CN101956912A - 自动光学检测设备的线性ccd光源 - Google Patents

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Abstract

一种自动光学检测设备的线性CCD光源。主要解决了现有的自动光学检测设备中所使用的光源对PCB半成品表面的要求较高及使用成本高的问题。其特征在于：主光源(2)及侧光源(3)的发光体均为红光LED灯(4)，红光LED灯(4)安装在主灯安装框(5)及侧灯安装框(6)内，主灯安装框(5)及侧灯安装框(6)上均设有凸透镜(7)；4、6或8个侧光源(3)对称分布在主光源(2)的两侧且位于同一扇形的圆周上，主光源(2)发出的线性光束与侧光源(3)发出的线性光束聚集在同一聚光带上。该自动光学检测设备的线性CCD光源降低了对PCB半成品表面的要求，具有扫描图像成像清晰、使用寿命长及使用成本低的特点。

Description

自动光学检测设备的线性CCD光源 
技术领域：
本发明涉及一种用于自动光学检测设备的光源，尤其是自动光学检测设备的线性CCD光源。 
背景技术：
在现代电子设备和电子产品中，印刷电路板(Printed Circuit Borad以下简称PCB)占有重要的地位，是集成、安装各种电子元器件的载体，在各个领域得到了广泛的应用。在PCB的质量检测时，通常采用自动光学检测设备(英文简称AOI)，利用面阵和线阵工业CCD以图像分块连续扫描方式为基础，运用图像处理和识别技术对PCB图像进行分析，从而判断PCB是否合格及存在的缺陷。其中光源设备在影像检测中是非常重要的部分，目前，国外先进的PCB自动光学检测设备中所使用的光源是采用卤素灯，主要由1个主光源与2个侧光源组成，利用卤素灯发出的强光一次扫描成像，这种光源存在以下缺陷：1、对PCB半成品表面的要求较高，需要PCB半成品表面具有一定的粗糙度才能够形成漫反射，形成清晰扫描图像，同时，光源强度太强，角度不够丰富，由于只是三组光，很多低角度的光没有，从而PCB板的边缘不清晰。当PCB的表面很光滑时，由于光线较强PCB上的一些点没有反射出光，一是易出现拉曝现象，图像不清晰；二是没有形成较好的漫反射，曝光后会出现一些黑点，不能得到清晰的扫描图像，难以对PCB进行检测，因此，对于表面很光滑的PCB要增加一道表面粗糙度处理的工艺，然后才能进行检测，增加了PCB的加工成本。2、使用寿命短，功耗大，平均每台每小时的功耗在1kw，另外每2周就要换一次灯泡，维护成本高。 
发明实用新型内容：
为了克服背景技术的不足，本发明提供一种自动光学检测设备的线性CCD光源，主要解决了现有的自动光学检测设备中所使用的光源对PCB半成品表面的要求较高及使用成本高的问题。该自动光学检测设备的线性CCD光源采用红色LED发光体，主光源与侧光源合理配置，与TDI(Time Delay Integration)相机配套使用，实现多帧连续拍摄复合成像，降低了对PCB半成品表面的要求，具有扫描图像成像清晰、使用寿命长及使用成本低的特点。 
本发明的技术方案是：该自动光学检测设备的线性CCD光源包括安装座、主光源及侧光源，主光源及侧光源的发光体均为红光LED灯，红光LED灯安装在主灯安装框及侧灯安装框内，主灯安装框及侧灯安装框上均设有凸透镜；4、6或8个侧光源对称分布在主光源的两侧且位于同一扇形的圆周上，主光源的焦点与侧光源的焦点在同一聚光带上。 
所述的红光LED灯与凸透镜之间设有光栅。 
所述的安装座由2个边板、连接板及连接条组成，主灯安装框及侧灯安装框安装在2个边板之间且可调整角度。 
所述的红光LED灯所发出的红光波长为610～630nm。 
所述的主光源的下方设有半反镜，所述的半反镜下表面对应侧平行设有全反镜。 
所述的全反镜位于与主光源相邻的侧光源的上方，该位置的侧光源采用通气底座，利用流通空气进行散热；其它侧光源采用散热片式底座，散热片式底座上安装风扇进行散热。 
所述的半反镜及全反镜均安装在镜框内，镜框的两端穿过安装座的2个边板置于固定板内，固定板通过螺钉与边板相固定，固定板四周的边板上设有螺纹孔。 
本发明具有如下有益效果：由于采取上述方案，主光源及侧光源聚焦后在同一聚光带上，该聚光带位于PCB板的表面，利用红光 对PCB板进行多角度照射，红光可以透过光学镜片而且波长较短，能够形成较好的漫反射，PCB板中的铜对红光反射最好，环氧树脂对铜反射差，这样灰度值可以拉开，而TDI相机的CCD对红光感光效果最好，因而能够得到清晰的PCB板扫描图像，通过TDI相机多帧连续拍摄复合成像，降低了对PCB半成品表面的要求；另外，红光LED灯的使用寿命长，可连续使用半年以上，不用经常更换，降低了使用成本。因此，本发明与背景技术相比具有扫描图像成像清晰、使用寿命长及使用成本低的特点。 
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图； 
附图2是图1中主光源2的结构剖视图； 
附图3是图1中侧光源3的结构剖视图； 
附图4是图1中安装座1的结构示意图； 
附图5是图1中通气底座12的结构示意图； 
附图6是本发明的外部结构示意图； 
附图7是红光LED灯4的光线透过光栅16的光线图； 
附图8是红光LED灯4直接照射到物体表面的光线图。 
图中1-安装座，2-主光源，3-侧光源，4-红光LED灯，5-主灯安装框，6-侧灯安装框，7-凸透镜，8-边板，9-连接板，10-半反镜，11-全反镜，12-通气底座，13-散热片式底座，14-风扇，15-连接条，16-光栅，17-镜框，18-固定板，19-螺纹孔，20-上透镜。 
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明： 
由图1结合图2、图3、图4所示，该自动光学检测设备的线性CCD光源，包括安装座1、主光源2及侧光源3，主光源2及侧光源3的发光体均为红光LED灯4，红光LED灯4安装在主灯安装框5及侧灯安装框6内，主灯安装框5及侧灯安装框6上均设有凸透镜7；4、 6或8个侧光源3对称分布在主光源2的两侧且位于同一扇形的圆周上，主光源2的焦点与侧光源3的焦点在同一聚光带上，即该焦点处于侧光源3的扇形面圆心处。主光源2及侧光源3聚焦后在同一聚光带上，该聚光带位于PCB板的表面，利用红光对PCB板进行多角度照射，红光可以透过光学镜片而且波长较短，能够形成较好的漫反射，PCB板中的铜对红光反射最好，环氧树脂对铜反射差，这样灰度值可以拉开，而TDI相机的CCD对红光感光效果最好，因而能够得到清晰的PCB板扫描图像，通过TDI相机多帧连续拍摄复合成像，降低了对PCB半成品表面的要求；TDI(Time Delay Integration)相机是一种高灵敏度相机，通常应用于在高灵敏度下进行高速运转图象的拍摄工作。利用TDI相机的特性和红光LED波长的特点可以实现PCB板的铜面在轻微氧化和中度氧化的情况下都可以达到光曝效果。另外，红光LED灯4的使用寿命长，可连续使用半年以上，不用经常更换，降低了使用成本。因此，本发明与背景技术相比具有扫描图像成像清晰、使用寿命长及使用成本低的特点。 
由图2结合图3、图6、图7、图8所示，所述的红光LED灯4与凸透镜5之间设有光栅16。各红光LED灯4发出的红光较散，而且存在死点现象，红光LED灯4发出的红光透过光栅16后，经过光栅的漫反射及折射，不会出现照不到的死点现象，而且会形成较平行的光束，然后再经过凸透镜5聚焦，由于主光源2与侧光源3上的凸透镜7曲率半径不同，在主光源2内设有上透镜20，用以改变主光源2的聚集光带，使得红光经主光源2及各侧光源3后聚焦在同一聚光带上，该聚光带位于PCB板的表面，形成对PCB板的表面多角度照射，同时也提高了亮度。本实施例的最佳设计方案是主光源2和侧光源3均采用发光角度60°的大功率红光LED灯，主光源2在距其透镜顶部的距离10cm处形成3mm的聚集光带，侧光源3的聚集光带与主光源2的聚集光带重合。 
由图1结合图4所示，所述的安装座1由2个边板8、连接板9及连接条15组成，主灯安装框5及侧灯安装框6安装在2个边板8之间且可调整角度。连接板9及连接条15起固定作用，主灯安装框5及侧灯安装框6与边板8之间可通过螺钉连接，在边板8上设置条形孔用来调整主灯安装框5及侧灯安装框6的位置及偏转角度。 
由图2、图3所示，所述的红光LED灯4所发出的红光波长为610～630nm。经过实验，该波长段较为理想。 
由图1所示，所述的主光源2的下方设有半反镜10，所述的半反镜10下表面对应侧平行设有全反镜11。半反镜10的特性是一侧透光，另一侧不透光而光会被反射。主光源2发出的红光透过半反镜10照射在PCB板上，同时各侧光源3所发出的红光也照射到PCB板上后，在PCB板上形成较好的漫反射，反射的光被半反镜10全部反射到全反镜11上，然后被全反镜11反射到CCD上成像。 
由图1结合图2、图3、图5所示，所述的全反镜11位于与主光源2相邻的侧光源3的上方，该位置的侧光源3采用通气底座12，利用流通空气进行散热；其它侧光源3采用散热片式底座13，散热片式底座13上安装风扇14进行散热。由于空间限制，在全反镜11的斜上方要安装CCD，因此将位于全反镜11下方的侧光源3的底座改为通气底座12，利用流通空气进行散热。 
由图1结合图4、图6所示，半反镜10及全反镜11均安装在镜框17内，镜框17的两端穿过安装座1的2个边板8置于固定板18内，固定板18通过螺钉与边板8相固定，固定板18四周的边板8上设有螺纹孔19。在调整半反镜10及全反镜11的位置及偏角时，松开固定板18的固定螺钉，在螺纹孔19内旋入根部带圆锥面的调节螺钉，在调节螺钉的挤压作用下进行对固定板18的位置及转角调节，从而调整了半反镜10及全反镜11位置及转角，在安装调试时很方便。 

Claims (7)

1.一种自动光学检测设备的线性CCD光源，包括安装座(1)、主光源(2)及侧光源(3)，其特征在于：主光源(2)及侧光源(3)的发光体均为红光LED灯(4)，红光LED灯(4)安装在主灯安装框(5)及侧灯安装框(6)内，主灯安装框(5)及侧灯安装框(6)上均设有凸透镜(7)；4、6或8个侧光源(3)对称分布在主光源(2)的两侧且位于同一扇形的圆周上，主光源(2)的焦点与侧光源(3)的焦点在同一聚光带上。
2.根据权利要求1所述的自动光学检测设备的线性CCD光源，其特征在于：所述的红光LED灯(4)与凸透镜(5)之间设有光栅(16)。
3.根据权利要求1或2所述的自动光学检测设备的线性CCD光源，其特征在于：所述的安装座(1)由2个边板(8)、连接板(9)及连接条(14)组成，主灯安装框(5)及侧灯安装框(6)安装在2个边板(8)之间且可调整角度。
4.根据权利要求1或2所述的自动光学检测设备的线性CCD光源，其特征在于：所述的红光LED灯(4)所发出的红光波长为610～630nm。
5.根据权利要求1或2所述的自动光学检测设备的线性CCD光源，其特征在于：所述的主光源(2)的下方设有半反镜(10)，所述的半反镜(10)下表面对应侧平行设有全反镜(11)。
6.根据权利要求5所述的自动光学检测设备的线性CCD光源，其特征在于：所述的全反镜(11)位于与主光源(2)相邻的侧光源(3)的上方，该位置的侧光源(3)采用通气底座(12)，利用流通空气进行散热；其它侧光源(3)采用散热片式底座(13)，散热片式底座(13)上安装风扇(14)进行散热。
7.根据权利要求5所述的自动光学检测设备的线性CCD光源，其特征在于：所述的半反镜(10)及全反镜(11)均安装在镜框(17)内，镜框(17)的两端穿过安装座(1)的2个边板(8)置于固定板(18)内，固定板(18)通过螺钉与边板(8)相固定，固定板(18)四周的边板(8)上设有螺纹孔(19)。
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