一种基于3D机器视觉的光学成像系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于3D机器视觉的光学成像系统及方法，所述系统包括：棱镜主座，设有第一路通道、第二路通道和主路通道，相机模块，设于所述棱镜主座；光学模块，与所述相机模块相对设置；同轴光源模块，设于所述棱镜主座的侧部；多角度光源模块，设于所述棱镜主座的底部。本发明专利技术的系统通过同轴光源模块和多角度光源模块能够对目标检测物全方位照明，配合主相机、第一相机和第二相机采集目标检测物的二维信息，实现对不同深度颜色被测物的检测，且三维线扫相机对目标检测物进行线扫以得到三维信息，进而提高目标检测物的检测精度。进而提高目标检测物的检测精度。进而提高目标检测物的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于3D机器视觉的光学成像系统及方法


[0001]本专利技术涉及机器视觉领域，尤其涉及一种基于3D机器视觉的光学成像系统及方法。

技术介绍

[0002]随着市场对芯片需求的不断增长，产量需求也逐年增长，相应的，生产工艺技术随之不断提升，芯片形态日趋复杂化。在生产过程中，需要对成品是否存在缺陷进行检测。芯片搭载在料片上，一块料片上可搭载数百块芯片。芯片体积小，排布密集，结构复杂。
[0003]在现有设计方案中，目前采用的方式是通过拍摄设备给芯片进行拍摄，通过不同的灯光来强化芯片的不同特征进行检测，但目前大多数拍摄设备所采集的是二维成像图，某些特征信息难以获取，从而传统的3D检测精度不高，并且3D检测对芯片材料具有较高要求，进而导致芯片检测的精度有待提高。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于3D机器视觉的光学成像系统及方法，旨在解决如何提高芯片检测的精度。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种基于3D机器视觉的光学成像系统，其中，包括：
[0008]棱镜主座，设有第一路通道、第二路通道和主路通道，所述主路通道垂直于目标检测物的放置面，所述第一路通道和所述第二路通道分别与目标检测物的放置面倾斜，且所述第一路通道及第二路通道的末端均靠近所述主路通道的末端；
[0009]相机模块，设于所述棱镜主座；
[0010]光学模块，与所述第一路通道、所述第二路通道及所述主路通道连接，且与所述相机模块相对设置；
[0011]同轴光源模块，设于所述棱镜主座的侧部，且所述同轴光源模块的出光方向朝向所述光学模块；
[0012]多角度光源模块，设于所述棱镜主座的底部，用于对目标检测物进行照明；
[0013]其中，所述相机模块包括：主相机，连接于所述主路通道，用于采集目标检测物的主平面信息；第一相机，连接于所述第一路通道，用于采集目标检测物的第一平面信息；第二相机，连接于所述第二路通道，用于采集目标检测物的第二平面信息；三维线扫相机，设于所述棱镜主座，用于采集目标检测物的三维信息。
[0014]在一种实施方式中，所述相机模块还包括：主远心镜头，设于所述主路通道；第一远心镜头，设于所述第一路通道；第二远心镜头，设于所述第二路通道；
[0015]所述光学模块包括：分光棱镜，所述主相机、所述主远心镜头和所述分光棱镜沿所述主路通道方向依次设置；第一分光镜，所述第一相机、所述第一远心镜头和所述第一分光
镜沿所述第一路通道方向依次设置；第二分光镜，所述第二相机、所述第二远心镜头和所述第二分光镜沿所述第二路通道方向依次设置。
[0016]在一种实施方式中，所述同轴光源模块包括：
[0017]主同轴光源，连接于所述主路通道，所述主同轴光源发出的光线经所述分光棱镜沿所述主路通道方向折射至目标检测物；
[0018]第一同轴光源，连接于所述第一路通道，所述第一同轴光源发出的光线经所述第一分光镜沿所述第一路通道方向折射至目标检测物；
[0019]第二同轴光源，连接于所述第二路通道，所述第二同轴光源发出的光线经所述第二分光镜沿所述第二路通道方向折射至目标检测物。
[0020]在一种实施方式中，所述棱镜主座的底部设有弧形结构，所述弧形结构背离所述同轴光源模块的一侧连接有圆顶灯罩，且所述圆顶灯罩的两侧呈开口状；
[0021]所述多角度光源模块包括沿所述圆顶灯罩内壁朝向目标检测物方向依次设置的补偿光源、圆顶光源和环形光源；
[0022]其中，所述补偿光源的出光方向朝向目标检测物，所述圆顶光源发出的光线经所述弧形结构反射至目标检测物，所述环形光源的出光方向朝向目标检测物。
[0023]在一种实施方式中，所述棱镜主座上连接有线扫固定架，所述线扫固定架位于所述主路通道背离所述第二路通道的一侧，所述三维线扫相机设于所述线扫固定架；和/或
[0024]所述棱镜主座上连接有光谱共焦座，所述光谱共焦座上设有光谱共焦传感器，且所述光谱共焦传感器的出光方向朝向被测物。
[0025]在一种实施方式中，所述第一路通道内连接有分光镜架，且所述分光镜架一端呈开口状，所述第一分光镜设于所述分光镜架的开口处；和/或
[0026]所述第一路通道首端连接有相机固定座，所述第一相机设于所述相机固定座，且所述相机固定座位于所述第一远光镜头背离所述第一分光镜的一侧；和/或
[0027]所述第一路通道内连接有夹块，所述第一远光镜头设于所述夹块，且所述第一相机通过所述相机固定座与所述第一远心镜头连接。
[0028]在一种实施方式中，还包括工装模块，所述工装模块与所述棱镜主座连接；所述工装模块包括：Z轴固定座；导轨，设置于所述棱镜主座；滑块，设于所述Z轴固定座，且与所述导轨滑动连接；驱动电机，设于所述Z轴固定座；丝杠，与所述驱动电机连接；螺母，与所述丝杠螺纹连接，且所述螺母连接于所述棱镜主座。
[0029]在一种实施方式中，，所述第一同轴光源包括：第一同轴底座，连接于所述第一路通道的一侧；第一同轴灯板，设于所述第一同轴底座内；第一扩散片，设于所述第一同轴灯板，所述第一同轴灯板的出光方向朝向所述第一扩散片。
[0030]在一种实施方式中，所述环形光源上设有环形扩散片；
[0031]所述分光棱镜包括朝向所述主远光镜头一侧的主膜层；
[0032]所述棱镜主座内设有黑绒布，且所述黑绒布位于所述主同轴光源和所述分光棱镜之间。
[0033]第二方面，本专利技术提供一种根据上述方案中任一项所述的基于3D机器视觉的光学成像系统的控制方法，其中，包括如下步骤：
[0034]启动同轴光源模块和多角度光源模块，控制主相机采集目标检测物的主平面信
息，控制第一相机采集目标检测物的第一平面信息，控制第二相机采集目标检测物的第二平面信息；
[0035]控制三维线扫相机对目标检测物进行线扫，得到目标检测物对应的三维信息；
[0036]根据所述主平面信息、所述第一平面信息、所述第二平面信息和所述三维信息，确定目标检测物对应的三维图像；
[0037]获取目标检测物对应的模板图像，并根据所述模板图像和所述三维图像，得到目标检测物的检测结果。
[0038]有益效果：本专利技术提供了一种基于3D机器视觉的光学成像系统及方法，所述系统包括：棱镜主座，设有第一路通道、第二路通道和主路通道，相机模块，设于所述棱镜主座；光学模块，与所述相机模块相对设置；同轴光源模块，设于所述棱镜主座的侧部；多角度光源模块，设于所述棱镜主座的底部。本专利技术的系统通过同轴光源模块和多角度光源模块能够对目标检测物全方位照明，配合主相机、第一相机和第二相机采集目标检测物的二维信息，实现对不同深度颜色被测物的检测，且三维线扫相机对目标检测物进行线扫以得到三维信息，从而实现对目标检测物全面多方位检测，进而提高本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3D机器视觉的光学成像系统，其特征在于，包括：棱镜主座，设有第一路通道、第二路通道和主路通道，所述主路通道垂直于目标检测物的放置面，所述第一路通道和所述第二路通道分别与目标检测物的放置面倾斜，且所述第一路通道及第二路通道的末端均靠近所述主路通道的末端；相机模块，设于所述棱镜主座；光学模块，与所述第一路通道、所述第二路通道及所述主路通道连接，且与所述相机模块相对设置；同轴光源模块，设于所述棱镜主座的侧部，且所述同轴光源模块的出光方向朝向所述光学模块；多角度光源模块，设于所述棱镜主座的底部，用于对目标检测物进行照明；其中，所述相机模块包括：主相机，连接于所述主路通道，用于采集目标检测物的主平面信息；第一相机，连接于所述第一路通道，用于采集目标检测物的第一平面信息；第二相机，连接于所述第二路通道，用于采集目标检测物的第二平面信息；三维线扫相机，设于所述棱镜主座，用于采集目标检测物的三维信息。2.根据权利要求1所述的基于3D机器视觉的光学成像系统，其特征在于，所述相机模块还包括：主远心镜头，设于所述主路通道；第一远心镜头，设于所述第一路通道；第二远心镜头，设于所述第二路通道；所述光学模块包括：分光棱镜，所述主相机、所述主远心镜头和所述分光棱镜沿所述主路通道方向依次设置；第一分光镜，所述第一相机、所述第一远心镜头和所述第一分光镜沿所述第一路通道方向依次设置；第二分光镜，所述第二相机、所述第二远心镜头和所述第二分光镜沿所述第二路通道方向依次设置。3.根据权利要求2所述的基于3D机器视觉的光学成像系统，其特征在于，所述同轴光源模块包括：主同轴光源，连接于所述主路通道，所述主同轴光源发出的光线经所述分光棱镜沿所述主路通道方向折射至目标检测物；第一同轴光源，连接于所述第一路通道，所述第一同轴光源发出的光线经所述第一分光镜沿所述第一路通道方向折射至目标检测物；第二同轴光源，连接于所述第二路通道，所述第二同轴光源发出的光线经所述第二分光镜沿所述第二路通道方向折射至目标检测物。4.根据权利要求3所述的基于3D机器视觉的光学成像系统，其特征在于，所述棱镜主座的底部设有弧形结构，所述弧形结构背离所述同轴光源模块的一侧连接有圆顶灯罩，且所述圆顶灯罩的两侧呈开口状；所述多角度光源模块包括沿所述圆顶灯罩内壁朝向目标检测物方向依次设置的补偿
光源、圆顶光源和环形光源；其中，所述补偿光源的出光方向朝向目标检测物，所述圆顶光源发出的光线经所述弧形结构反射至目标检测物，所述环形光源的出光方向朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗建华，师晓科，刘怀志，刘佳华，何李超，杨佳锋，
申请(专利权)人：深圳市华拓半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：