一种红胶检测的方法及实现装置制造方法
【专利摘要】本发明公开一种红胶检测的方法及实现装置，用于红胶印刷等诸多检测领域，其特征是：采用黑白相机分别对RGB三色光源照射下的红胶测量对象进行拍照，并存储于计算机中；利用计算机中的图像处理软件，对三幅黑白图像进行合成处理，获得还原的彩色图像。根据计算机中预存的红胶的RGB亮度值匹配区间搜索所有满足条件的像素点，所有像素点的集合即构成红胶的图像。本发明的优点是合成速度快，检测精度高。
【专利说明】—种红胶检测的方法及实现装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及SMT (表面贴装技术)行业自动检测领域中的红胶检测方法，并涉及了该方法的具体实现装置。可以应用于SMT领域中的红胶印刷检测，在进行元件粘贴之前，可以先采用本发明中的方法，对红胶的印刷效果进行精确的定位和检测，以保证元件粘贴的效果。
【背景技术】
[0002]红胶是一种聚稀化合物，与锡膏不同的是其常温下为凝胶状，受热后便固化，其凝固点温度为150°C，这时，红胶开始由膏状体直接变成固体。红胶属于SMT材料。红胶具有粘度流动性，温度特性，润湿特性等。根据红胶的这些特性，在生产中，利用红胶的目的就是使零件牢固地粘贴于PCB表面，防止其掉落，红胶的好坏决定着零件粘贴效果，因此对红胶的检测是必须要进行的。
[0003]点胶是利用压缩空气，将红胶透过专用点胶头点到基板上，胶点的大小、多少、由时间、压力管直径等参数来控制。点胶机具有灵活的功能，对于不同的零件，我们可以使用不同的点胶头，设定不同的参数来改变胶点的形状和数量，以求达到效果，优点是方便、灵活、稳定，缺点是易有拉丝和气泡等。我们可以对作业参数、速度、时间、气压、温度调整，来尽量减少这些缺点，检测红胶的目的也就在于此。
【发明内容】
[0004]因此，针对SMT领域中存在的红胶印刷检测速度和精度问题，本发明设计了一种二维物体轮廓识别的检测方法，并设计了该方法的具体实现装置，可以更快的速度，真实的还原检测目标的色彩信息，完成测量目标的二维轮廓定位，进而对红胶进行位置、面积、轮廓等方面的精确检测。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0006]一种红胶检测的方法，其特征在于，包括如下的步骤:
[0007]I)设置一包括黑白采样相机和RGB三色光源的测量装置，将采样相机和RGB三色光源的控制器与计算机连接，测量装置的各项参数预先标定，计算机中存储有图像处理软件模块；
[0008]2)将测量对象放置在装置下方，起始时RGB三色光源均关闭，然后先打开红色光源，采样相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中；
[0009]3)关闭红色光源，打开绿色光源，相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中；
[0010]4)关闭绿色光源，打开蓝色光源，相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中；
[0011]5)计算机中的图像处理软件模块，对以上2)?4)中获得的三幅黑白图像进行合成处理，获得还原的彩色图像，处理的方法是:
[0012]利用三原色合成算法，对三幅黑白图像中每个像素点的亮度值进行合成计算，还原出彩色图像，合成算法为:[0013]Gray=0.299R+0.5876+0.114B
[0014]其中Gray代表某个像素点的合成图像亮度值，R代表红色光源照射下该像素点的亮度值，G代表绿色光源照射下该像素点的亮度值，B代表蓝色光源照射下该像素点的亮度值；
[0015]6)在还原出的彩色图像中，根据计算机中预先设置的红胶的R、G、B亮度值匹配区间，对图像进行提取，所有能同时满足红胶的R、G、B亮度值匹配区间的像素点，按照所述合成算法获得的亮度值，即是红胶图像的亮度值，所有像素点的集合即构成红胶的图像。
[0016]所述计算机中预先设置的红胶的R、G、B亮度值匹配区间是根据用户需要和/或红胶材质进行调整设置的。
[0017]所述红胶的R、G、B亮度值匹配区间是:R=100~250，G=IO~50，B=IO~50，并且
该匹配区间，可以由用户根据实际情况分别进行调整设置。
[0018]一种用于实现权利要求1-3任一所述方法的装置，其特征在于，包括一工作台底座，在工作台底座中心设置两条载物台轨道，在载物台轨道设置有载物台，载物台的上方设置一环形的RGB三色光源，三色光源能够对载物台上的物体进行全方位的照射；由工作台底座上竖起四条立柱，左右两侧的立柱上分别安装一纵梁，两纵梁上滑设一横梁，横梁上滑设一相机固定板，所述相机固定板安装有一相机支架，相机支架上安装有黑白相机，所述三色光源和相机均与计算机相连。
[0019]所述RGB三色光源为红、绿、蓝三种单色光源，并且这三种光源按红、绿、蓝、红、绿、蓝…循环交替式分布。
[0020]在所述相机固定板上纵向设置有两排螺栓孔，两排螺栓孔通过螺栓固定所述相机支架，改变螺栓孔的固定位置，调整相机的高度。或者，在所述相机固定板上纵向设置有两条滑轨，相机支架滑设于所述滑轨上，调整相机的高度。
[0021]在所述两纵梁上，分别设置有两条滑轨，所述横梁滑设于所述滑轨上，并且所述横梁由驱动电机连接。
[0022]在所述横梁上设置有两条滑轨，所述相机固定板滑设于所述滑轨上，并且所述相机固定板由横梁上的驱动电机连接。
[0023]本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点:本发明采用黑白相机，提供更快的拍照速度，从而提高整个检测的速度；并且通过三幅黑白图像合成出真实的彩色图像，从而获得更多的数据量，提高检测的精度。
[0024]本发明提供一种实现装置， 使得检测速度和精度都得到了显著的提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是红光照射时，黑白相机拍摄到的PCB板图像；
[0026]图2是绿光照射时，黑白相机拍摄到的PCB板图像；
[0027]图3是蓝光照射时，黑白相机拍摄到的PCB板图像；
[0028]图4是根据三幅黑白图像合成获得的彩色PCB板图像；
[0029]图5是在红光照射下黑白相机拍摄到的红胶图像显示的亮度；
[0030]图6是在绿光照射下黑白相机拍摄到的红胶图像显示的亮度；
[0031]图7是在蓝光照射下黑白相机拍摄到的红胶图像显示的亮度；[0032]图8是测量装置立体图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0034]本发明提供的红胶检测的方法，通过如下步骤实现:
[0035]I)设置一包括采样相机和RGB三色光源的测量装置，将采样相机和RGB三色光源的控制器与计算机连接，测量装置的各项参数预先标定，计算机中存储有图像处理软件，所述采样相机为黑白相机；
[0036]2)将测量对象放置在装置下方，测量对象由RGB三色光源照射，并由采样相机在上方拍摄；
[0037]3)起始三色光源均关闭，先打开红色光源，相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中；
[0038]4)关闭红色光源，打开绿色光源，相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中；
[0039]5)关闭绿色光源，打开蓝色光源，相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中；
[0040]6)计算机中的图像处理软件模块，对以上3)-5)中的三幅黑白图像进行合成处理，获得还原的彩色图像；
[0041]7)在还原出的彩色图像中，根据计算机中预先设置的测量对象-红胶的R、G、B颜色提取范围，分别识别，从而获得测量对象的二维轮廓数据，及实现了对红胶的检测。
[0042]众所周知，自然界所有的色彩中，存在有三种特殊的色彩-红、绿、蓝，我们把它们叫做三原色，或三基色。之所以说它们特殊，是因为有了这三种色彩之后，可以通过适当比例的混合，可获得自然界中人眼可见的所有色彩。而这三种色彩本身，是无法通过其他色彩混合获得的，相当于，他们是自然界所有人眼可见色彩的基础，所以叫三原色或三基色。
[0043]对于三原色，有它的特性，即按照特定比例混合这三种色彩，即可以获得白色，也就是说按照这个比例混合红绿蓝三色光，就可以获得白光，而反之白光也可以被分光镜这类的光学器材拆分获得这个比例的红绿蓝三色光。
[0044]基于这种光学原理我们可知，当用白光照射物体，并用彩色相机进行拍照时，即可获得真实的彩色照片。这个工作原理就是，白光中的红绿蓝分量，照射到物体上不同底色的区域时，会分别发生不同的反射和散射，而彩色相机通过自带的滤镜分别捕获这三种颜色的反射光和散射光，并通过内部计算获得彩色图像，这就是业界所共知的拜尔滤光法(Bayer filter)。
[0045]根据彩色相机的成像原理，我们反其道而行之，将本来是白光的光源，拆解为红绿蓝三色光，而将原本的彩色相机替换为黑白相机，用黑白相机分别捕捉生成三色光源照射同一物体时的黑白图像，图1、2、3所示是分别用红、绿、蓝光源照射PCB板得到的三张黑白图像。因为黑白相机本身只能捕获一路光学特性，就是亮度，而没有色彩的概念，所以只能生成黑白图像，而由于物体表面不同底色的区域，对不同颜色光的反射和散射特性都是不同的(比如红色区域对红光是全反射，而吸收绿光和蓝光)，因此，在用三种颜色的光源分别投射时，黑白相机采集到的虽然都是黑白图像，但这三幅图像本身各个地方的亮度是不同的，并且这个亮度，实际上就体现了该点本来的颜色属性。
[0046]我们用三原色合成算法，就可以对三幅黑白图像中每个像素点的亮度值进行合成计算，还原出彩色图像，如图4所示。合成算法为:
[0047]Gray=0.299R+0.587G+0.114B[0048]其中Gray代表某个点的合成图像亮度值，R代表红色光源照射下的亮度值，G代表绿色光源照射下的亮度值，B代表蓝色光源照射下的亮度值。通过上述计算就可以获得该点的亮度值了，不同的亮度值，就代表了不同的物体颜色。
[0049]本发明基于三原色光源投射，黑白相机取像合成的这种原理，提出了上述红胶的检测方法。在计算机存储的图像处理软件中，预置了上述的三原色合成算法，还根据红胶的特性，预置了一组符合红胶特性的三原色亮度值匹配区间，这组匹配区间是:R=100~250，G=IO~50，B=IO~50，也就是说凡是能够同时满足这三种匹配区间的像素点的亮度值，在按照上述合成算法合成后的亮度值，都是符合红胶的亮度值，相对应的，这些像素点的集合也即构成红胶的图像。
[0050]附图5是在红光照射下黑白相机拍摄到的红胶图像显示的亮度，图5中看出外围灰色区域是焊盘10，内部白色区域是红胶20和丝印30 ;图6是在绿光照射下黑白相机拍摄到的红胶图像显示的亮度，图6中看出外围灰色区域依旧是焊盘10，内部白色区域变黑部分是红胶20，黑色外围出现了亮白色，是丝印30 ;图7是在蓝光照射下黑白相机拍摄到的红胶图像显示的亮度，图7中看出外围灰色区域依旧是焊盘10，内部白色区域变黑部分是红胶20，黑色外围出现了亮白色，是丝印30，但是较图6拍摄效果不明显。
[0051]将这些黑白图像合成后形成的图像，用一个外接多边形都包含进去，就是这个图像的二维测量轮廓。只要能够快速准确的确定红胶的位置和轮廓，就能判断它对贴片的影响，判断将来印刷质量的好坏。
[0052]为了实现这种检测方法，本发明采用以下装置。
[0053]如图8所示，该装置包括一工作台底座10，在工作台底座10中心设置两条载物台轨道11，在载物台轨道11上设置有载物台12，载物台12由电机13驱动。载物台的上方设置一环形的RGB三色光源22，三色光源22能够对载物台上的物体33进行全方位的照射。
[0054]由工作台底座上竖立起四条立柱41，左右两侧的立柱上分别安装一纵梁42，两纵梁42上前、后滑设一横梁43，横梁43由电机44驱动。横梁43上左、右滑设一相机固定板50,固定板是滑设在一导轨上由电机54驱动。相机固定板50上设置有相机支架51 (在三维测量时，还有可能安装三维测量的光栅架52)，相机支架51上固定有相机53。三色光源22位于相机之下。
[0055]进一步讲，环形的三色光源3为红、绿、蓝三种单色光源，并且这三种光源呈红、绿、蓝、红、绿、蓝…交替式分布，有助于物体全方位得到某种光的照射。
[0056]进一步讲，相机支架51在相机固定板50上是可变换位置安装的，其方式是:在相机支架51上设置两排螺栓孔，两排螺栓孔通过螺栓固定相机支架51，由于螺栓孔为多个，所以改变螺栓孔的固定位置，就能调整相机的高度。
[0057]或者，在相机固定板50上设置两条滑轨，相机支架51滑设于所述滑轨上，并由马达驱动连接也是可以的。当相机支架51沿滑轨滑动时，相机53也随之移动，从而变换高度。因此，相机53(以及光栅架52)就可以在工作台上前后、左右以及上下移动。
[0058]关于本装置的使用方法是:
[0059]首先将测量物体33传送到在载物台上，然后依次打开红、绿、蓝三种光源，并在每一种光源照射时打开照相机进行拍照，并将照片存储于计算机中。计算机控制软件就会按照预定的算法对拍摄到的图像进行处理，筛检出所需的图像。
【权利要求】
1.一种红胶检测的方法，其特征在于，包括如下的步骤: 1)设置一包括黑白采样相机和RGB三色光源的测量装置，将采样相机和RGB三色光源的控制器与计算机连接，测量装置的各项参数预先标定，计算机中存储有图像处理软件模块； 2)将测量对象放置在装置下方，起始时RGB三色光源均关闭，然后先打开红色光源，采样相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中； 3)关闭红色光源，打开绿色光源，相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中； 4)关闭绿色光源，打开蓝色光源，相机对测量对象进行拍照，并存储于计算机中； 5)计算机中的图像处理软件模块，对以上2)~4)中获得的三幅黑白图像进行合成处理，获得还原的彩色图像，处理的方法是: 利用三原色合成算法，对三幅黑白图像中每个像素点的亮度值进行合成计算，还原出彩色图像，合成算法为:
Gray=0.299R+0.587G+0.114B 其中Gray代表某个像素点的合成图像亮度值，R代表红色光源照射下该像素点的亮度值，G代表绿色光源照射下该像素点的亮度值，B代表蓝色光源照射下该像素点的亮度值； 6)在还原出的彩色图像中，根据计算机中预先设置的红胶的R、G、B亮度值匹配区间，对图像进行提取，所有能同时满足红胶的R、G、B亮度值匹配区间的像素点，按照所述合成算法获得的亮度值，即是红胶图像的亮度值，所有像素点的集合即构成红胶的图像。
2.根据权利要求1所述的红胶检测的方法，其特征在于，所述计算机中预先设置的红胶的R、G、B亮度值匹配区间是根据用户需要和/或红胶材质进行调整设置的。
3.根据权利要求1或2所述的红胶检测的方法，其特征在于，所述红胶的R、G、B亮度值匹配区间是:R=100~250，G=IO~50，B=IO~50，并且该匹配区间，可以由用户根据实际情况分别进行调整设置。
4.一种用于实现权利要求1-3任一所述方法的装置，其特征在于，包括一工作台底座，在工作台底座中心设置两条载物台轨道，在载物台轨道设置有载物台，载物台的上方设置一环形的RGB三色光源，三色光源能够对载物台上的物体进行全方位的照射；由工作台底座上竖起四条立柱，左右两侧的立柱上分别安装一纵梁，两纵梁上滑设一横梁，横梁上滑设一相机固定板，所述相机固定板安装有一相机支架，相机支架上安装有黑白相机，所述三色光源和相机均与计算机相连。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述RGB三色光源为红、绿、蓝三种单色光源，并且这三种光源按红、绿、蓝、红、绿、蓝…循环交替式分布。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，在所述相机固定板上纵向设置有两排螺栓孔，两排螺栓孔通过螺栓固定所述相机支架，改变螺栓孔的固定位置，调整相机的高度。
7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，在所述相机固定板上纵向设置有两条滑轨，相机支架滑设于所述滑轨上，调整相机的高度。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述两纵梁上，分别设置有两条滑轨，所述横梁滑设于所述滑轨上，并且所述横梁由驱动电机连接 。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，在所述横梁上设置有两条滑轨，所述相机固定板滑设于所`述滑轨上，并且所述相机固定板由横梁上的驱动电机连接。
【文档编号】G01B11/24GK103512496SQ201310439898
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月18日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】廖怀宝 申请人:廖怀宝