一种AOI自动灌胶检验系统及检验方法

摘要

本发明涉及一种AOI自动灌胶检验系统及检验方法，传输单元输入待检测的胶封产品、并在检测完毕后输出，图像采集单元获得待检测的胶封产品的三维立体数据图，气泡定位单元判断待检测的胶封产品是否存在气泡，配合传输单元、图像采集单元和气泡定位单元设检测仓，以控制单元控制。本发明以气泡定位单元穿透胶封产品检验是否产生气泡，使用图像采集单元扫描胶封产品、以摄像头拍照获取三视图与坐标，从而形成产品的模拟三维立体图形，超声波穿透识别出的气泡位置与形成的三维立体图结合，能准确定位到气泡所在位置。本发明有助于降低产品的不合格率，准确识别定位气泡所在位置，有助于操作工作人员消除气泡，提高产品的质量，降低生产成本。

说明书

技术领域

本发明涉及借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料的技术领域，特别涉及一种AOI自动灌胶检验系统及检验方法。

背景技术

AOI（Automated Optical Inspection，自动光学检测）是指利用光学原理对焊接生产中存在的常见问题自动检测。

随着科学技术的发展、电子产品的需求逐渐增加，人们对电子产品的要求越来越高，为了延长电子产品的使用寿命，在生产中一般采用灌胶的方式，以减少外界环境对电子产品的损坏。

灌胶机又称AB胶灌胶机，通过灌封、涂覆、点涂等方式使胶水覆盖在产品的表面或产品内部，通过灌胶的方式提高产品的使用寿命及性能。然而，灌胶机在胶封过程中会产生一些大小不一的气泡，一些较大的气泡可通过人工识别，去除气泡时也可以通过肉眼判断气泡是否消除，但除此之外的微小气泡在固化后就会遗留在产品的内部，当产品运行产生热量时，遗留在产品内部的气泡会对产品性能及使用寿命有着较大的影响，同时也会降低产品的生产质量，此时如果仍旧以人工对这类气泡判断，一则人工检验的方式容易受到环境、人的主观状态等因素的影响，进而导致在检验过程中出现漏检、重复检验的现象，二则微小气泡仅凭人工目测确实很难发现，人工检测不仅降低产品生产的进度、增加人力资源，同时也降低产品的生产质量，增加电子产品的故障率。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的问题，提供了一种优化的AOI自动灌胶检验系统及检验方法。

本发明所采用的技术方案是，一种AOI自动灌胶检验系统，所述检测系统包括：

一传输单元，用于输入待检测的胶封产品、并在检测完毕后输出；

一图像采集单元，配合传输单元设置，用于获得待检测的胶封产品的三维立体数据图；

一气泡定位单元，配合传输单元设置于图像采集单元后，用于判断待检测的胶封产品是否存在气泡；

配合所述图像采集单元和气泡定位单元设有检测仓，所述检测仓配合传输单元设置；

配合所述传输单元、图像采集单元和气泡定位单元设有控制单元。

优选地，所述图像采集单元包括：

一扫描器，设于检测仓前端，用于扫描待检测的胶封产品并得到待检测的胶封产品对应的三维坐标；

至少2个摄像机，设于检测仓内；一个所述摄像机设于检测仓的内侧壁处并朝向待检测的胶封产品设置，用于获得待检测的胶封产品的侧视图；另一个所述摄像机设于检测仓的内侧顶部并朝向待检测的胶封产品设置，用于获得待检测的胶封产品的俯视图；

所述扫描器和摄像机与控制单元配合设置。

优选地，所述气泡定位单元包括设于检测仓的内侧顶部并朝向待检测的胶封产品设置的超声波发生器，对应所述超声波发生器的传输单元底部设有声波接收器；所述超声波发生器和声波接收器与控制单元配合设置。

优选地，所述传输单元包括水平传送带，配合所述水平传送带设有主动轮和从动轮，配合所述主动轮设有电机，所述电机与控制单元配合设置。

优选地，所述检测系统还包括：

位置调节单元，配合设于传输单元外侧的图像采集单元前，用于对待检测的胶封产品进行位置调节并使其朝向图像采集单元的一边与传输单元的传输方向垂直；

所述位置调节单元与控制单元配合设置。

优选地，所述检测系统还包括：

补光机构，设于检测仓内，用于为图像采集进行补光；

所述补光机构与控制单元配合设置。

优选地，所述控制单元包括：

一数据分析模块，用于分析图像采集单元和气泡定位单元工作后得到的三维立体数据图和气泡定位信息、形成模拟三维立体图及波形图；

一存储器，用于存储分析所需数据及图像，同时存储分析得到的模拟三维立体图及波形图；

一上位机。

一种所述的AOI自动灌胶检验系统的检验方法，所述检验方法包括以下步骤：

步骤1：设定检验参数，建立比对标准；

步骤2：图像采集单元和气泡定位单元采集待检测的胶封产品的数据，传输至控制单元；控制单元判断当前待检测的胶封产品是否存在气泡；

步骤3：输出检验结果。

优选地，所述步骤1中，获取标准胶封产品的灰度三维立体图和标准胶封产品的气泡定位后的信号波形图，保存在存储器中。

优选地，所述步骤2包括以下步骤：

步骤2.1：位置调节单元工作，待检测的胶封产品朝向图像采集单元的边与传输单元的传输方向垂直；

步骤2.2：图像采集单元获取模拟立体图：

图像采集单元扫描待检测的胶封产品，以待检测的胶封产品的第一个被扫描到的边为基准轴，以此边的端点或中心点作为原点，建立三维坐标系，生成三维坐标文件；图像采集单元获取待检测的胶封产品的灰度三视图，与扫描获得的三维坐标结合，形成模拟立体图；

步骤2.3：气泡定位单元获取信号波形图：

计算待检测的胶封产品的第一个被扫描到的边到达气泡定位单元的时刻，在此时刻气泡定位单元向待检测的胶封产品发射穿透超声波，并接收超声波穿透过待检测的胶封产品后的信号变化数据，形成信号波形图；

步骤2.4：分析得到数据：

控制单元调取比对标准，以标准的信号波形图与步骤2.2得到的结果进行比较，若无异常频段，则待检测的胶封产品正常，进行步骤3，否则，待检测的胶封产品存在气泡，与步骤2.1采集到的模拟立体图结合，生成带气泡的模拟立体图；

步骤2.5：基于当前气泡的位置，将此胶封产品进行后处理。

本发明涉及一种优化的AOI自动灌胶检验系统及检验方法，通过传输单元输入待检测的胶封产品、并在检测完毕后输出，以图像采集单元配合传输单元获得待检测的胶封产品的三维立体数据图，以气泡定位单元配合传输单元判断待检测的胶封产品是否存在气泡，配合传输单元、图像采集单元和气泡定位单元设置有检测仓，并以控制单元控制。

本发明通过气泡定位单元穿透胶封产品来检验是否有气泡产生，同时使用图像采集单元扫描胶封产品、以摄像头拍照获取三视图与坐标，从而形成产品的模拟三维立体图形，超声波穿透识别出的气泡位置与形成的三维立体图结合，能准确定位到气泡所在位置。

本发明有助于降低产品的不合格率，准确识别定位气泡所在位置，有助于操作工作人员消除气泡，提高产品的质量，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的侧视图结构示意图；

图2为本发明中检测方法的流程图；

图3为本发明中实施方式1的侧视图结构示意图；

图4为本发明中实施方式2的俯视图结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细描述，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明涉及一种AOI自动灌胶检验系统，所述检测系统包括：

一传输单元，用于输入待检测的胶封产品1、并在检测完毕后输出；

所述传输单元包括水平传送带2，配合所述水平传送带2设有主动轮3和从动轮（图中未示出），配合所述主动轮3设有电机（图中未示出），所述电机与控制单元配合设置。

本发明中，传输单元为本领域常规技术，本领域技术人员可以依据需求进行设置。

一图像采集单元，配合传输单元设置，用于获得待检测的胶封产品1的三维立体数据图；

所述图像采集单元包括：

一扫描器4，设于检测仓5前端，用于扫描待检测的胶封产品1并得到待检测的胶封产品1对应的三维坐标；

至少2个摄像机6，设于检测仓5内；一个所述摄像机6设于检测仓5的内侧壁处并朝向待检测的胶封产品1设置，用于获得待检测的胶封产品1的侧视图；另一个所述摄像机6设于检测仓5的内侧顶部并朝向待检测的胶封产品1设置，用于获得待检测的胶封产品1的俯视图；

所述扫描器4和摄像机6与控制单元配合设置。

本发明中，图像采集单元扫描待检测的胶封产品1、获取待检测的胶封产品1的图像，通过红外扫描获得待检测的胶封产品1的坐标，并根据坐标及图像形成三维立体图。

本发明中，以扫描器4，一般为红外扫描器扫描待检测的胶封产品1并获得其三维坐标，以高清的摄像机6用于抓待检测的胶封产品1的灰度三视图，并将获取的图像上传至数据分析系统进行整合处理，从而检验气泡是否存在；红外扫描器4设置在图像采集单元的入口处，两个摄像机6分别设于红外扫描器4的后方和水平传送带2正上方，分别用于抓取胶封产品的灰度侧视图、灰度正视图和俯视图。

一气泡定位单元，配合传输单元设置于图像采集单元后，用于判断待检测的胶封产品1是否存在气泡；

所述气泡定位单元包括设于检测仓5的内侧顶部并朝向待检测的胶封产品1设置的超声波发生器7，对应所述超声波发生器7的传输单元底部设有声波接收器8；所述超声波发生器7和声波接收器8与控制单元配合设置。

本发明中，气泡定位单元可以被视为是采用了声音定位的原理，通过超声波发生器7对产品发出超声波，获取超声波穿透待检测的胶封产品1的时间变化规律，并将声波模拟信号转化为数字电压信号形成电压波形图；一般来说，超声波发生器7设置在待检测的胶封产品1的上方，声波接收器8设置在待检测的胶封产品1的下方位置，超声波发生器7向待检测的胶封产品1发射超声波，超声波穿透被测待检测的胶封产品1后到达声波接收器8，声波接收器8用于接收超声波穿透待检测的胶封产品1时声波衰减的模拟信号，并将接收的模拟信号转换为数字电压信号，根据信号的接收时间形成电压信号波形图，根据得到的电压波形图判断待检测的胶封产品1中是否有气泡存在，存在气泡而形成的电压信号波形图与不存在气泡的波形图存在显著区别。

本发明中，为了更好的控制检测，将气泡定位单元设置在图像采集单元后，即建模完成后完整进行气泡定位。

配合所述图像采集单元和气泡定位单元设有检测仓5，所述检测仓5配合传输单元设置；

配合所述传输单元、图像采集单元和气泡定位单元设有控制单元。

所述控制单元包括：

一数据分析模块，用于分析图像采集单元和气泡定位单元工作后得到的三维立体数据图和气泡定位信息、形成模拟三维立体图及波形图；

一存储器，用于存储分析所需数据及图像，同时存储分析得到的模拟三维立体图及波形图；

一上位机。

本发明中，上位机用于编写软件，同时用于设置检验系统的检验参数。

本发明中，数据分析模块用于处理分析接收到的、超声波穿透待检测的胶封产品1时生成的波形图，及拍照得到的图形，将三视图图像与待检测的胶封产品1的坐标文件形成模拟三维立体图与超声波穿透波形图，结合三维立体数据图及波形图在模拟三维立体图上标记气泡所在的位置，并将形成的模拟三维立体图及超声波穿透波形图在上位机中进行显示。

本发明中，控制单元还包括通信模块，用于完成上位机与数据分析系统之间的数据传送，一般来说，通信系统可以用包括但不限于WiFi、串口、USB数据线等方式传输数据。

所述检测系统还包括：

位置调节单元，配合设于传输单元外侧的图像采集单元前，用于对待检测的胶封产品1进行位置调节并使其朝向图像采集单元的一边与传输单元的传输方向垂直；

所述位置调节单元与控制单元配合设置。

本发明中，为了便于图像采集单元构建模拟三维立体图，故在图像采集单元前设置位置调节单元，位置调节单元可以设置为多种类型。

实施方式1

将位置调节单元设置为档杆/板9，当待检测的胶封产品1到位置调节单元的位置时，档杆/板9下落或从侧边推出，使得待检测的胶封产品1的朝向图像采集单元的边/面为正，即垂直于传输单元的传输方向，在进入图像采集单元后便于扫描器4定位；档杆/板9下落或从侧边推出可以采用各种气动或电动控制，此为本领域常规技术，本领域技术人员可以依据需求自行设置。

实施方式1可以应用于中小型的待检测的胶封产品1，对于形状结构不规则的待检测的胶封产品1也适用，至少有一条边与传输单元的传输方向垂直。

实施方式2

将位置调节单元设置为在传输单元的传输方向两侧的推进气缸10，两个推进气缸10的输出端相对设置且由控制单元控制、同时推出，不管待检测的胶封产品1此时是否位于传输单元的传输中轴线上，其可以被两个推进气缸10推至正朝向图像采集单元，在进入图像采集单元后便于扫描器4定位。

实施方式2更适用于较大型的、形状规整的待检测的胶封产品1。

所述检测系统还包括：

补光机构，设于检测仓5内，用于为图像采集进行补光；

所述补光机构与控制单元配合设置。

本发明中，补光机构用于为待检测的胶封产品1在检验时照明，以便摄像头能够拍摄出清晰的待检测的胶封产品1三视图及灰度图像；补光机构一般包括照明灯光组，灯光组由若干发光二极管11组成，由控制单元控制。

本发明还涉及一种所述的AOI自动灌胶检验系统的检验方法，所述检验方法包括以下步骤：

步骤1：设定检验参数，建立比对标准；

所述步骤1中，获取标准胶封产品的灰度三维立体图和标准胶封产品的气泡定位后的信号波形图，保存在存储器中。

本发明中，检验参数包括摄像头的拍摄范围范围、拍摄像素、拍摄角度等。

步骤2：图像采集单元和气泡定位单元采集待检测的胶封产品1的数据，传输至控制单元；控制单元判断当前待检测的胶封产品1是否存在气泡；

步骤2.1：位置调节单元工作，待检测的胶封产品1朝向图像采集单元的边与传输单元的传输方向垂直；

步骤2.2：图像采集单元获取模拟立体图：

图像采集单元扫描待检测的胶封产品1，以待检测的胶封产品1的第一个被扫描到的边为基准轴，以此边的端点或中心点作为原点，建立三维坐标系，生成三维坐标文件；图像采集单元获取待检测的胶封产品1的灰度三视图，与扫描获得的三维坐标结合，形成模拟立体图；

此处，基准轴是指三维坐标系的基准轴，如X轴。

步骤2.3：气泡定位单元获取信号波形图：

计算待检测的胶封产品1的第一个被扫描到的边到达气泡定位单元的时刻，在此时刻气泡定位单元向待检测的胶封产品1发射穿透超声波，并接收超声波穿透过待检测的胶封产品1后的信号变化数据，形成信号波形图；

步骤2.4：分析得到数据：

控制单元调取比对标准，以标准的信号波形图与步骤2.2得到的结果进行比较，若无异常频段，则待检测的胶封产品1正常，进行步骤3，否则，待检测的胶封产品1存在气泡，与步骤2.1采集到的模拟立体图结合，生成带气泡的模拟立体图；

步骤2.5：基于当前气泡的位置，将此胶封产品进行后处理。

本发明中，步骤2.2中，根据需求选择一组或多组补光机构照射在胶封产品上，图像采集单元中的红外扫描器4扫描被测胶封产品，此时由于位置调节单元已经对待检测的胶封产品1进行过处理，故待检测的胶封产品1整体为正，便于构建生成三维坐标文件，摄像机6抓取胶封产品的灰度三视图，与扫描获得的三维坐标结合形成模拟立体图。

本发明中，步骤2.3中，气泡定位单元向胶封产品发射穿透超声波，并接收超声波穿透过待检测的胶封产品1后的信号变化数据、形成信号波形图。

本发明中，步骤2.4中，控制单元中的数据分析模块调取存储器中的超声波穿透产品的标准波形图与接收到的待检测的胶封产品1的超声波穿透信号波形图对比，若存在异常频段则说明有气泡，再与采集到的模拟立体图结合或匹配同步，生成带气泡的模拟立体图，可以模拟出待检测的胶封产品1中的气泡所在位置。

本发明中，步骤2.5中，若气泡的位置不影响实际应用，则可以进行本领域技术人员公知的简单处理后送出，而若是气泡位置影响应用，则需要将此胶封产品进行作废处理。

本发明中，步骤2.5后，继续预设的规则输出检验结果或给出报警。

步骤3：输出检验结果。

本发明中，基于上位机显示处理结果，上位机处理接收指令集数据判断气泡是否存在，并显示出判断结果；上位机根据检测异常指令在显示面板上显示胶封产品不合格，同时显示异常胶封产品的模拟立体图，若无异常频段则显示合格。

本发明的工作原理为，当被位置调整后的待检测的胶封产品1通过水平传送带2到达扫描器4时，以待检测的胶封产品1的第一个被扫描到的边为基准轴，以此边的端点或中心点作为原点，由扫描器4扫描待检测的胶封产品1获得产品的三维坐标，同时摄像头抓取待检测的胶封产品1的灰度正视图，待检测的胶封产品1随水平传送带2到第一个摄像机6的正前方时获取待检测的胶封产品1的灰度侧视图，到第二个摄像机6时获取待检测的胶封产品1的俯视图，结合三视图与扫描器4的三维坐标生成待检测的胶封产品1的模拟三维立体图；

随后待检测的胶封产品1传输至气泡定位单元，超声波发生器7发出超声波，声波接收器8收集超声波穿透待检测的胶封产品1到达的模拟信号、转换为数字电压信号，根据接收时间生成穿透声波波形图；

图像采集单元与气泡定位单元将获取的模拟三维立体图声波波形图发送至控制单元，控制单元判断是否有异常频段存在，根据超声波发射穿透待检测的胶封产品1的时间及被测产品的长、宽、高，结合形成的数字电压波形图定位气泡所在位置，在形成的模拟三维立体图中用黑色的点或区域标志；气泡的位置在立体图中用黑点进行标记，将得出的立体图通过无线通信系统发送至上位机，上位机根据分析得到的产品立体图判断待检测的胶封产品1是否合格。