一种PCB板检测装置及检测方法与流程

本发明涉及PCB板外观检测技术领域，具体涉及一种AVI自适应光源调节系统。

背景技术：

PCB板为印制电路板，又称印刷电路板，以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属化孔等)，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。

现有技术中，在对PCB板上的焊点进行检测的时候，通常是操作工人用眼睛进行检查，采用人工检查经过长时间操作会出现视觉疲劳，导致漏检、错检，使得PCB板生产效率低下。

为此，现有技术中提出了采用单色光对PCB板进行检测的方法，通过灯泡如荧光灯产生的单色光，对PCB板进行照射，当光线照射到PCB板上后，在PCB板有缺陷的位置处的颜色与其它正常位置处的颜色会有区别，通过该方法确定出PCB板上的缺陷位置。但是，PCB板多种不同类型，每个类型的颜色也存在差异，在对PCB板进行检测的过程中，需要在流水线上检测多种不同类型的板，因此需要对应设置多类能够产生不同色度的荧光灯，同时在检测过程中也需要对多个荧光灯进行切换，这不利于整个检测装置的小型化以及检测效率的提高。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中采用单色光源对不同类型PCB板进行检测时适应度较低、检测效率不高的缺陷。

为此，本发明提供一种PCB板检测装置，包括：载板器，用于承载PCB板；光源系统，用以照射所述PCB板；图像传感器，用于获取被照射的PCB板的图像信息；控制器，与CCD连接，用以控制光源系统来调整光源的色度和亮度；所述光源系统包括：灯泡组，至少为一组，所述灯泡组具有颜色为红、绿、蓝、白的四个灯泡，通过打开一个或多个所述灯泡，以合成不同色度的光线。

所述的PCB板检测装置还包括角度调节架，包括若干个彼此相连且与水平面呈不同倾角的调节板，所述调节板上安装有所述灯泡组。

所述的PCB板检测装置还包括：若干DA转换器，分别与所述灯泡组中的每种颜色的灯泡电连接，能够接受所述控制器的信号以控制灯泡的开闭，且可通过在控制器的控制下调节流经灯泡电流的大小以改变灯泡的亮度。

所述的PCB板检测装置还包括扩散板，设置在所述灯泡组的入射光线的路径上，用于将所述灯泡组的入射光线充分散射至PCB板上。

所述的PCB板检测装置还包括：半反半透镜，用以接受所述灯泡组发射的入射光线，获得竖直方向的反射光线，竖直方向的反射光线在PCB板表面反射后沿原路径通过所述半反半透镜进入位于所述半反半透镜上方的CCD中。

所述的PCB板检测装置还包括：黑色背景板，用以吸收所述入射光线经过所述半反半透镜后透射的光线，防止透过的光线进入图像传感器对检测造成影响。

所述光源系统、所述图像传感器和所述角度调节架分别为两组，且各自相对所述载板器上下对称设置。

本发明同时提供一种PCB板检测方法，包括如下步骤：S1.通过打开不同颜色的一种或多种灯泡，使得光源系统产生所需色度的光源；S2.对步骤S1中产生的光源的光通量进行调节，使光源各位置处的光通量一致；S3.采用调节后的光源照射PCB板；S4.获取PCB板的图像信息；S5.分析PCB板不同区域的反射光中的颜色差别，确定PCB板中存在的缺陷。

步骤S2中包括如下步骤：

a.利用步骤S1中产生的光源对白板进行照射；

b.利用图像传感器获取被照射的白板的图像信息并对图像进行分析；

c.控制器接收图像传感器发出的信号，对光源的亮度进行调节。

在所述步骤S4和S5中，采用CCD作为图像传感器以获得PCB板的图像信息并进行分析。

在所述步骤S3中，还包括对所述光源系统发出的光线与PCB板之间夹角进行调节的步骤，用以使PCB板上待测部位具有良好的反光性能。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的PCB板检测装置，包括：载板器，用于承载PCB板；光源系统，用以照射所述PCB板；图像传感器，用于获取被照射的PCB板的图像信息；控制器，与CCD连接，用以控制光源系统来调整光源的色度和亮度；所述光源系统包括：灯泡组，至少为一组，所述灯泡组具有颜色为红、绿、蓝、白的四个灯泡，通过打开一个或多个所述灯泡，以合成不同色度的光线。

灯泡组采用四色灯泡构成，从光学角度而言，红、绿、蓝、白四种颜色可以组合出自然界的各种光线，如红色与绿色叠加会产生黄色，红色与蓝色叠加会产生粉红色，等等。比如当需要采用红色光对PCB板进行检测时，需要打开红色灯泡，其它三种颜色的灯泡关闭；当需要采用黄色光对PCB板进行检测时，打开红色和绿色灯泡，让两种颜色的光线叠加后产生黄色光，然后对PCB板进行照射。

现有技术中的光源系统，只能产生单一色度的光线，当更换不同类别的PCB板后，需要拆卸并安装新的光源，操作复杂且耗费时间。

而本发明提供的灯泡组，集成了四种基色灯泡，通过四种基色灯泡的组合，可以在单一灯泡组中产生与多种PCB板相对应的不同色度的光线，从而很好的解决了现有技术中存在的问题。

2.本发明提供的PCB板检测装置，还包括角度调节架，包括若干个彼此相连且与水平面呈不同倾角的调节板，所述调节板上安装有所述灯泡组。

对PCB板上不同类型的缺陷，有些需要采用与缺陷相垂直的光线，有些需要采用与缺陷呈一定夹角的光线进行检测，通过角度调节架，可以生成与缺陷呈不同夹角的光线，提高了整个检测装置的检测能力。

3.本发明提供的PCB板检测装置，包括：若干DA转换器，分别与所述灯泡组中的每种颜色的灯泡电连接，能够接受所述控制器的信号以控制灯泡的开闭，且可通过在控制器的控制下调节流经灯泡电流的大小以改变灯泡的亮度。

通过控制灯泡的开闭从而快速控制光源的色度，同时，通过设定DA转换器的输入电流值可以控制进入灯泡中的电流值大小，从而控制灯泡的亮度。

4.本发明提供的PCB板检测装置，还包括扩散板，设置在所述灯泡组的入射光线的路径上，用于将所述灯泡组的入射光线充分散射至PCB板上。从而有效的提高了光源光线的利用率。

5.本发明提供的PCB板检测装置，还包括：半反半透镜，用以接受所述灯泡组发射的入射光线，获得竖直方向的反射光线，竖直方向的反射光线在PCB板表面反射后沿原路径通过所述半反半透镜进入位于所述半反半透镜上方的CCD中。

由于光源系统在PCB板的斜上方，而CCD设置在PCB板的正上方，因此通过半反半透镜，可以将水平位置的入射光线转变成竖直方向的光线从而进入到CCD中。如果直接采用不具有透射功能的反射镜，则PCB板的反射光线将无法穿透反射镜，阻碍了反射光线进入CCD中。

6.本发明提供的PCB板检测装置，还包括：黑色背景板，用以吸收所述入射光线经过所述半反半透镜后透射的光线，防止透过的光线进入图像传感器对检测造成影响。

7.本发明提供的PCB板检测装置，所述光源系统、所述图像传感器和所述角度调节架分别为两组，且各自相对所述载板器上下对称设置。

对称设置的光源系统和图像传感器可以用来识别PCB上孔一类的缺陷，采用位于PCB板一侧的光源系统对PCB板进行照射时，如果PCB板上存在孔，则位于PCB板另一侧的图像传感器能够检测从孔中透过的光线，从而完成对孔的检测。

8.本发明提供一种PCB板检测方法，包括如下步骤：

S1.通过打开不同颜色的一种或多种灯泡，使得光源系统产生所需色度的光源；S2.对步骤S1中产生的光源的光通量进行调节，使光源各位置处的光通量一致；S3.采用调节后的光源照射PCB板；S4.获取PCB板的图像信息；S5.分析PCB板不同区域的反射光中的颜色差别，确定PCB板中存在的缺陷。

采用单色光对PCB板进行检测时，PCB板中间部位对应的灯泡较多，受光强，两边部位对应的灯泡较少，受光弱，这会导致PCB板中间部位的亮度要高于两边。那么在检测过程中，如果对PCB板中间部位和两侧均采用相同的标准，由于光线的干扰将会产生不准确的结果，例如在中间部位检测得到的缺陷是由光线过亮导致的，而并不是PCB板自身的缺陷造成的。

因此，在步骤S2中，对步骤S1中产生的光源的光通量进行调节，使光源各位置处的光通量一致，从而避免了由于光线产生的检测误差。

9.本发明提供一种PCB板检测方法，步骤S2中包括如下步骤：

a.利用步骤S1中产生的光源对白板进行照射；

b.利用图像传感器获取被照射的白板的图像信息并对图像进行分析；

c.控制器接收图像传感器发出的信号，对光源的亮度进行调节。

采用白板经过光源，白板物体对光分量(红、绿、蓝)的反射能力相同，因此确保反射光线在白板无损失，从而为步骤b和步骤c中检测提供基础。

10.本发明提供一种PCB板检测方法，在所述步骤S3中，还包括对所述光源系统发出的光线与PCB板之间夹角进行调节的步骤，用以使PCB板上待测部位具有良好的反光性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明提供的所述PCB板检测装置的结构示意图；

图2为实施例2中采用统计法分析图像各个位置的受光强度的示意图。

附图标记说明：

1-载板器；2-光源系统；21-同轴光源；22-侧面光源；3-图像传感器；4-角度调节架；5-扩散板；6-半反半透镜；7-黑色背景板；8-PCB板。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明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。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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种PCB板检测装置，包括：载板器1，用于承载PCB板8，载板器1将对PCB板进行水平方向的传送；光源系统2，用以照射所述PCB板8；图像传感器3，用于获取被照射的PCB板8的图像信息；控制器，与CCD连接，用以控制光源系统2来调整光源的色度和亮度；所述光源系统2包括：灯泡组，至少为一组，所述灯泡组具有颜色为红、绿、蓝、白的四个灯泡，通过打开一个或多个所述灯泡，以合成不同色度的光线。

灯泡组采用四色灯泡构成，从光学角度而言，红、绿、蓝、白四种颜色可以组合出自然界的各种光线，如红色与绿色叠加会产生黄色，红色与蓝色叠加会产生粉红色，等等。比如当需要采用红色光对PCB板进行检测时，需要打开红色灯泡，其它三种颜色的灯泡关闭；当需要采用黄色光对PCB板进行检测时，打开红色和绿色灯泡，让两种颜色的光线叠加后产生黄色光，然后对PCB板8进行照射。

现有技术中的光源系统2，只能产生单一色度的光线，当更换不同类别的PCB板后，需要拆卸并安装新的光源，操作复杂且耗费时间。

而本实施例提供的灯泡组，集成了四种基色灯泡，通过四种基色灯泡的组合，可以在单一灯泡组中产生与多种PCB板相对应的不同色度的光线，从而很好的解决了现有技术中存在的问题。

具体地，四种基色灯泡为一组呈正方形排列安装，同时所述光源系统2包括同轴光源21和侧面光源22，所述同轴光源21与所述半反半透镜6呈同一水平线设置，所述侧面光源22与所述载板器1之间呈不同夹角设置。

本实施例中，所述的PCB板检测装置还包括角度调节架4，包括若干个彼此相连且与水平面呈不同倾角的调节板，所述调节板上安装有所述灯泡组。角度调节架4安装灯泡组之后形成侧面光源22。

对PCB板上不同类型的缺陷，有些需要采用与缺陷相垂直的光线，有些需要采用与缺陷呈一定夹角的光线进行检测，通过角度调节架4，可以生成与缺陷呈不同夹角的光线，提高了整个检测装置的检测能力。

同时，本实施例提供的所述的PCB板检测装置还包括：若干DA转换器，分别与所述灯泡组中的每种颜色的灯泡电连接，能够接受所述控制器的信号以控制灯泡的开闭，且可通过在控制器的控制下调节流经灯泡电流的大小以改变灯泡的亮度。

通过控制灯泡的开闭从而快速控制光源的色度，同时，控制器提供可视化界面，通过设定DA转换器的输入电流值可以控制进入灯泡中的电流值大小，DA转换器将输入的电流值经过数模转换，输出连续的电流信号，四种颜色的灯泡均由独立的DA转换器控制，从而控制灯泡的亮度以及灯泡的开闭情况。

本实施例中，所述的PCB板检测装置还包括扩散板5，设置在所述灯泡组的入射光线的路径上，用于将所述灯泡组的入射光线充分散射至PCB板8上。

本实施例中，所述的PCB板检测装置还包括：半反半透镜6，用以接受所述灯泡组发射的入射光线，获得竖直方向的反射光线，竖直方向的反射光线在PCB板表面反射后沿原路径通过所述半反半透镜6进入位于所述半反半透镜6上方的CCD中。

由于光源系统2在PCB板8的斜上方，而CCD设置在PCB板8的正上方，因此通过半反半透镜6，可以将水平位置的入射光线转变成竖直方向的光线从而进入到CCD中。如果直接采用不具有透射功能的反射镜，则PCB板8的反射光线将无法穿透反射镜，阻碍了反射光线进入CCD中。具体地，从PCB板上发射上来的光，一半光直接穿过镜面进入CCD中，这部分是用来成像的，另一半光，发射回到光源方向。

本实施例中，所述的PCB板检测装置还包括：黑色背景板7，用以吸收所述入射光线经过所述半反半透镜6后透射的光线，防止透过的光线进入图像传感器3对检测造成影响。

具体地，如图1所示，位于半反半透镜6一侧的同轴光线首先进入半反半透镜6中，一部分光线反射到PCB板8上，一部分光线透过半反半透镜6进入黑色背景板7中。

本实施例中，如图1所示，所述光源系统2、所述图像传感器3和所述角度调节架4分别为两组，且各自相对所述载板器1上下对称设置。

对称设置的光源系统2和图像传感器3可以用来识别PCB上孔一类的缺陷，采用位于PCB板8一侧的光源系统2对PCB板8进行照射时，如果PCB板8上存在孔，则位于PCB板8另一侧的图像传感器3能够检测从孔中透过的光线，从而完成对孔的检测。

实施例2

本实施例提供一种PCB板检测方法，包括如下步骤：S1.通过打开不同颜色的一种或多种灯泡，使得光源系统2产生所需色度的光源；S2.对步骤S1中产生的光源的光通量进行调节，使光源各位置处的光通量一致；S3.采用调节后的光源照射PCB板；S4.获取PCB板的图像信息；S5.分析PCB板不同区域的反射光中的颜色差别，确定PCB板中存在的缺陷。

当对PCB板8上的某一种缺陷进行检测时，首先调整光源系统2，产生与缺陷相对应的色度的光线。采用单色光对PCB板8进行检测时，PCB板8中间部位对应的灯泡较多，受光强，两边部位对应的灯泡较少，受光弱，这会导致PCB板8中间部位的亮度要高于两边。那么在检测过程中，如果对PCB板8中间部位和两侧均采用相同的标准，由于光线的干扰将会产生不准确的结果，例如在中间部位检测得到的缺陷是由光线过亮导致的，而并不是PCB板8自身的缺陷造成的。

因此，在步骤S2中，对步骤S1中产生的光源的光通量进行调节，使光源各位置处的光通量一致，从而避免了由于光线产生的检测误差。

具体地，步骤S2中包括如下步骤：

a.利用步骤S1中产生的光源对白板进行照射；

b.利用图像传感器3获取被照射的白板的图像信息并对图像进行分析；

c.控制器接收图像传感器3发出的信号，对光源的亮度进行调节。

采用白板经过光源，白板物体对光分量(红、绿、蓝)的反射能力相同，因此确保反射光线在白板无损失，从而为步骤b和步骤c中检测提供基础。

具体地，在步骤b中，采用统计法分析图像各个位置的受光强度，得到各个位置的受光比例参数，如图2所示，设图像宽度为W，高度为H，统计位置1-H各点的亮度和，归一化后，即得出各位置的亮度比例。根据亮度比例调节各个位置的亮度，使得各个位置的亮度达到均衡。即过亮的区域减小亮度，亮度不够的区域增加亮度。

本实施例在所述步骤S4和S5中，采用CCD作为图像传感器3以获得PCB板8的图像信息并进行分析。

CCD是一种半导体器件，能够把光学影像转化为电信号。作为变型，可以采用其它类型的图像传感器3，如CMOS等。

本实施例中，在所述步骤S3中，还包括对所述光源系统2发出的光线与PCB板8之间夹角进行调节的步骤，用以使PCB板8上待测部位具有良好的反光性能。具体地，主要通过改变角度调节架4来改变光源系统2与载板器1之间的夹角来完成角度调节过程。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。