集装置210中的成像最清晰。并且，由于光源装置100采用了led光源而非激光，光路平面内多角度入射的光线经待检测胶点300的表面反射，可在图像采集装置210中形成待检测胶点300表面形状的像。由于进光量的不同，待检测胶点300表面的像与顶点的像亮度有明显差异，从而既得到待检测胶点300顶点的位置信息，又得到了待检测胶点300的形状信息。基于以上特点，可通过检测图像采集装置210采集到顶点反射光的进光量，以在进光量最大时判断顶点进入到垂直面检测区230，并在顶点进入垂直面检测区230时，通过图像采集装置210测出顶点反射光的对应反射角度α。

步骤s24：通过公式h＝l×cotβ-l×cotα，计算得到该待检测胶点的厚度h。

具体地，如图4所示，计算待检测胶点300的厚度时，图像采集装置210根据待检测胶点300的顶点在图像中的成像位置，得到顶点反射光的对应入射角度α，由公式h’＝l×cotα，可计算得到图像采集装置210到待检测胶点300的顶点之间的高度h’，在通过先前测量出基准反射点反射光的对应反射角度β，由公式h＝l×cotβ-l×cotα，便可计算得到该待检测胶点的厚度h。

本发明提出的一种光源装置及胶点厚度检测系统，其光源装置采用普通led光源生成线状的特殊光路，并配合图像采集装置形成对称的胶点厚度检测系统，通过利用待检测胶点的顶点表面呈局部水平镜面的特点，在图像采集装置中自动确定胶点顶点的位置，从而获得胶点的厚度信息，实现对胶点最厚位置的判断及厚度检测。与现有方案相比，该方案减少了光源的制造成本，并利用光源设计及胶点本身的反光特点进行胶点厚度检测，投入小、应用简便，具有很高的使用价值。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。