CN105334230A - 用于高纵深比pcb板孔缺陷检测的光源装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供两种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，其中一种包括：均匀分布在PCB板下方的LED光源颗粒；位于PCB板和LED光源颗粒之间的X方向角度选择元件和Y方向汇聚元件。另一种包括：均匀分布在PCB板下方的LED光源颗粒；LED光源颗粒之上的菲涅尔透镜阵列。本方案通过在PCB板和LED光源颗粒之间设置X方向角度选择元件和Y方向汇聚元件或者菲涅尔透镜阵列，实现进入PCB板中的光线均为小角度光线，减小因板厚的增加，孔壁对大角度光的散射作用，解决高纵深比孔径检测中大小孔成像不一致的问题。

Description

用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置

技术领域

本发明涉及一种光源装置，尤其涉及一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置。

背景技术

PCB线路板，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。在PCB线路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。采用PCB线路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率，因此，在当代，电路面板只是作为有效的实验工具存在，而PCB线路板在电子工业中已经占据了绝对的统治地位。PCB线路板按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。无论哪种类型的PCB线路板的生产工艺中均包含钻孔的工艺步骤，而在钻孔的过程中时常出现钻头磨损、断裂等情况，容易造成孔偏，孔大、孔小及多孔或者少孔等孔缺陷，直接影响产品的合格率、降低产品品质。因此，对于孔缺陷的检测环节是必不可少的。随着孔密度的提高，孔径逐渐减小，目前已经可达到0.1mm左右，使用人工检测孔缺陷的方式耗时且易遗漏，已经很难满足孔缺陷检测的实际需求，因此，光学自动检测已经成为孔缺陷检测的必经之路。

目前，孔缺陷的检测主要利用长线扫相机对PCB板进行一次性线性扫描检测，线性扫描方式有利于提高检测速度。请参看图1，所示为孔缺陷光学自动检测装置的结构示意图。由图1可知，孔缺陷光学自动检测装置主要包括长线扫相机11、PCB板12、贯穿于PCB板12的孔13、传送机构14和线光源15。PCB板12位于传送机构14之上，通过传送机构14的传动作用，将PCB板12传送至长线扫相机11和线光源15之间，长线扫相机11利用线光源15提供的背光对经过长线扫相机11下方的孔13行成像，再上传至PC端对图像进行缺陷识别，从而完成孔13的光学自动检测流程。

但是，随着技术的发展，PCB线路板集成性越来越高，板厚度越来越厚，钻孔的孔径越来越小，孔的纵深比越来越大。普通散射光由于孔壁的散射作用，容易导致大小孔成像不一致的现象出现。如图2所示，当孔径较大时，孔壁对散射光的散射作用较弱，通光量较多，孔较亮；如图3所示，当孔径较小时，孔壁对散射光的散射作用较强，通光量较少，孔较暗，且随着板厚的增加，大小孔的成像差异越来越明显。因此，在使用大角度发散光源的情况下，当PCB板的纵深比较大时，大小孔灰度差异较大，高纵深比PCB孔的检测难度较大。一般，只能采用成型后电测，但此时PCB线路板已经成型，如果不合格则只能作为废品，导致成品率降低。

发明内容

本发明提供一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，以解决现有技术中高纵深比PCB板孔的检测中大小孔成像不一致的问题。

本发明提供一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，用于检测PCB板的孔缺陷，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：

LED光源颗粒，所述LED光源颗粒均匀分布在所述PCB板孔的下方；

X方向角度选择元件和Y方向汇聚元件，所述X方向角度选择元件和所述Y方向汇聚元件均位于所述PCB板和所述LED光源颗粒之间。

优选的，所述X方向角度选择元件为特殊角度选择镀膜元件。

优选的，所述X方向角度选择元件为具有特定角度选择的增亮膜。

优选的，所述Y方向散射光汇聚元件为透镜。

优选的，所述X方向角度选择元件位于所述Y方向散射光汇聚元件的上方。

优选的，所述Y方向散射光汇聚元件位于所述X方向角度选择元件的上方。

本发明还提供一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，用于检测PCB板孔缺陷，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：

LED光源颗粒，所述LED光源颗粒均匀分布在所述PCB板的下方；

菲涅尔透镜阵列，所述菲涅尔透镜阵列位于所述PCB板和所述LED光源颗粒之间。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，用于检测孔缺陷，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：LED光源颗粒，所述LED光源颗粒均匀分布在所述孔的下方；X方向角度选择元件和Y方向汇聚元件，所述X方向角度选择元件和所述Y方向汇聚元件均位于所述孔和所述LED光源颗粒之间。本方案通过在孔和LED光源颗粒之间设置X方向角度选择元件和Y方向汇聚元件，对LED光源颗粒发射出的散射光进行汇聚以及角度选择，获得XY双方向都是小角度的均匀线光源。从而使得进入孔中的光线均为小角度光线，减小因板厚的增加，孔壁对大角度光的散射作用，解决高纵深比孔径检测中大小孔成像不一致的问题。

本发明还提供一种用于高纵深比孔缺陷检测的光源装置，用于检测PCB板的孔缺陷，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：LED光源颗粒，所述LED光源颗粒均匀分布在所述孔的下方；菲涅尔透镜阵列，所述菲涅尔透镜阵列位于所述孔和所述LED光源颗粒之间。由于圆对称的菲镜阵列，可实现LED光源颗粒的圆对称角度会聚整形，使得LED光源颗粒发光面的XY发光角度一致，同样可以减小因板厚的增加，孔壁对大角度光的散射作用，解决高纵深比孔径检测中大小孔成像不一致的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1是现有技术中提供的孔缺陷光学自动检测装置的结构示意图；

图2是现有技术中散射光对大孔的成像示意图；

图3是现有技术中散射光对小孔的成像示意图；

图4是本发明实施例提供的第一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置X方向发散光角度选择的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的第一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置Y方向角度整形的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的第二种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的第三种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置的结构示意图；

符号表示：

1-LED光源颗粒，2-X方向角度选择元件，3-Y方向汇聚元件，4-菲涅尔透镜阵列，11-长线扫相机，12-PCB板，13-孔，14-传送机构，15-线光源。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

请参考图4和图5，所示分别为本发明实施例提供的第一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置X方向发散光角度选择的结构示意图以及第一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置Y方向角度整形的结构示意图。

结合图4和图5可知，本发明提供一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，用于检测孔13的孔缺陷，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：LED光源颗粒1，所述LED光源颗粒1均匀分布在所述孔13的下方；X方向角度选择元件2和Y方向汇聚元件3，所述X方向角度选择元件2和所述Y方向汇聚元件3均位于所述孔13和所述LED光源颗粒2之间。由于Y方向汇聚元件对于X方向的光线无整形作用，所以在X方向上是纯散射光，因此，需要利用在孔和LED光源颗粒之间设置X方向角度选择元件和Y方向汇聚元件，通过两者共同作用，实现对LED光源颗粒1发射出的散射光进行汇聚以及角度选择，获得XY双方向都是小角度发射的均匀线光源，从而使得进入孔中的光线均为小角度光线，减小因板厚的增加，孔壁对大角度光的散射作用，解决高纵深比孔径检测中大小孔成像不一致的问题。

另一方面，由于本方案提供的光源由于对散射光进行了整形和汇聚，因此，在获得小角度光源的同时，增加了光源的亮度，本方案提供了一种小角度高亮光源。

优选的，X方向角度选择元件2为特殊角度选择镀膜元件或者具有特定角度选择的增亮膜，或者其他具有方向性透光的材料。

优选的，Y方向散射光汇聚元件3为透镜。具体的，本实施例提供的Y方向散射光汇聚元件3为柱形透镜，柱形透镜与均匀分布的LED光源颗粒1相配合，获取均匀的汇聚光源。

本实施例提供的用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置中，X方向角度选择元件2位于所述Y方向散射光汇聚元件3的上方。即LED光源颗粒1发射出来的发散光线先经过透镜进行光线的汇聚整形，再经过特殊角度选择镀膜元件或者具有特定角度选择的增亮膜进行小角度选择，从而保证XY方向的发射角度一致，使得线光源整体发光范围内角度均匀，再利用LED光源颗粒1的特殊排布使得在整个发光面上光强一致，进一步满足在整个检测范围内，高纵深比PCB线路板上的大小孔成像均匀一致。

请参考图6，所示为本发明实施例提供的第二种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置的结构示意图。

由图6可知，本实施例提供的用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置中，Y方向散射光汇聚元件3位于X方向角度选择元件2的上方。即LED光源颗粒1发射出来的发散光线先经过特殊角度选择镀膜元件或者具有特定角度选择的增亮膜进行小角度选择，再经过透镜进行光线的汇聚整形，从而保证XY方向的发射角度一致，使得线光源整体发光范围内角度均匀，再利用LED光源颗粒1的特殊排布使得在整个发光面上光强一致，进一步满足在整个检测范围内，高纵深比PCB线路板上的大小孔成像均匀一致。

请参考图7，所示为本发明实施例提供的第三种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置的结构示意图。

由图7可知，一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，用于检测孔13的孔缺陷，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：LED光源颗粒1，所述LED光源颗粒1分布在所述孔13的下方；菲涅尔透镜阵列4，所述菲涅尔透镜阵列4位于所述孔13和所述LED光源颗粒2之间。

由于圆对称的菲涅尔透镜阵列4可实现LED光源颗粒1的圆对称角度会聚整形，因此，无需再XY两个方向上分别调整即可获得XY发光角度一致的光源光线，然后再利用LED光源颗粒1的特殊排布实现光强的均匀性，从而获得相同角度的小角度高亮均匀光源。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，用于检测PCB板孔(13)的孔缺陷，其特征在于，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：

LED光源颗粒(1)，所述LED光源颗粒(1)均匀分布在所述PCB板孔(13)的下方；

X方向角度选择元件(2)和Y方向汇聚元件(3)，所述X方向角度选择元件(2)和所述Y方向汇聚元件(3)均位于所述孔(13)和所述LED光源颗粒(1)之间。

2.根据权利要求1所述的用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，其特征在于，所述X方向角度选择元件(2)为特殊角度选择镀膜元件。

3.根据权利要求1所述的用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，其特征在于，所述X方向角度选择元件(2)为具有特定角度选择的增亮膜。

4.根据权利要求2或3所述的用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，其特征在于，所述Y方向散射光汇聚元件(3)为透镜。

5.根据权利要求1所述的用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，其特征在于，所述X方向角度选择元件(2)位于所述Y方向散射光汇聚元件(3)的上方。

6.根据权利要求1所述的用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，其特征在于，所述Y方向散射光汇聚元件(3)位于所述X方向角度选择元件(2)的上方。

7.一种用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置，用于检测PCB板孔(13)的孔缺陷，其特征在于，所述用于高纵深比PCB板孔缺陷检测的光源装置包括：

LED光源颗粒(1)，所述LED光源颗粒(1)均匀分布在所述孔(13)的下方；

菲涅尔透镜阵列(4)，所述菲涅尔透镜阵列(4)位于所述孔(13)和所述LED光源颗粒(2)之间。