自动光学检测方法及系统与流程

本发明属于涉及自动光学检测、视觉检测，尤其涉及一种自动光学检测方法及系统。

背景技术：

1、随着机器视觉技术的发展，自动光学检测设备广泛应用于集成电路、半导体领域的高端精密检测场景，替代人眼完成产品的质量检测。自动光学检测设备能够极大的提高检测速度和精度，提高检测效率，防止人眼疲劳带来的检测不一致性。

2、当前，主流的自动光学检测设备以在线式为主，通过传送装置将待检零件传送到指定位置，基于已编好的程序控制相机移动进行缺陷检测。例如，申请号为cn201811526166.1的中国发明专利《一种适用于人工智能检测pcb的自动光学检测装置及其方法》提出了一种检测pcb的自动光学检测装置和方法，包括传输平台、第一移动支架、第二移动支架及扫描相机。该种方式往往编程复杂，适用于批量大、尺寸大的检测对象，不适用于无法定位在传送装置上的微小检测对象。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种自动光学检测方法及系统，适用于无法定位在传送装置上的微小检测对象，具有精度高、兼容性强、检测速度快的优点。本发明采用的技术方案如下：

2、一种自动光学检测方法，包括以下步骤：

3、步骤1、上料，具体包括以下步骤：

4、将存放待检测对象的料盒放入夹紧单元，夹紧单元自动夹紧料盒；检测对象摆放在料盒中；夹紧单元安装于xy运动平台，带动检测对象实现平面运动；

5、步骤2、全局定位，具体包括以下步骤：

6、控制xy平台将料盒移动至大视野相机下方，拍摄料盒全局图片，执行全局定位算法，获得料盒中检测对象的数量n，以及每个检测对象的中心图像坐标(xi,yi)，i∈(1,n)；

7、步骤3、坐标转换，以求取每个检测对象的中心图像坐标(xi,yi)与高分辨率相机图像正中心重合时的物理坐标(xi',yi')，具体包括以下步骤：

8、步骤3a、获取x方向图像像素距离与物理距离的对应关系px，具体包括以下步骤：

9、控制xy运动平台将mark点移动到大视野相机下方，拍摄全局图像，记录mark点在全局图像中的图像坐标(x1,y1)；其中，mark点为料盒上的一个任意点；

10、控制xy平台沿x方向移动距离l1，记录移动后mark点在全局图像中的图像坐标(x2,y1)；

11、可得到x方向图像像素距离与物理距离的对应关系：

12、步骤3b、获取y方向图像像素距离与物理距离的对应关系py，具体包括以下步骤：

13、控制xy运动平台将mark点移动到大视野相机下方，拍摄全局图像，记录mark点在全局图像中的图像坐标(x1,y1)；

14、控制xy平台沿y方向移动距离l2，记录移动后mark点在全局图像中的图像坐标(x1,y2)；

15、可得到y方向图像像素距离与物理距离的对应关系：

16、步骤3c、首先，控制xy运动平台将夹紧单元移动至大视野相机正下方，记录此时mark点在全局图像中的坐标(xc,yc)；

17、然后，将夹紧单元移动至高分辨率相机下方，使mark点位于高分辨率相机图像正中心，记录此时mark点的物理坐标(x'c,y'c)；

18、步骤3d、对于步骤2中的每个检测对象的中心图像坐标(xi,yi)，i∈(1,n)，可得其对应物理坐标(xi',yi')，i∈(1,n)，其中：

19、

20、步骤4、人工选择一个合格的检测对象，移动到高分辨率相机下方；

21、步骤5、执行自动对焦，获得检测对象的高清图像，编程模块根据高清图像设置检测算法参数，并保存程序模板；

22、步骤6、自动检测，具体包括以下步骤：

23、步骤6a、根据步骤3d中输出的物理坐标(xi',yi')，控制xy平台移动第i个检测对象运动到高分辨率相机下方；

24、步骤6b、自动对焦模块输出当前检测对象的高清图像，通过图像采集模块发送至消息队列；

25、步骤6c、图像处理模块从消息队列中获取图像，根据编程模块中的程序模板进行检测，输出检测结果，并将检测结果保存至数据库模块；记i＝i+1；

26、步骤6d：若i<n，重复执行步骤6a～6c，直至i＝n，即所有检测对象检测完成。

27、优选地，步骤5中编程模块具体执行以下步骤：

28、步骤5a、设置光源类型和亮度；

29、步骤5b、设置忽略区域；

30、步骤5c、设置检测灵敏度、检测阈值；

31、步骤5d、保存程序模板。

32、优选地，步骤5中自动对焦具体包括以下步骤：

33、步骤51、将检测对象移动至高分辨率相机下方，开启相机实时拍照；

34、步骤52、设定对焦距离δ，控制z轴升降机构向负方向移动δ距离，之后控制z轴升降机构向正方向移动2δ距离；

35、移动过程中实时采集高分辨率相机图像，获得图像集合{p1，p2，……pj}，以及其对应的z轴坐标集合{z1，z2，……zj}；

36、其中，j为实时采集图像的总数量；pj为第j张图像；

37、步骤53、对图像集合{p1，p2，……pj}中的每张图像计算清晰度，获得清晰度集合{s1，s2，……sj}；

38、其中，sj为第j张图像的清晰度；

39、步骤54、取清晰度最高的图像的索引imax＝max({s1，s2，……sj})，则清晰度最高的图像对应的z轴坐标为

40、步骤55、控制z轴移动到重新拍摄一张图像，则此时图像为对焦清晰的高清图像。

41、优选地，步骤5之后还包括以下步骤：

42、人工复审，由人工对自动检测的结果进行复核，对漏判或误判工件进行重新判定，并将结果更新到数据库模块中。

43、一种自动光学检测系统，包括：

44、图像采集模块，实现多相机的控制和图像采集，其包括：大视野相机和高分辨率相机，大视野相机用于检测对象的定位，高分辨率相机用于检测对象的高精度检测；高分辨率相机、大视野相机和光源模块安装于z轴升降机构上；

45、图像处理模块，实现图像的异步处理，输出检测结果至数据库模块；

46、运动控制模块，实现各个运动轴的控制，其包括xy运动平台和z轴升降平台，夹紧单元安装于xy运动平台，xy运动平台带动检测对象实现平面运动；z轴升降平台包括所述z轴升降机构；

47、自动对焦模块，实现检测对象图像的自动对焦；

48、编程模块，用于设置检测算法参数，制作程序模板；

49、自动标定模块，用于对实现图像坐标系和运动坐标系的标定；

50、夹紧单元，实现料盒的夹紧。

51、优选地，所述光源模块，实现光源的参数设置和开光控制，包括：大视野相机同轴光源和组合光源；

52、所述大视野相机同轴光源安装于大视野相机下方，为大视野相机提供照明；

53、组合光源包括组合同轴光源和组合环形光源，安装于高分辨率相机下方，组合同轴光源为高分辨相机提供明场照明，组合环形光源提供暗场照明。

54、与现有技术相比，本发明的优点为：

55、1、该方法具有精度高、速度快的优点：包括上料、全局定位、坐标变换、设置程序模板及自动检测，因此，只需要点击全局图片上的检测对象，xy平台即可将对应检测对象移动到高分辨率相机下方，后续由程序模块、自动对焦模块、图像处理模块配合，实现对所有检测对象的自动检测。因此，该方法具有精度高、速度快的优点。

56、2、适用于无法定位在传送装置上的微小检测对象。且解决了现有技术中，针对微小尺度零件的高精度检测方法，例如芯片裸片，仍依赖于人工使用显微镜等工具进行检测，检测效率低，劳动强度大，且人眼疲劳造成的漏检频发的问题。