自动调节景深的运动控制装置及自动光学检测机

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2024-04-01 15:55:17

权利要求书： 1.一种自动调节景深的运动控制装置，其特征在于，包括台面，所述台面用于托载检测对象，所述台面在台面马达的驱动下平移，所述台面上设置有用于读取台面位置的台面光栅尺，所述台面光栅尺具有台面光栅尺读头；

相机，所述相机用于采集图像，所述相机设置于所述台面的上方，所述相机在相机马达的驱动下平移，所述相机马达为伺服电机，所述相机上设置有用于读取相机位置的相机光栅尺，所述相机光栅尺具有相机光栅尺读头；

镜头，所述镜头用于为所述相机对焦，所述镜头设置于所述台面和所述相机之间，所述镜头在镜头马达的驱动下平移，所述镜头马达为伺服电机，所述镜头上设置有用于读取镜头位置的镜头光栅尺，所述镜头光栅尺具有镜头光栅尺读头；

高度数据采集器，所述高度数据采集器用于测量所述高度数据采集器与检测对象之间的距离，所述高度数据采集器设置于所述台面的上方；

第一控制器，所述相机马达、所述镜头马达、所述相机光栅尺读头和所述镜头光栅尺读头与所述第一控制器电连接；

第二控制器，所述第一控制器、所述台面马达和所述台面光栅尺读头与所述第二控制器电连接；

主控制器，所述高度数据采集器和所述第二控制器与所述主控制器电连接。

2.如权利要求1所述的运动控制装置，其特征在于，所述运动控制装置还包括光学扫描头，所述光学扫描头装载所述相机和所述镜头，所述光学扫描头在光学扫描头马达的驱动下平移，所述光学扫描头上设置有用于读取所述光学扫描头位置的光学扫描头光栅尺，所述光学扫描头光栅尺具有光学扫描头读头，所述光学扫描头马达和所述光学扫描头光栅尺与所述第二控制器电连接。

3.如权利要求2所述的运动控制装置，其特征在于，所述台面马达控制所述台面沿前后方向水平移动，所述光学检测头马达控制所述光学检测头沿左右方向水平移动，所述相机马达控制所述相机沿竖直方向移动，所述镜头马达控制所述镜头沿竖直方向移动。

4.如权利要求1所述的运动控制装置，其特征在于，所述高度数据采集器在采集器马达的驱动下平移，所述采集器马达与所述主控制器电连接。

5.如权利要求1所述的运动控制装置，其特征在于，所述运动补偿装置还包括光源盒，所述光源盒用于提供光源、照亮检测对象，所述光源盒与所述主控制器电连接。

6.如权利要求5所述的运动控制装置，其特征在于，所述高度数据采集器设置于所述光源盒上，所述光源盒在采集器马达的驱动下平移，所述采集器马达与所述主控制器电连接。

7.一种自动光学检测机，其特征在于，包括如权利要求1?6中任一项所述的运动控制装置。

说明书：自动调节景深的运动控制装置及自动光学检测机技术领域[0001] 本实用新型涉及自动光学检测机技术领域，特别涉及一种自动调节景深的运动控制装置及自动光学检测机。

背景技术[0002] 自动光学检测机(AOI，AutomatedOpticalInspection)是基于光学原理来对电路板生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备，当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描

PCB，采集图像，并将采集的图像与数据库中的PCB设计文件进行比较，经过图像处理，检查

出PCB上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。

[0003] AOI设备在检测PCB板时，当遇到AOI台面平面度不好，或者PCB板发生褶皱时，会出现漏扫或者误扫的情况。现有AOICCD相机和镜头使用的是步进电机、开环控制模式，精度

不高。由于台面平整度不好或者PCB板褶皱，景深不满足CCD取像要求，且步进电机调整CCD

相机和镜头，精度不能满足景深的要求，往往造成假点多等问题。

实用新型内容

[0004] 为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种自动调节景深的运动控制装置及自动光学检测机，可以克服现有的光学景深补偿不足的困难、使用伺服电机自动

补偿光学景深，技术方案如下：

[0005] 一方面，本实用新型提供了一种AOI用自动调节景深的运动控制装置，包括[0006] 台面，所述台面用于托载检测对象，所述台面在台面马达的驱动下平移，所述台面上设置有用于读取台面位置的台面光栅尺，所述台面光栅尺具有台面光栅尺读头；

[0007] 相机，所述相机用于采集图像，所述相机设置于所述台面的上方，所述相机在相机马达的驱动下平移，所述相机马达为伺服电机，所述相机上设置有用于读取相机位置的相

机光栅尺，所述相机光栅尺具有相机光栅尺读头；

[0008] 镜头，所述镜头用于为所述相机对焦，所述镜头设置于所述台面和所述相机之间，所述镜头在镜头马达的驱动下平移，所述镜头马达为伺服电机，所述镜头上设置有用于读

取镜头位置的镜头光栅尺，所述镜头光栅尺具有镜头光栅尺读头；

[0009] 高度数据采集器，所述高度数据采集器用于测量所述高度数据采集器与检测对象之间的距离，所述高度数据采集器设置于所述台面的上方；

[0010] 第一控制器，所述相机马达、所述镜头马达、所述相机光栅尺读头和所述镜头光栅尺读头与所述第一控制器电连接；

[0011] 第二控制器，所述第一控制器、所述台面马达和所述台面光栅尺读头与所述第二控制器电连接；

[0012] 主控制器，所述高度数据采集器和所述第二控制器与所述主控制器电连接。[0013] 进一步地，所述运动控制装置还包括光学扫描头，所述光学扫描头装载所述相机和所述镜头，所述光学扫描头在光学扫描头马达的驱动下平移，所述光学扫描头上设置有

用于读取所述光学扫描头位置的光学扫描头光栅尺，所述光学扫描头光栅尺具有光学扫描

头读头，所述光学扫描头马达和所述光学扫描头光栅尺与所述第二控制器电连接。

[0014] 优选地，所述台面马达控制所述台面沿前后方向水平移动，所述光学检测头马达控制所述光学检测头沿左右方向水平移动，所述相机马达控制所述相机沿竖直方向移动，

所述镜头马达控制所述镜头沿竖直方向移动。

[0015] 优选地，所述高度数据采集器在采集器马达的驱动下平移，所述采集器马达与所述主控制器电连接。

[0016] 进一步地，所述运动补偿装置还包括光源盒，所述光源盒用于提供光源、照亮检测对象，所述光源盒与所述主控制器电连接。

[0017] 优选地，所述高度数据采集器设置于所述光源盒上，所述光源盒在采集器马达的驱动下平移，所述采集器马达与所述主控制器电连接。

[0018] 另一方面，本实用新型提供了一种自动光学检测机，所述自动光学检测机包括上述的运动控制装置。

[0019] 本实用新型提供的技术方案带来的有益效果如下：[0020] a.相机马达和镜头马达均为伺服电机，移动精度高，相应的调节精度也高；[0021] b.台面、光学扫描头、相机和镜头各在一个自由度移动，调节稳定，误差小，且包含了三维位移的全部自由度，可以全面检测PCB板；

[0022] c.高度数据控制器与伺服电机协同工作，自动对焦补偿景深，减少检测假点的出现。

附图说明[0023] 为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实

施例，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。

[0024] 图1是本实用新型实施例提供的运动控制装置的电路图；[0025] 图2是本实用新型实施例提供的运动控制装置的局部电路图；[0026] 图3是本实用新型实施例提供的运动控制装置的局部电路图；[0027] 图4是本实用新型实施例提供的运动控制装置的光学扫描头的示意图。[0028] 其中，附图标记分别为：1?主控制器，2?高度数据采集器，3?第二控制器，4?第一控制器，51?台面马达，52?台面光栅尺读头，6?光学扫描头，61?光学扫描头马达，62?光学扫描

头光栅尺读头，7?相机，71?相机马达，72?相机光栅尺读头，8?镜头，81?镜头马达，82?镜头

光栅尺读头，9?光源盒。

具体实施方式[0029] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的

实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实

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，都应

当属于本实用新型保护的范围。

[0030] 需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样

使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这

里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意

图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备

不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、

方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

[0031] 在本实用新型的一个实施例中，提供了一种AOI用自动调节景深的运动控制装置，如图1?4所示，包括

[0032] 台面，所述台面用于负载检测对象，所述台面在台面马达51的驱动下平移，所述台面上设置有用于读取台面位置的台面光栅尺，所述台面光栅尺具有台面光栅尺读头52；

[0033] 相机7，所述相机7用于采集图像，所述相机7设置于所述台面的上方，所述相机7在相机马达71的驱动下平移，所述相机马达为伺服电机，所述相机上设置有用于读取相机位

置的相机光栅尺，所述相机光栅尺具有相机光栅尺读头72；

[0034] 镜头8，所述镜头8用于为所述相机7对焦，所述镜头8设置于所述台面1和所述相机7之间，所述镜头8在镜头马达81的驱动下平移，所述镜头马达81为伺服电机，所述镜头8上

设置有用于读取镜头位置的镜头光栅尺，所述镜头光栅尺具有镜头光栅尺读头82；

[0035] 高度数据采集器2，所述高度数据采集器2设置于所述台面的上方，在对放置在台面上的检测对象进行补偿景深之前，首先需要对所述高度数据采集器2进行位置校准，所述

高度数据采集器2用于测量所述高度数据采集器与检测对象之间的距离；

[0036] 第一控制器4，所述相机马达71、所述镜头马达81、所述相机光栅尺读头72和所述镜头光栅尺读头82与所述第一控制器4电连接；

[0037] 第二控制器3，所述第一控制器4、所述台面马达51和所述台面光栅尺读头52与所述第二控制器3电连接；

[0038] 主控制器1，所述高度数据采集器2和所述第二控制器3与所述主控制器1电连接。[0039] 由于相机马达和镜头马达均为伺服电机，移动精度高，相应的调节精度也高，且高度数据控制器与伺服电机协同工作，具有自动对焦补偿景深的功能，有效减少检测假点的

出现。

[0040] 所述运动控制装置还包括光学扫描头6，所述光学扫描头装载所述相机7和所述镜头8，所述光学扫描头6在光学扫描头马达61的驱动下平移，所述光学扫描头6上设置有用于

读取所述光学扫描头位置的光学扫描头光栅尺，所述光学扫描头光栅尺具有光学扫描头读

头62，所述光学扫描头马达61和所述光学扫描头光栅尺读头62与所述第二控制器3电连接。

为达成此目的，所述第二控制器功率应大于所述第一控制器的功率，原因是第二控制器控

制的台面和光学扫描头较重，第二控制器偏向于载重功能，精调功能要求较低，而第一控制

器控制的相机和镜头较轻，第一控制器偏重于精调功能。

[0041] 在本实用新型的优选实施例中，所述台面马达51控制所述台面沿前后方向水平移动，所述光学检测头马达61控制所述光学检测头6沿左右方向水平移动，所述相机马达71控

制所述相机7沿竖直方向移动，所述镜头马达81控制所述镜头8沿竖直方向移动；台面、光学

扫描头、相机和镜头各在一个自由度移动，调节稳定，误差小，且包含了三维位移的全部自

由度，可以全面检测PCB板。台面和光学检测头的运动方向也可以不垂直，实际上只要互相

不平行即可完成水平面的任意位移，因此台面和光学检测头的运动方向互相不垂直的情况

仍然在本实用新型的保护范围之内。

[0042] 所述高度数据采集器2也可以在采集器马达的驱动下平移，所述采集器马达与所述主控制器电连接，进一步适应不同的PCB板。

[0043] 所述运动控制装置还可以包括光源盒9，所述光源盒9用于提供光源、照亮检测对象，所述光源盒与所述主控制器电连接。

[0044] 所述高度数据采集器2可以设置于所述光源盒9上，所述光源盒9在采集器马达的驱动下平移，所述采集器马达与所述主控制器电连接。高度数据采集器也可以设置于运动

控制系统的其它可上下移动的部件上。

[0045] 在本实用新型的另一个实施例中，提供了一种自动光学检测机，所述自动光学检测机包括上述的运动控制装置，所述子自动光学检测机在对PCB板的检测中具有更优良的

性能，检测中可以自动补偿景深且精度高，有效减少采集图像中的假点。

[0046] 在本实用新型的一个优选、具体的实施例中，所述第一控制器为UDMsd，所述第二控制器为SPIIPLUSCMnt?2，所述主控制器可以为计算机，线路连接如图1?3所示，但本实用

新型的保护范围不仅限于本优选、具体的实施例，换言之，第一控制器、第二控制器采取其

它芯片也仍然在本实用新型的保护范围之内。

[0047] 所述运动控制系统上通过HIGHSensor测高装置对板面进行测高，当测出板厚度发生变化时，通过软件算法算出相机和镜头在垂直方向的位置。然后电脑主机上位机和UDM

通讯，控制相机和镜头的丝杆上的伺服电机工作，调节相机和镜头在垂直方向的位置，并接

收各个光栅尺读头的读数反馈进一步校正移动，从而达到HIGHSensor所测定的高度需要

的景深，实现光学系统景深的补偿。

[0048] 所述运动控制装置可以采取以下步骤装配和调试：[0049] S1.在AOI扫描头上安装ACSUDM[0050] S2.在AOI光学组件上安装相机和镜头的伺服电机，安装光栅尺。[0051] S3.在光源盒上安装Highsensor(高度数据采集)[0052] S4.通过网线把UDM连接到ACSSPIIPLUSCMNT主控制器上，通过网线把Highsensor连接到电脑上，配置网络地址，连接硬件。

[0053] S5.在AOI上调试相机和镜头伺服控制器UDM，通过ACS调试软件SPiiPlusMMIApplicationStudio软件初始化UDM，调整PID控制参数。调试软件。

[0054] S6.在AOI的扫版软件里面验证自动补偿景深的功能。[0055] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保

护范围之内。