用于自动光学检验系统的照明装置制造方法及图纸

一种具有改进照明系统的光学检验系统。用以说明本发明专利技术的改进照明系统具有一个由印刷电路板制成的底座。在印刷电路板上还形成有用于固定以发光二极管为例的照明元件的基片。这些电路板具有锯齿形边缘，二极管安装在锯齿上。此结构使得发光元件可以聚焦在焦点上。同样在该例示性照明系统中，发光元件具有不同的光束宽度，从而可以减小照明光强随仰角的变化。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地说涉及一种自动光学检验系统，更具体地说涉及用于这种检验系统的照明装置。自动光学检验用在制造印刷电路板的过程中以及其他领域。计算机控制系统将一摄像机在印刷电路板或其他待检验物体上传送并摄取该板各个区域的图像。接着用计算机扫描这些图像以验证在正确制造的电路板中预期存在的特征存在于该区域并且具有预期的形状。替代地，系统可以验证在不应存在特征的区域不存在特征。如果该特征得以验证，则电路板通过检验。如果没有得到验证，则电路板被标为有缺陷或者继续进行人工检验或其他测试。在检验印刷电路板中的物体时，所关注的特征是诸如电子部件边缘、金属迹线或焊点等物。许多这些特征可以在图像中捕获，尽管光束必须相对于形成图像的摄像机以一定的角度照射在物体上。例如，如果物体具有闪光表面，其方向使光束反射离开摄像机，则摄像机不能获取从该物体反射的光束。如果摄像机不能获取从该物体反射的光束，则物体所处的区域在摄像机形成的图像中将呈现黑色。因此，为产生可用于自动检验的图像，必须相对于摄像机对检验区域的照明加以控制。一些自动检验系统采用从待检验区域的四周提供光束的环形光源。然而，这些类型的光源具有数个缺点。首先，环形光源一般使得摄像机只能沿着垂直于印刷电路板的方向从穿过环面的顶端聚焦在检验区域上。通常，待检验电路板的特征在沿此方向摄取的图像中不易于显现。通常，需要多种“照明模式”来摄取相同待检验区域的多个图像。在各照明模式中，从不同的角度或不同的角度组合来照明待检验区域。环形光源是已知的。有些这种光源具有发光二极管阵列。当发光二极管按扇区工作时，可以从不同的方向照明检验区域。当发光二极管根据其到环面中心的距离按组工作时，可以从不同的仰角照明检验区域。从不同仰角的照明可用于突出显示印刷电路板上不同种类的特征。环形照明系统的缺点在于用以从低仰角照明检验区域的发光元件比用以从高仰角照明检验区域的发光元件距离检验区域更远。此外，环面圆周处的发光元件的照明区域更加远离光束中心。因此，当需要从低仰角照明时，对检验区域的照明光强较低。这种照明光强的变化对于检验系统是不利的。美国专利US 5,245,421显示了一种用于检验印刷电路板的照明装置，其具有表面固定部件，更适于提供多种照明模式。该专利的附图说明图1再现为本文图1。图1表示检验装置10的一部分。装置10含有检验头12。检验头12安装在X-Y工作台13上，使得它可以在待检验印刷电路板的表面上方移动。装置的其余部分没有画出，但是它含有用于将印刷电路板移入和移出X-Y工作台13下检验区域的机械结构以及其他传统的检验部件比如计算机控制器。检验头12含有用于获取电路板图像的摄像机。在所示的实施例中，画出了四个摄像机14、15、16和17。摄像机14、15、16和17安装在具有开口底部31的中空圆柱体30中。照明组件安装在圆柱体31内，在图1中可以看见其中的23和24。然而，该专利描述了在圆柱体30内有四个照明组件。照明组件可以单独工作或组合工作，以提供在开口底部31的多种照明模式。在使用时，开口底部31置于靠近待检验电路板的位置并且以待检验区域为中心。该区域通过照明组件的选择性启动从不同角度加以照明，并用摄像机对电路板上的部件成象。美国专利US 5,060,065更详细地描述了圆柱体30内的照明装置。该专利描述了照明组件由围绕圆柱体30内穹顶表面分布的发光二极管阵列制成。在专利US 5,060,065中所示的照明装置的商用实施例中，相同的二极管安装在弯曲的印刷电路板上，焊接成一个环形。以此方式，各发光二极管基本上距开口底部31附近的检验区域相同的距离。另外，各发光二极管的光束中心聚焦在检验区域上。这种结构提供了高得多的照明均匀性。另外，承载发光二极管的印刷电路板之间的间距使得多个摄像机可以通过穹顶聚焦在检验区域上。然而，为充分地照明印刷电路板上的部件，开口底部31必须很靠近被检验印刷电路板的表面一大致1.75 mm(0.7英寸)以下。该限制阻碍了所述系统用于制造具有较高部件比如互感器或大数值电容器的印刷电路板。我们已经专利技术了使光源可以与印刷电路板的表面上较高部件一起工作的方法。如下面详细所述，我们还专利技术了简化照明结构的制造方法。前述和其他目的通过具有大致平面的底座和多个由该底座支承的发光元件的照明结构来实现。在优选的实施例中，发光元件为二极管，按组固定在从底座突出的基片上。在本优选实施例中，底座和基片都是印刷电路板，并且通过插塞型连接器互相连接。在优选实施例中，基片沿着从一公共点射出的直线安装，发光元件安装成将其光束聚焦在该公共点下方的检验区域处。优选实施例的另一特征是远离公共点安装的发光元件比靠近公共点安装的发光元件具有较窄的束角。采用具有不同束角的发光元件可以减小由各发光源所照明区域尺寸的变化，并且还可以减小由处于距检验区域不同距离处发光元件所导致的检验区域中光束光强的变化。优选实施例的描述图2表示本专利技术的照明系统210。在使用中，照明系统210将用于替代图1中的圆柱体30。在一个优选的实施例中，照明系统210用在用于印刷电路板的自动光学检验系统中。照明系统210用于提供在电路板制造过程中各阶段对该电路板的照明。可以用它来提供对具有较高部件的印刷电路板检验的照明，从而照明系统210与待检验电路板表面之间的间距必须为1.7mm以上。这种系统可用于印刷电路板的制造。在电路板的制造过程中通常在数个步骤对其进行检验。检验有时用于改变单个电路板的加工流程。例如，如果检验揭示电路板上遗漏部件，则该电路板将改变路线以重新加工。采用本专利技术系统来改变加工流程的精确方式对本专利技术不重要。照明系统210具有一个底座，在所示实施例中为印刷电路板212。电路板212可以是传统的印刷电路板，其中具有导电迹线。这些迹线承载用于控制各照明元件310的信号(图3)。电子连接器216可以是传统的插头和插座型连接器，安装在电路板212上的适宜位置。在所示的实施例中，电路板212为大致方形的，并且连接器216安装在电路板的角部。电路板212中还具有一个开口214。开口214提供位置使摄像机(未画出)通过照明系统210聚焦至所测试印刷电路板上的检验区域。在所示的实施例中，有五个这种位置。有四个摄像机位置218a、218b、218c和218d(图2-4)位于开口214周围不同的角度。在开口214的中心有第五个摄像机位置218d(图4)。这些摄像机位置使得摄像机可以从多个角度形成检验区域的图像。有多个照明基片固定在电路板212上。在所示的实施例中，照明基片由多个印刷电路板220a和220b提供。下面结合图5详细说明电路板220a和220b的制造。电路板220a和220b都延伸进入开口214。电路板220a和220b都没有延伸到开口214的中心。通过使电路板不延伸到开口214的中心，形成摄像机位置218d。另外，电路板220a比电路板220b短，仅延伸到开口214中途。以此方式，存在数个通过开口214的无阻碍通道，从而形成摄像机位置218a…218d。电路板220a和220b在图3中可以看得更为清楚。图3表示在照明系统工作过程中照明系统朝向被检验印刷电路板的一侧。电路板220a和220b各具有多个与之固定的照明元件。在优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学检验系统，具有一照明系统和一检验区域，包括： ａ）一支承结构； ｂ）多个照明元件，位于平面阵列中，各照明元件与检验区域具有预定的间距，各照明元件倾斜朝向检验区域。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰B伯内特，
申请(专利权)人：良瑞科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]