光学检验系统技术方案

一种自动光学检验系统，包括提供电路板等对象的图象数据的多个可异步触发的相机。电路板被分成在一个或多个照明模式中在一个或多个相机中成像的视场。在跨板的一次通过中在多个照明模式中，每个相机能够将板上的每个位置成像。每个相机的图象数据能够同时直接被传输到主存储器，以便主计算机适时分析。系统使得相机的全带宽能够被利用，以减少板的检验时间。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及检验系统；特别涉及自动光学检验系统。这样的AOI系统包括相对于PCB前后往复运动的一个相机头。所述相机头包括照明系统和多个相机。例如，可以将照明系统设置成一个或多个发光二极管(LED)，提供照明，以便强光照射PCB上的某些表面，并使得PCB上的其他表面变暗，使得所述相机能够捕获适合图象处理分析的图象。典型情况是，所述灯仅在相机头直接在PCB上的要关注的区域上时才正常开闭。因此，照明系统起一个选通灯的作用。用这个选通灯的方法，为了获得图象相机头不必停止。仅在灯打开时，在相机头中的每个相机捕获要关注的特定区域的有用图象。而且，取决于在其上设置相机头的要关注的特定区域，照明系统在特定的照明模式中工作，即，所述照明系统提供从各LED(不是所有的)的特定一些发出的光。选择这个照明模式，强化PCB区域的加强照明和变暗，使得容易进行图象处理分析。因此，照明系统在特定相机能够捕获要关注的特定区域中的图象的一系列照明模式中工作。一般是，被检验的电路板被分成各条。每个条对应一个相机头运行的往复移动路径。每个条被分成各视场(FOV)。因为相机头跨板的各部分往复移动，所以照明系统根据预定的照明模式选通所述灯，从相机头的各相机产生图象流。所述图象经由帧取样器被传送到存储器以供分析。在美国专利No.5,245,421中公开一项现有技术方法，它公开了从填角的侧面照明填角，同时相机也从侧面观察填角，以沿填角的轴向捕获图象。这样的照明技术或模式产生的填角视图，填角的边显得亮，它的中心显得暗。这样的填角的图片通常被称为具有“蛇眼”或“颊”，因为跨过它的横断面部分是亮的，然后是暗的，又是亮的。有缺陷的填角一般具有低的对比度。例如，带有不足焊料的焊缝不具有弯曲度，看上去较均匀的暗。带有过多焊料的焊缝也具有低的弯曲度，看上去也是较均匀的暗。一般来说，在现有技术AOI系统中的检验程序沿被检验的PCB限定一个路径系列或路径图形，如条。相机头沿所述条在预定的图形中往复移动。在相机头中的相对于PCB的每个相机的位置随相机头移动的每次移动而改变。因此，在PCB上的组件不是在相机视场一致的位置中出现。因此，给定的视场含有多个取向的填角。例如，在相机头在一个条中时，给定的视图可能含有一个QFP的左上角，和另一QFP的右上角。但是在另一个视图中，四个QFP可能会聚，以致在视图中有四个分开的QFP的角。一些引线指向东、其他一些的向南，向西和向北。从北和南照明视场的照明模式，产生向东和向西引线的希望的蛇眼图，但是不产生向北和向南的引线的蛇眼图。因此一个照明模式不能够正确地照明所有的四组趾状填角。必须用东—西照明模式摄取第二帧，以产生北指向和南指向趾状填角上的蛇眼图象。对于检验板上的给定点需要的每个照明模式，这种设置要求相机头在PCB上通过。在板上每次通过要求很大的时间。因为检验系统往往是生产过程的瓶颈，所以每次附加的通过具有很大影响。转让到本专利技术受让人的美国专利No.5,260,779试图通过用对电路板每个点的两个不同照明模式摄取图片，降低PCB的检验时间。这个系统包括在对称四个一组中的排列的带角度的四个相机，所有的四个相机与竖直方向倾斜三十度。每个相机的光轴对准要检验的电路板的平面的公共点。各相机排列在两个相反的对中，使得在第一对中的相机在垂直相机头的运动的主方向的方向中彼此相反，在第二对相机中的相机在平行于运动主方向的方向中彼此面向。在第一对中的相机在它们的奇数视场中工作，在第二对中的相机在它们的偶数视场中工作，反之亦然。头的速度被控制使得，对相机头运动的每个视场，每个相机摄取一个完全的帧。在美国专利No.5,260,779中说明的照明系统为沿板运动的每个视场值提供两个闪光。一个闪光是为了组成第一相反的对的第一和第二相机，第二闪光是为了组成第二相反的对的第三和第四相机。对每个照明模式/相机对组合，要求相机访问板上给定点一次。因此，如果存在有相机要求的两个照明模式，则将存在两次访问。如果任何相机有三次照明模式，则相机头必须三次访问所述点，依次类推。一般，如果检验程序要求“n”个照明模式，则要求在视场上“n”次通过。一个典型的电路板检验程序使用三到十个照明模式，因此，要求相机相对于电路板通过三到十次。每次通过要几秒钟，因此在许多自动组装线中，检验设备是最慢的，所以是工艺过程的瓶颈。已知系统的另一个缺点是，由于图象数据被捕获和存储的方法，可能丢失图象数据。这样的光学检验系统包括具有局部存储器和/或局部处理的帧采集系统。因此，主计算机必须在PCI等总线上存取访问图象数据。处理器管理这个处理所需要的系统操作和数据传输所需要的时间的结合，显著降低用于分析图象数据的时间。例如，在每个相机具有专用处理器或单一专用的存储器，或两者都有的系统中，分配到特定的繁重使用的相机的处理器会在分配到其他相机的处理器饱和前就饱和。在专用存储器被分配到每个相机的系统中，在相机开始递交下一个FOV的图象数据前，不可能分析在给定FOV中的所有窗口。为了接收从下一个帧来的数据，正在处理的数据被刷新，为新来的数据腾空，或新的数据就写入到老数据上。此时，丢掉老数据，并且相机头必须停止，或回走，稍后重新摄取视图，恢复数据。这导致检验时间的显著延迟。另外，帧取样系统一般通过多路复用处理多个相机，但是不能够同时处理它们。例如，在上述的四个相机系统，在能够触发两个相机前，从一个相机来的整个图象必须被传输等等。因此，相机的全带宽不能够被利用。因此，理想地提供一种AOI系统，它异步触发各相机，使得在对象上的单一次通过，能够用多个照明模式成像被检验的对象上的点。本专利技术的一个方面，AOI系统包括主计算机或处理器，它控制一条一条地进行的AOI系统的整个工作。多个异步地可触发相机能够耦接到相对于PCB等对象定位各相机的可移动的头总成上。照明系统也能够形成所述头总成的一部分或与头总成分开，提供照明PCB的多个照明模式。帧取样器单元从相机接收图象数据，向主计算机能够直接访问的主存储器传输所述数据。在工作中，电路板被分成条，每条进一步被分成一个或多个视场(FOV)。主计算机能够产生视图表，用于确定由哪个相机和在哪种照明模式中成像的各条内的各位置。头总成以固定的速度跨各条前后移动。所述相机在单一的通过中，在多个希望的照明模式中，将电路板上的各点成像。在一个实施例中，每个相机能够两次将电路板上的给定点成像，每个图象具有不同照明模式。能够选择所述总成的速度，使得能够在每条上，在一个通过中，用预定数目的照明模式将电路板成像。这个实施例，通过根据在电路板上的每个点要求的照明模式的数目，选择头的速度和在板上通过的次数的最佳参数，使得检验时间为最短。在本专利技术的另一方面，所述帧取样器包括多个直接存储器访问信道(DMA)，用于在主计算机能够直接访问的存储器中存储数据。用这样的设置，能够同时和快速地从图象采集板到主存储器传送图象，以便立即存储和处理。因此，不刷新或重写数据。见附图说明图1A，系统100将PCB10分成所谓的条104，条104又被分成视场(FOV)103，所述视场将被分析，以识别与用电路组件12填充的PCB相关的制造缺陷，如不合格的焊缝。如本领域技术人员所知，相机沿条移动，获得PCB的希望的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检验对象的光学检验系统，包括： 多个相机，用于将对象成像，每个相机可异步被触发； 照明系统，用于提供多个照明模式，照明多个相机的对象； 帧取样器单元，用于从多个相机向存储器传输图象数据；和 主计算机，用于控制对象的图象采集， 其特征在于，多个相机基于对象的多个视场和在每个视场内的一系列激发位置，获得对象的图象数据，每个激发位置与多个相机的至少一个和照明系统提供的多个照明模式的第一个相关。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：道格拉斯W雷蒙德，理查德D弗莱明，
申请(专利权)人：良瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]