PCB部落格 - 用於PCB板厚密電路檢測的LED光源系統研究

過程檢測能力的提高 PCB電路板 直接關係到電子產品在國內外電子行業等行業的實際能力和長遠發展進步. 隨著……發展 PCB板 科技, PCB板s顯示了3大發展趨勢：更細的線條, 更小和更高的行距, 還有更明顯的高差, 這一趨勢在過去5年中得到了更加明顯的推動和體現；, 儀器的開發 PCB板 工業在國內外都很落後. 主要原因是受光源科技發展的限制. 如果光源不能有效地實現感興趣目標的照明和資訊選取, 後端量測科技, 包括圖像處理算灋科技的應用, 精密機電技術定位, 等. 受到很大限制. 對此作出回應, 國內外許多學者都進行了廣泛深入的實驗研究和理論分析. 由於光源照明系統本身的改進, 除了提高影像的清晰度和對比度之外, 更重要的是確保從影像中選取的資訊的真實性. 許多學者的研究都是基於圖像品質的直接提高. 採用類似研究方法的直接後果將新增精度控制的難度, 這對工業化和科學檢測非常不利. 2.006年, 李對機器視覺光源的關鍵技術進行了研究, 並開發了一種應用於電子元件放置系統的彩色環形分層發光二極體光源, 這直接改進了光源系統，以獲得更好的影像，然後提高了準確性. 以 PCB板 作為直接研究對象, 並採用了與實物相結合的比較研究方法, 光源照明和影像, 除了有效獲得高圖像品質外, 實際物體的測試特性也可以迴響給光源的光學設計過程. 因此, 在光源設計過程中, 可以始終保持對測量精度的有效控制. 本文研製的50°LED環形光源的照明效果不同於現時普通的暗場低角度光源, 能够清晰真實地反映 PCB板. 然而, 值得注意的是，由於LED光源是為檢測 PCB板具有厚密回路的s, 它對 PCB板-相關測試儀器. 在未進行測試的情况下，盲目將其應用於其他測試儀器可能會導致較差的照明效果或給系統帶來系統錯誤.

1. Basic theory
1.1 Difficulties in the design of thick and dense plate light sources
In the development of the PCB板 工業, 目前有3大趨勢：較薄的線條, 較小的行距, 更高密度, 還有更明顯的高差. 本文中使用的厚密板就是這一趨勢的集中體現. As shown in Figure 1(a), 它是應用於 PCB板 具有較大的行距和較小的厚度. Figure 1(b) is the light path of a common light source applied to a PCB with a small line spacing and a large thickness. 當普通光源應用於線路間距大、厚度小的PCB時, 基質, 可以照亮線路底部和頂部, 對比度很好. 它很好地反映了 PCB板. 當應用於厚板和緻密板時, 由於光角度小，普通光源很容易被厚而密集的線遮擋. 因此, 線條和基板沒有肉眼可以辨別的良好對比度和亮度. 這使得基於圖像處理的進一步量測非常困難. 可以看出，厚緻密板的發展對光源照明造成的問題無法通過普通光源解决.

1.2 Principle of adaptive ring light source based on fixed-angle design
From the previous analysis, 可以看出，為了解决密集厚板的光源照明問題, 同時可以保持穩定性和準確性的提高. 根據厚板的幾何和光學特性，有必要有效地解决適合應用對象的環形光源入射角和參數配寘的選擇. 基於此, 本文提出了一種基於固定角度設計的自我調整環形光源. 它由環形殼體組成/電路板/LED/擴散板. 內圈和外圈外殼用於固定整個光源和內部部件. 柔性電路板上有串聯和並聯線路為LED供電. 作為發光器件, LED是一種近似的點光源. 發射的光具有良好的方向性，易於照亮成高光. 由於CCD的電力特性，形成高光的區域將影響相鄰點數的輸出, 從而影響測量精度. 因此, 本文中使用的光源前面安裝了一個漫射板，以均勻光的亮度.

2. Experimental results and discussion
2.1 Pseudo image error caused by ordinary light source illumination
The image captured by the current common light source has obvious edge deviation from the real cross-sectional view. 放大2倍, 對應於1個點數的物體表面的大小為1.61m米. 偽圖像邊緣引起的線寬差大於3點數. 這大大降低了系統精度. 產生假圖像邊緣的原因是普通光源的照明角度太小. 大部分光線被密集的粗線條遮擋後, 基板的亮度和顏色與較低的線寬非常接近. 在一般線寬測試中, 該偏差不包括在量測結果中. 在測量值的固有方向上產生系統誤差, 那就是, 如果無法消除錯誤, 量測數據不是真實電路特性的反映 PCB板. 然而, 無法通過改變影像的清晰度和對比度來消除此錯誤. 只能根據PCB的粗線和密集線的特性，通過改變光源的設計來消除或减少這種情況.

2.2 Influence of geometric features of thick and dense lines on light source design
The line height/行距比接近1/2. 那就是, 角度為27°. 當使用厚密板作為線路檢查對象時, 所需光源光入射角遠大於普通光源提供的光角度. 獲得清晰對比的影像, 光源的角度必須提高到適當的值, 考慮基板和電路的光學特性.

2.3 The fixed-angle adaptive ring light source designed in this paper
Based on the above conditions, 本文設計了一種專為PCB厚板和密集板設計的環形光源. 為了評估光源的實際效果, 光源和透鏡對準同一區域 PCB板, 透鏡放大率也調整為相同. 使用公共光源只能照亮線寬附近法線方向接近水准45°的線, such as the two horizontal bright lines in Figure 5(a). 由於粗密線條對光線的强烈遮擋作用, 基板部分的亮度非常低，接近較低線寬的亮度, 肉和肉的區別幾乎無法區分. 因為線表面的反射接近鏡面反射, 到達線表面的光不能進入透鏡的光接收錐, 並且線寬內的亮度也很低. 影像無法有效記錄 PCB板, 所分析的線寬精度非常低, 線寬存在固定的系統誤差. 採用本文設計的自我調整光源的影像具有良好的均勻性和清晰度. 由於仔細考慮了光源角度, 基板的亮度/電路過渡/電路表面呈階梯狀上升，不同特徵之間的過渡區域較小, 這有利於提高測試精度，實現感興趣線路的照明和資訊選取. 圖像處理的理想源影像.

3. Conclusion
In order to solve the problem of the existing common light source for the inspection of thick and dense lines on PCB板s, 本文分析了常見低角度光源的照明偽像誤差, 並討論了粗線和密集線的幾何和光學特性對光源設計的影響., 提出並設計了一種基於固定角度設計的PCB電路檢測專用光源. 實驗表明，該光源的照明效果不同於普通暗場低角度環形光源, 它可以更好地解决當前在厚層和緻密層檢測中存在的問題 PCB板來自系統前端的. 實現了感興趣目標的照明和準確資訊選取. 高影像均勻性和良好的基板對比度/過渡區/線條寬度. 這對後端圖像處理和資訊選取具有重要意義. 它可以廣泛應用於 PCB板 以線寬檢測機為代表的檢測設備.