CN101221122A - 可调式光源装置和具有该光源装置的自动光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种可调式光源装置和具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其用于照明一待检测物的表面，并提供一线性扫描摄影机以取回所述待检测物图像的光线。所述光源装置包含复数个光产生器，并可以单独控制各光产生器所产生光线的色度和亮度。且各光产生器发出的狭长带状光线以不同的投射角度照射所述待检测物。另外，各光产生器是由复数个红、绿、蓝的发光单元组成的，故可分别调整所述复数个发光单元发出红、绿、蓝光线的强度而产生不同色度的光线。通过所述多角度投射光线可以克服所述待检测物的粗糙表面不易正确成像的问题，而色度可调的所述投射光线能用来分辨所述待检测物上测量目标和背景的颜色。

Description

可调式光源装置和具有该光源装置的自动光学检测系统

技术领域

本发明涉及一种可调式光源装置和具有可调式光源装置的自动光学检测系统，特别涉及一种能产生多角度和多色度投射光的可调式光源装置，所述多角度和多色度投射光可用来照明待检测物。

背景技术

印刷电路板是电子、计算机和通信等产品的主要零组件，为能满足消费市场上轻、薄、短、小的产品特性，且在高密度和高可靠性的需求催化下，高阶印刷电路板在目前的发展趋势已大多使用盲孔(blind hole或via)和埋孔(buried hole)的技术。这种盲孔和埋孔的印刷电路板，是通过盲孔将内部几层的布线板与表面的布线连接，无需穿透整个板而浪费其它层布线板的布局空间，预计可比一般印刷电路板的体积缩小20％。因此对电路板而言，无论是半成品或成品的质量检测工作都变得非常重要，特别是关于线宽、孔径、孔垂直度、孔真圆度和铜垫尺寸等都需要进行测量和规格判读。然而本发明并不限于印刷电路板的钻孔尺寸的测量的应用，和以下常规技术描述的局限，其它待检测物上目标件的尺寸测量和质量判别都是本发明的应用范围，例如检测晶片(wafer)上的锡球凸块或基材的缺陷辨识。

图1是常规线型扫描视觉检测系统的外观示意图。视觉检测系统10包含一可放置待检测物(例如印刷电路板80)的固定平台90、一产生照射待检测物光线的光源装置17和一取回待检测物图像的视觉取像模块18，照射在印刷电路板80的光线部分被反射到视觉取像模块18内而形成图像。一般视觉取像模块18至少包括收集反射光线的倍率镜头14，和将光学信号转换为电信号的信号接收器16。且光源装置17的两投射光源12分别会产生两道关于印刷电路板80对称的投射光线，并在印刷电路板80的表面或钻孔82形成一聚焦光线84。为能改变所述两道投射光线的投射角度，可通过移动两投射光源12在调整角度支架120上的固定位置或角度而达成。

虽然通过所述调整角度支架120可改变投射光源12产生光线的投射角度，然而所述投射角度的变换范围相当有限而无法清楚照射某些钻孔82，很容易受板面不平整(粗糙)而影响取像质量，投射光源之角度愈垂直，愈易受到受测物表面粗糙而影响，因此造成明暗交错之不佳影像。然角度愈水平，又会因凹陷部分而无法产生反光之困境。图2是投射光源12产生光线照射雷射钻孔内部的示意图。由于部份光线121行进的方向恰好被钻孔82的上缘或印刷电路板80粗糙表面阻挡，因此有相当部分的孔内壁821会因为受光不足而无法反射足够的光线121，从而造成视觉取像模块18接受到无法形成正确钻孔82图像的反射光线。若每次改变投射光源12的固定角度以适应不同状况都需要停机而以机械方式调整。另外，印刷电路板80的表面颜色与光线121的色度亦会影响钻孔82的清晰成像，然而常规视觉检测系统10并无法针对待检测物的色彩特性而给予最佳化的投射光线。例如，待检测物上测量目标与背景(板面)的区域虽然颜色不同但灰度(gray level)相近，则会造成测量目标与背景在一般线性扫描(line scan)摄影机中无法有效鉴别成像。

综上所述，市场上亟需要一种能够有效调整光源投射方向兼顾光线色度的自动光学检测系统，进而可以确认印刷电路板和其各叠层板材等待检测物的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种可调式光源装置和具有可调式光源装置的自动光学检测系统，可以针对待检测物产生复数角度或单角度的投射光，进而完全改善待检测物的表面图像的成像质量，从而提升质量检测的准确度。

本发明的另一目的是提供一种光源色度可调整的自动光学检测系统，其是通过调配红、蓝、绿的发光单元的光线强度而调配光源的色度，可以针对不同颜色的待检测物产生不同颜色的投射光，进而能从待检测物被取回的图像中清楚辨识各加工部分。

为达成上述目的，本发明揭示一种可调式光源装置和具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其是用于照明一待检测物的表面，并提供一线性扫描摄影机以取回所述待检测物图像的光线。所述光源装置包含复数个光产生器，并可以单独控制各光产生器所产生光线的色度和亮度。且各光产生器发出的狭长带状光线以不同的投射角度照射所述待检测物。另外，各光产生器是由复数个红、绿、蓝的发光单元组成的，故可分别调整所述复数个发光单元发出红、绿、蓝光线的强度而产生不同色度的光线。通过所述多角度投射光线可以克服所述待检测物的粗糙表面不易正确成像的问题，而色度可调的所述投射光线能用来分辨所述待检测物上测量目标和背景的颜色。

所述自动光学检测系统是包含一可固定待检测物的平台、一视觉取像模块和所述光源装置，其中所述视觉取像模块包括一接受所述待检测物反射的光线而形成图像的线性扫描摄影机。

可通过一人机接口调整所述各对光产生器发出光线的色度，利用屏幕上红、蓝、绿的亮度数值设定拉轴或输入栏以混合为合适色度的光线并输出。或者选择所述人机接口上建议色度的色块，所述光产生器会自动产生与所述选择色块相同色度的光线。

附图说明

图1是常规视觉检测系统的外观示意图；

图2是图1中投射光源产生光线照射钻孔内部的示意图；

图3是本发明具有可调式光源装置的自动光学检测系统的示意图；

图4(a)～4(b)是本发明光产生器的俯视图；和

图5是本发明调整投射光线色度的人机界面示意图。

具体实施方式

图3是本发明具有可调式光源装置的自动光学检测系统的示意图。自动光学检测系统30包含一可固定待检测物的平台90、一视觉取像模块70和一光源装置31。视觉取像模块70至少包括收集反射光线的倍率镜头71，和将光学信号转换为电信号的信号接收器72。光源装置31包含复数对光产生器，图中标号311与312、321与322、331与332和341与342分别为四对独立控制的第一～第四光产生器，并可以单独调整各对光产生器所产生光线的色度和亮度。另外，标号311、312、321、322、331、332、341和342也可以是单独控制的光产生器，并不一定需要两两配对为四个被控制模块。各对光产生器或各个光产生器发出的光线以不同的投射角度照射印刷电路板80，且每一对光产生器中所述两光产生器产生的光线投射在印刷电路板80的方向可以调整为相互对称。并能分别点亮各对光产生器或各个光产生器，以针对印刷电路板80的表面和钻孔82的轮廓产生多角度或单角度的最佳化投射光，进而完全改善待检测物的表面图像的成像质量，从而提升质量检测的准确度。

参见图4(a)，光产生器311是在一长条状的基板42固定复数个发光二极管组件41，每一发光二极管组件41内有可发出红、蓝、绿光线的晶粒，因此通过控制各晶粒的供应电流就能混合出所需色度的光线。当待检测物的表面上有绿色和蓝色的两个区域，如果投射在待检测物的光线固定为白光时，那么会有在视觉取像模块70中成像的灰阶图像文件中无法分辨所述两个区域的困境。因此本发明的光源装置31可以根据检测的需要，实时变换光产生器311与312发出蓝光或绿光，从而使得所述绿色和蓝色的两个区域在图像文件中是灰阶对比清晰可辨的对应两个面积。

除此之外，如图4(b)所示，也可将复数个红光发光二极管组件41R、绿光发光二极管组件41G和蓝光发光二极管组件41B分别固定在基板42′上以形成另一种光产生器311′，并个别控制所述三类组件41R、41G和41B的电流以混合出预期色度的光线。为能增加红、蓝、绿光线混合后的均匀性，可在所述三类组件41R、41G和41B前设置一均光片(diffuser)43，从而使投射光线有均匀的混色效果。

图5是本发明调整投射光线色度的人机界面50示意图。为能调整所述各对光产生器发出光线的色度，可利用屏幕上红、蓝、绿的亮度数值设定拉轴511、521和531或输入栏512、522和532以将红、蓝、绿光混合为合适色度的光线并输出。或者选择所述人机接口50上建议色度的色块54，人机接口50上选定的色块54转换为电信号，并经由控制总线(例如RS232)，从而控制所述光产生器产生与所述选择色块54相同色度的光线。

本发明的技术内容和技术特点已揭示如上，然而所属领域的技术人员仍可能基于本发明的教示和揭示内容而作种种不背离本发明精神的替换和修改。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换和修改，并由上述申请专利范围所涵盖。

Claims (14)

1.一种具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其用于线性扫描及取回一待检测物的图像，其特征在于包含：

一光源装置，其包括复数个光产生器，所述各光产生器发出的狭长带状光线分别以不同的投射角度照射所述待检测物；和

一视觉取像模块，包括一接受所述待检测物反射的光线而形成图像的线性扫描摄影机。

2.根据权利要求1所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于两个所述光产生器产生投射在所述待检测物的两光线的方向是相互对称的。

3.根据权利要求1所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于所述光产生器中各光产生器是由复数个红、绿、蓝的发光单元构成的。

4.根据权利要求3所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于所述红、绿、蓝的发光单元整合在一发光二极管组件内。

5.根据权利要求3所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于所述红、绿、蓝的发光单元分别是一红光发光二极管组件、绿光发光二极管组件和蓝光发光二极管组件。

6.根据权利要求3所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于进一步包含一能调整各所述光产生器发出光线的色度的人机界面。

7.根据权利要求6所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于所述人机接口包括红、绿、蓝的亮度数值设定拉轴或输入栏。

8.根据权利要求6所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于所述人机接口包括复数个建议色度的色块，所述光产生器会自动产生与所选择的色块相同色度的光线。

9.根据权利要求1所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于进一步包含一可固定所述待检测物的平台。

10.根据权利要求1所述的具有可调式光源装置的自动光学检测系统，其特征在于进一步包含一安置在各所述光产生器发光面的均光片。

11.一种可调式光源装置，其用于照明一待检测物的表面，并提供一线性扫描摄影机以取回所述待检测物图像的光线，其特征在于包含：

复数个光产生器，所述各光产生器发出的狭长带状光线分别以不同的投射角度照射所述待检测物。

12.根据权利要求11所述的可调式光源装置，其特征在于所述光产生器中各光产生器是由复数个红、绿、蓝的发光单元构成的。

13.根据权利要求12所述的可调式光源装置，其特征在于所述红、绿、蓝的发光单元整合在一发光二极管组件内。

14.根据权利要求12所述的可调式光源装置，其特征在于所述红、绿、蓝的发光单元分别是一红光发光二极管组件、绿光发光二极管组件和蓝光发光二极管组件。

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