[实用新型]一种CCD激光测厚装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种激光测厚装置，尤其是涉及一种CCD激光测厚装置。

背景技术

针对目前电子元器件厚度小、需要多点测量的特点，目前电子元器件厚度测量普遍采用的工具为千分尺、塞规等，以人工方式测量。这种方式虽然操作起来简单，但对于大规模量产，却有着如下问题：

1、接触式测量，容易擦伤零件表面。很多电子元器件属于外观件，而接触式测量易导致零件表面污染、擦伤等不良。

2、效率低。电子元器件的测量点一般不止一处，用千分尺、塞规等工具往往需要逐个测量，效率低，测量周期长。

3、测量结果不可靠。由于采用人工测量，测量结果严重依赖操作员的操作技巧和熟练程度，并且数据的读取掺杂了太多的主观因素，不利于检测标准的统一。

实用新型内容

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种CCD激光测厚装置，其特征在于，包括支架、设置在支架上的CCD图像采集装置和至少一组激光发生器、以及位于激光发生器下方的夹具座；所述激光发生器设置在CCD图像采集装置1和夹具座之间。

在上述的一种CCD激光测厚装置，所述的CCD图像采集装置包括数字摄像机、与数字摄像机连接包含有图像采集卡的计算机。

在上述的一种CCD激光测厚装置，所述激光发生器为若干组，设置在激光发生器安装支架上，所述激光发生器安装支架为圆环形，若干组激光发生器设置在圆环上，上述CCD图像采集装置能够通过圆环中的开孔采集夹具座附近的图像。

本实用新型的推算过程如下：

1、设CCD视野中，点A表示激光发生器的光斑在所述待测电子元件待测点处的光斑中心位置，点B表示激光发生器的光斑在所述夹具座上的光斑中心位置，如图1所示，设图1中线段AB的长为d，单位为像素。

2、连接点A、点B，并沿直线AB的方向竖直向下切割，得到图2所示的剖面图。设定图2中的虚线部分表示待测电子元器件，底边的实线表示夹具座表面，则对应的点A和点B的位置如图2。沿图2中A点作夹具座表面的垂线，与夹具座相交于O点。

3、结合1、2，可得，线段OB的长也为d。

4、考虑到激光发生器的角度、位置固定，所以图2所示的点划线表示的激光射线的位置和角度也不变：即角θ大小不变。

5、综合3、4可得待测厚度(单位：像素)

h＝d*tan(θ)    (1)

6、假定像素变量Piex与实际长度变量L(单位：毫米)的变换关系为

L＝k₀*Piex+b₀    (2)

7、联合(1)式、(2)式，可得待测厚度(单位：毫米)

H＝k*d+b    (3)

其中，

k＝k₀*tan(θ)    (4)

b＝b₀*tan(θ)    (5)

8、考虑到θ不方便测量，式(3)中的k和b可以采用插值的方法得到。

其思想为：

取N个不同厚度的待测样品元器件放于夹具座上，分别测出第i个样品元器件经图像处理模块计算得到的光斑距离d(i)，对应于第i个样品元器件相应待测点的实际厚度H(i)，以样品元器件相应待测点的实际厚度为Y轴，样品元器件经图像处理模块计算得到的光斑距离为X轴，可得到点P_i(d(i)，H(i))的分布图。将P_i(d(i)，H(i))个点用线段连接，得到的曲线如图3所示，即为以像素为单位的d与以毫米为单位的H的对应关系。于是，式3中的k则表示图3中相应直线段的斜率，b则表示相应直线段的截距。图像处理模块每得到一个像素值d，就用图3所示的曲线按照3式近似得到相应的H，即为所得厚度。

因此，本实用新型具有如下优点：1.采用非接触式测量，最大限度避免了因测量而引起的不必要不良的出现，优于采用千分尺、塞规等传统的接触式测量方法；2.CCD图像采集模块采用优化的算法，根据个像素点的灰度值分配权重，计算光斑的中心，计算结果安全可靠，精度可达到亚像素以下级别，测量精度高；3.可根据待测点的多少增加激光发生器的数目，并一次性测量所有待测点，检测效率高，速度快；4.与手工方式相比，成本低，自动化程度高，方便引入自动流水线式检测。

附图说明

图1是移除待测元器件前后激光发生器在CCD视野中留下的光斑中心A、B的位置。

图2是沿O-O切割后得到的所述电子元器件待测点处的剖面示意图。