CN100526864C

CN100526864C - 一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置

Info

Publication number: CN100526864C
Application number: CNB2007100310934A
Authority: CN
Inventors: 张宪民; 卢盛林
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2007-10-26
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: CN101158463A

Abstract

本发明公开了一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，包括三个不同颜色的圆环形LED阵列、三个圆环形折射板和一个外壳，所述三个折射板分别位于三个不同颜色的LED阵列正下方，与LED阵列同轴安装，且三个折射板下端为锯齿状的棱边，LED阵列和折射板装于所述外壳里面。该装置能够有效减少不同颜色光线之间的混跌，以及提高光源的效率。

Description

一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置

技术领域

本发明涉及电路板光学检测领域，尤其涉及一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置。

背景技术

在电路板元器件组装过程中，会由于多种因素而使得部分元器件产生贴装缺陷，这些缺陷需要及时检测出来。近年来，电路板自动光学检测设备已经得到广泛应用。光源是自动光学检测设备的关键部件之一。目前较常见的几种光源装置包括荧光灯，LED，卤素灯。荧光灯和卤素灯由于在造型设计上不具有灵活性。因此，在所述技术领域逐渐被淘汰。LED光源在造型设计上具有很好的灵活性，目前已被广泛应用。常见的LED光源有环状，线装，点状等形式。OMRON公司的AOI系统采用了一种环状的LED光源，该光源由3个不同颜色的LED阵列组成。在LED阵列前，装有一块漫射板，以柔和其光线。但是，漫射板会降低光线亮度；而且，由于其LED阵列相对位置关系与漫射板的柔光效果，使得LED发射的不同颜色光线间有较大的混跌，从而影响了后续图像分析工作。

在电路板光学检测领域，检测的重点和难点主要是焊点的检测。T.S.Yun等人的研究一种焊点检测方法(作者名：T.S.Yun，K.J.Sim，H.J.Kim，文章名：“Support vector machine-based inspection of solder joints using circular illumination”，刊名：Electronics Letters，页码：Vol.36，No.11，pp.949-951.时间：May2000.)，该方法通过三种颜色光源的照射，将焊锡的表面坡度信息映射成不同的颜色，如图3所示，然后通过对颜色的判断，就可以得出焊点的质量信息。

根据Wassink等人的研究(题名：Soldering in Electronics，出版社： Electrochemical Publication Ltd，Ayr，U.K.页码：pp.11-51，时间：1984.)，电子元器件引脚的焊锡可大致分为三个过渡角，如图3所示。第一段为从引脚到焊锡的过渡角φ₁，角度在33到39之间。第三段为从焊锡到PCB的过渡角φ₃，角度在9到13度之间。第二段介于第一段和第三段之间，过渡角φ₂角度范围在16到22度之间。

发明内容

本发明的目的在于克服上述光源效率低以及不同颜色有混跌的缺陷，提供一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，该装置能够提高LED光线的使用效率；有效降低了不同颜色之间的混跌，从而为后续图像分析带来方便。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，如图1所示。该装置包括三个圆环形LED阵列、三个圆环形折射板和一个外壳。三个折射板分别位于三个不同颜色的LED阵列正下方，与LED阵列同轴安装。LED阵列和折射板装于外壳里面，所述折射板下端为锯齿状的棱边；由外到里，所述三个折射板锯齿面的齿根连线与水平面夹角范围分别为66至78度，32至44度，18至26度。LED发射出的光线经过折射板，只有出射角小于临界角的光束才能通过。而其他角度的光线则会由于发生全反射而被反射折回。临界角计算公式为：sinC＝1/n，其中，C为临界角，n为所用材料的折射率，如高分子材料PE的折射率为1.4866。而被反射折回的光线又会因为其他壁面的反射重新射向锯齿面，如果光线的照射角度满足角度要求，则可以通过锯齿面，不满足角度要求的则不能通过锯齿面而被反射折回。如此反复，直至大部分光线以一定的角度通过锯齿面。

如图4所示，为了让焊锡8表面能够将光源所发出的光线反射至摄像机10，那么，光源照射的最佳角度为焊锡角度的两倍。对于外圈折射板，所有锯齿的齿根连线与水平面夹角为α₁，当α₁两倍于焊锡过渡角φ₁时，即α₁＝2φ₁时，能够达到最好的效果；同理，中圈折射板齿根与水平面夹角α₂＝2φ₂，如图4；内圈折射板齿根与水平面夹角α₃＝2φ₃。即由外到里，所述三个折射板锯齿面的齿根连线与水平面夹角范围分别为66<α₁<78、32<α₂<44和18<α₃<26。折射板锯齿面的锯齿为三角形锯齿，其两条边在此分别定义为近圆心边和远圆心边，如图1所示。近圆心边和远圆心边与齿根连线的夹角分别为θ₂和θ₄，可以取θ₂＝θ₄。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：由于采用了折射板，而非漫射板，可以提高光源大大提高光源的效率，而且容易控制光线的出射方向，减少了不同颜色光线之间的混跌。

附图说明

图1是本发明所述装置的正面剖视图，其中A是折射板下端的锯齿状棱边上的一个三角形锯齿；

图2是图1中A的放大图。

图3是电子元件引脚在本发明所述装置照射下的效果图；

图4是本发明所述视觉系统的位置关系示意图；

图中：1，2和3为LED阵列；4，5和6为折射板；7为外壳；8为焊锡；9为电子元件引脚；10为摄像机；11为光源上的一个面元。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步地描述。

如图1所示，一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置包括圆环形LED阵列1，2和3，三个LED阵列的颜色可以分别为红，绿，蓝；圆环形折射板4，5和6；以及外壳7。LED阵列1、2和3，折射板4、5和6以及外壳7同轴安装。折射板4位于LED阵列1的正下方，负责折射LED阵列1所发出的光线；折射板5位于LED阵列2的正下方，负责折射LED阵列2所发出的光线；折射板6位于LED阵列3的正下方，负责折射LED阵列3所发出的光线；LED阵列1、2和3以及折射板4、5和6装于外壳里面。三个折射板下端为锯齿状的棱边，本实施例优选折射板锯齿面的锯齿为等腰三角形锯齿，如图2。在本实施例的光源装置中，如图4所示，为了让焊锡8表面能够将光源所发出的光线反射至摄像机10，那么，光源照射的最佳角度为焊锡角度的两倍。对于外圈折射板，所有锯齿的齿根连线与水平面夹角为α₁，当α1两倍于焊锡过渡角φ₁时，即α₁＝2φ₁时，能够达到最好的效果；同理，中圈折射板齿根与水平面夹角α₂＝2φ₂，如图4；内圈折射板齿根与水平面夹角α₃＝2φ₃。即由外到里，所述三个折射板锯齿面的齿根连线与水平面夹角范围分别为66<α₁<78、32<α₂<44和18<α₃<26。对应的优选取值分别为72度，38度，22度。

Claims

1、一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，包括三个不同颜色的圆环形LED阵列、三个圆环形折射板和一个外壳，圆环形LED阵列的颜色为红、绿或蓝，其特征在于：三个折射板分别位于三个不同颜色的LED阵列正下方，与LED阵列同轴安装，且三个折射板下端为锯齿状的棱边，LED阵列和折射板装于所述外壳里面。

2、根据权利要求1所述用于电路板自动光学检测设备的光源装置，其特征在于：由外到里，所述三个折射板锯齿面的齿根连线与水平面夹角的取值范围分别为66至78度，32至44度，18至26度。

3、根据权利要求1所述用于电路板自动光学检测设备的光源装置，其特征在于所述折射板锯齿面的锯齿为三角形锯齿。

4、根据权利要求1所述用于电路板自动光学检测设备的光源装置，其特征在于所述折射板锯齿面的锯齿为三角形锯齿，其两条边与齿根连线的夹角相等。