光學系統及自動光學檢測設備的製作方法
2023-10-09 10:15:49 3
本發明涉及光學領域，特別是涉及一種光學系統及自動光學檢測設備。
背景技術：
aoi(automaticopticinspection)的全稱是自動光學檢測，是基於光學原理來對焊接生產中遇到的常見缺陷進行檢測的設備。當自動檢測時，機器通過攝像頭自動掃描pcb(printedcircuitboard，印製電路板)，採集圖像，將測試的焊點與資料庫中的合格的參數進行比較，經過圖像處理，檢查出pcb上缺陷，並通過顯示器或自動標誌把缺陷顯示/標示出來，供維修人員修整。
然而，在測試過程中，光源的光強通常會隨時間發生變化，例如隨時間衰減，從而影響掃描圖像的質量，進而影響檢測效果。
技術實現要素：
基於此，有必要針對光源的光強隨時間發生變化而影響檢測效果的問題，提供一種光學系統及自動光學檢測設備。
一種光學系統，所述光學系統包括光源；所述自動光學檢測設備還包括影像獲取裝置，且所述影像獲取裝置用於對待測板進行掃描以得到掃描圖像；所述光學系統還包括亮度控制裝置；所述亮度控制裝置根據所述光源的光強隨時間變化的特性，每隔設定時間段調整一次所述光源的光強，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
在其中一個實施例中，所述光源的光強隨時間衰減。
在其中一個實施例中，所述亮度控制裝置根據所述光源的光強隨時間衰減的特性，每隔設定時間段增強一次所述光源的光強。
在其中一個實施例中，所述亮度控制裝置包括計時器和光調製模塊；所述計時器和所述光調製模塊電連接；
所述計時器向所述光調製模塊提供實時的時間信息；所述光調製模塊根據所述時間信息及所述光源的光強隨時間變化的特性識別所述光源當前的光強，並根據所述識別的結果實時調整所述光源的光強，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
在其中一個實施例中，所述光調製模塊包括電光調製器和控制單元；所述電光調製器與所述控制單元電連接；並且，所述控制單元與所述計時器連接；
所述電光調製器用於對所述光源進行調製；所述控制單元根據所述時間信息及所述光源的光強隨時間變化的特性識別所述光源當前的光強，並根據識別的結果實時調整加載至所述電光調製器的電壓，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
一種自動光學檢測設備，包括光源及影像獲取裝置，所述影像獲取裝置用於對待測板進行掃描以得到掃描圖像；所述自動光學檢測設備還包括亮度控制裝置；所述亮度控制裝置根據所述光源的光強隨時間變化的特性，每隔設定時間段調整一次所述光源的光強，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
在其中一個實施例中，所述光源的光強隨時間衰減。
在其中一個實施例中，所述亮度控制裝置根據所述光源的光強隨時間衰減的特性，每隔設定時間段增強一次所述光源的光強。
在其中一個實施例中，所述亮度控制裝置包括計時器和光調製模塊；所述計時器和所述光調製模塊電連接；
所述計時器向所述光調製模塊提供實時的時間信息；所述光調製模塊根據所述時間信息及所述光源的光強隨時間變化的特性識別所述光源當前的光強，並根據所述識別的結果實時調整所述光源的光強，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
在其中一個實施例中，所述光調製模塊包括電光調製器和控制單元；所述電光調製器和所述控制單元電連接；並且，所述控制單元與所述計時器連接；
所述電光調製器用於對所述光源進行調製；所述控制單元根據所述時間信息及所述光源的光強隨時間變化的特性識別所述光源當前的光強，並根據識別的結果實時調整加載至所述電光調製器的電壓，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
上述光學系統及自動光學檢測設備具有的有益效果為：在該光學系統及自動光學檢測設備中，亮度控制裝置根據光源的光強隨時間變化的特性，每隔設定時間段調整一次光源的光強，以降低檢測過程中照射至待測板的實際光強與光強的初始設定值之間的差值，從而能夠改善光源的光強隨時間發生變化而影響檢測效果的問題，提高了檢測的精度。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他實施例的附圖。
圖1為一實施方式提供的自動光學檢測設備的組成示意圖；
圖2為圖1所示實施方式的自動光學檢測設備中由亮度控制裝置對光源調製的其中一種曲線示意圖；
圖3為圖1所示實施方式的自動光學檢測設備中光學系統的其中一種實施例的框圖；
圖4為圖3所示實施例的光學系統的其中一種具體框圖。
具體實施方式
為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹全面。
除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
一實施方式提供了一種光學系統，應用於自動光學檢測設備中，請參考圖1。自動光學檢測設備還包括影像獲取裝置200，且影像獲取裝置200用於對待測板300進行掃描以得到掃描圖像。其中，待測板300例如為pcb板。光學系統用於向待測板300發射光線。影像獲取裝置200根據從待測板300反射的光線對待測板300進行掃描，從而得到掃描圖像。掃描圖像經過處理後與標準圖像進行比較，從而能夠檢測出待測板300的缺陷。
具體地，影像獲取裝置200例如為tdi-ccd(timedelayedandintegration，時間延遲積分ccd)，這時，影像獲取裝置200得到的掃描圖像為灰度圖，且該灰度圖的灰階值與光學系統發射的光強有關。
光學系統包括光源100和亮度控制裝置400。光源100可以發射光線，例如為金屬滷素燈。亮度控制裝置400根據光源100的光強隨時間變化的特性每隔設定時間段調整一次光源100的光強，以降低檢測過程中照射至待測板300的實際光強與光強的初始設定值之間的差值。
其中，光強即光線強度。以光源100為金屬滷素燈來說，光源100的光強隨時間變化的特性，即光源100的光強隨時間衰減，因此光源100在使用過程中發射的光線的強度將會越來越低。每隔設定時間段，是指亮度控制裝置400在檢測過程中是持續對光源100的光強進行調整的。並且，根據不同光源100具有的不同特性，亮度控制裝置400可以每隔相同的時間段調整一次(即設定時間段為固定的值)光源100的光強，或者，亮度控制裝置400也可以每隔不同的時間段(即設定時間段為變化的值)調整一次光源100的光強。
光強的初始設定值，例如為recipe(即自動光學檢測所有參數的總和，包含檢測時所使用的精度、光源、亮度、檢測區域的大小、位置等)最初設定的光源100的光強值，且該值至少能夠保證掃描圖像的亮度能夠用來檢測待測板300。降低檢測過程中照射至待測板300的實際光強與光強的初始設定值之間的差值，從而能夠減小在檢測過程中掃描圖像的亮度受光源100光強變化的影響。具體地，亮度控制裝置400可以根據光源100的光強隨時間變化的特性，每隔設定時間段調整一次光源100的光強，以使得照射至待測板300的實際光強在整個檢測過程中都等於光強的初始設定值，從而保證掃描圖像的亮度在整個檢測過程中都不會受到光源100光強變化的影響。
另外，亮度控制裝置400根據光源100的光強隨時間變化的特性(即光源100的光強變化特性)每隔設定時間段調整一次光源100的光強，是指亮度控制裝置400在光源100使用之前已經提前知曉光源100的光強隨時間變化的特性(例如亮度控制裝置400存儲有光源100的光強變化特性)，那麼在檢測過程中，亮度控制裝置400可以自行根據光源100的光強變化特性來判斷檢測過程中各時刻光源100的光強變化情況，進而採取相應的措施調整光源100的光強，使得到達探測板300的光線光強儘可能保持恆定，以使得掃描圖像的亮度在整個檢測過程中都儘可能保持恆定，從而滿足檢測需求。例如：亮度控制裝置400調整光源100的光強的方法具體為：亮度控制裝置400按照與光源100的光強變化趨勢相反的方式調整光強，從而抵消掉光源100自身的光強變化。另外，如果光源100在不同的時刻光強的變化程度不同，則亮度控制裝置400在相應的不同時刻對光強的調整值也相應不同。
因此，本發明實施方式提供的上述光學系統中，亮度控制裝置400在檢測過程中可以自行根據光源100自身光強的變化趨勢來持續調整光源100的光強，從而使得光源100的光強儘可能保持在最佳的檢測條件下，能夠改善光源100的光強隨時間發生變化而影響檢測效果的問題，提高了檢測的精度。
在其中一個實施例中，光源100的光強隨時間衰減。進一步地，亮度控制裝置400根據光源100的光強隨時間衰減的特性，每隔設定時間段增強一次光源100的光強，以降低掃描圖像的亮度在檢測過程中變化的程度。
圖2示出了光源100為金屬滷素燈時光強的其中一種調製曲線示意圖。在圖2中，i代表光強值。t代表時間。曲線a為光源100的光強隨時間變化的衰減曲線。曲線b為亮度控制裝置400對光源100的調製曲線。因此，將曲線a和曲線b合併後，即為最終照射至待測板300總的光強。接下來舉例說明：在自動化檢測設備中，recipe(即一些參數設置的總和，包含檢測時所使用的精度、光源、亮度、檢測區域的大小、位置等等)中設置的光強值90對應掃描圖像的最大灰階值為210，那麼在光源100使用了一段時間t後，光源的光強衰減加劇，這時最大灰階值210需要實際光強值從原來的90變成120才能滿足，因此，亮度控制裝置400相應增加光源100的光強值從而能夠使得最大灰階值為210仍然保持為210。
在其中一個實施例中，請參考圖3。亮度控制裝置400包括計時器410和光調製模塊420。計時器410和光調製模塊420電連接。
其中，計時器410向光調製模塊420提供實時的時間信息。例如，計時器410可以為定時器。光調製模塊420根據上述時間信息及光源100的光強隨時間變化的特性識別光源100當前的光強，並根據識別的結果實時調整光源100的光強，以降低檢測過程中照射至待測板300的實際光強與光強的初始設定值之間的差值。
因此，光調製模塊420根據計時器410提供的時間信息能夠實時知曉光源100的使用時間，從而根據光源100的光強變化特性分析出各時刻光源100光強的變化情況。例如，如果光源100的光強隨時間衰減，且衰減的程度越來越大，則光調製模塊420根據時間信息判斷光源100當前的使用時刻還處於衰減程度較小的區間時，則相應以較小的幅度增強光源100的光強；如果判斷光源100的使用時間已經較長且到達了衰減程度較大的區間時，則相應以較大的幅度增強光源100的光強。
具體地，請參考圖4，光調製模塊420包括電光調製器421和控制單元422。電光調製器421和控制單元422電連接。並且，控制單元422與計時器410電連接。
其中，電光調製器421用於對光源100進行調製。並且，光源100發出的光線通過電光調製器421發射至待測板300。電光調製器421是利用某些電光晶體，如鈮酸鋰晶體(linb03)、砷化稼晶體(gaas)和鉭酸鋰晶體(＝(lita03)的電光效應製成的調製器。電光效應即當把電壓加到電光晶體上時，電光晶體的折射率將發生變化，結果引起通過該晶體的光波特性的變化，實現對光信號的相位、幅度、強度以及偏振狀態的調製。因此，只要改變加載在電光調製器421內電光晶體的電壓，即可改變輸入至電光調製器421的光線的光強。
控制單元422根據上述時間信息及光源100的光強隨時間變化的特性識別光源100當前的光強，並根據識別的結果實時調整加載在電光調製器421上的電壓，以降低檢測過程中照射至待測板300的實際光強與光強的初始設定值之間的差值。例如：如果控制單元422根據上述時間信息及光源100的光強隨時間變化的特性檢測到光源100的光強已經處於衰減狀態時，則相應增大加載在電光調製器421上的電壓。
故，在檢測過程中，光源100發出的光線先進入電光調製器421，當光源100的光強已經開始處於衰減狀態時，控制單元422增大加載至電光調製器421的電壓，從而使得電光調製器421最終向待測板300發射的光強仍然能夠保持在光源100未衰減前的光強值，進而保證掃描圖像的亮度恆定。
其中，控制單元422例如可以包括單片機(或其他具備數據處理能力的集成電路)、存儲器及轉換電路，其中，單片機分別與存儲器、轉換電路、計時器410電連接。存儲器存儲有光源100的光強變化特性數據。單片機向轉換電路輸出佔空比不同的pwm信號。轉換電路將pwm信號轉換為直流電壓，並將直流電壓加載至電光調製器421。因此，在檢測過程中，單片機實時接收計時器410發送的時間信息，並從存儲器中提取光源100的光強變化特性數據，同時，單片機根據時間信息和光源100的光強變化特性數據識別光源100當前的光強，並根據識別的結果實時輸出具有相應佔空比的pwm信號，再通過轉換電路將轉換得到的直流電壓加載至電光調製器421，從而實時調整光源100的光強。
可以理解的是，光調製模塊420的具體結構不限於上述情況，例如光調製模塊420也可以採取其他類型能夠對光源100進行外調製的光調製器，或者光調製模塊420也可以採用內調製的方式來調節光源100的光強，即調製信號直接加載光源100上以改變光源的參數，從而改變光源100的輸出特性。
另一實施方式提供了一種自動光學檢測設備，包括光源及影像獲取裝置，所述影像獲取裝置用於對待測板進行掃描以得到掃描圖像。所述自動光學檢測設備還包括亮度控制裝置。所述亮度控制裝置根據所述光源的光強隨時間變化的特性，每隔設定時間段調整一次所述光源的光強，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
在其中一個實施例中，所述光源的光強隨時間衰減。
在其中一個實施例中，所述亮度控制裝置根據所述光源的光強隨時間衰減的特性，每隔設定時間段增強一次所述光源的光強。
在其中一個實施例中，所述亮度控制裝置包括計時器和光調製模塊。所述計時器和所述光調製模塊電連接。
所述計時器向所述光調製模塊提供實時的時間信息。所述光調製模塊根據所述時間信息及所述光源的光強隨時間變化的特性識別所述光源當前的光強，並根據所述識別的結果實時調整所述光源的光強，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
在其中一個實施例中，所述光調製模塊包括電光調製器和控制單元。所述電光調製器和所述控制單元電連接。並且，所述控制單元與所述計時器連接。
所述電光調製器用於對所述光源進行調製。所述控制單元根據所述時間信息及所述光源的光強隨時間變化的特性識別所述光源當前的光強，並根據識別的結果實時調整加載至所述電光調製器的電壓，以降低檢測過程中照射至所述待測板的實際光強與所述光強的初始設定值之間的差值。
需要說明的是，本實施方式提供的自動光學檢測設備的各結構的原理與上一實施方式相同，這裡就不再贅述。
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。