AOI检测系统的光源照明模式和控制电路设计（二

　　AOI检测系统的光源照明模式和控制电路设计

 

　　其中，t是电荷积分时间;k是比例系数;d1是光学系统到物体人瞳的距离;S0是人瞳的面积;h(x，y)是扩展函数;M是系统放大系数。

 

　　1.2.2 光学照明系统光源设计

 

　　由式(2)可得，AOI检测仪的CCD相机通过积分所得电量与物体到光源的距离平方成反比，与入射角余弦值和光强成正比。而对于给定的CCD，应在一定范围内进行曝光，若曝光量过小，物体的某些点因照度不够被噪声淹没;相反，若照度过大，则将使CCD的像元因曝光量过大而造成饱和或趋近于饱和，这样会使画面产生大量失真而使测量误差较大。因此通常将光敏面的最大照度调节为不高于最大饱和照度，由此便可充分利用元器件的动态变化范围，所以文中研究并设计了两级照明系统。元器件的焊接部分在几种照明方式下的亮度分布如图3所示。焊点部位在水平照明下亮度较高，而元器件的上端在垂直照明下亮度高。根据此特点设计了采用水平照明与垂直照明的入射角不同而得到不同视觉特征的水平照明与垂直照明两种图像。

 

　　用二级照明系统照射时光源亮度如图4所示，垂直照射到与电路板平行的元器件上时大部分光线反射被到CCD中，而照射到电极部位的光线反射到其他方向消散。垂直投射的光线到达焊接部位，则大部分光线不会反射到摄像机一侧，则是向其他方向反射消散。

 

　　2 各种照明模式的设计及应用范围

 

　　不同缺陷的检测与采用的照明方式密切相关，众多缺陷在照明角度的不同会出现特征，根据这些不同的特征，从而综合判断是否为缺陷，因此缺陷检测的研究需要与照明方式一同进行。所以在对元器件不同部位不同缺陷进行检测时，需根据照明下得到的不同特征采取相应不同的照明方式。文中根据不同部位的缺陷检测设计了相应不同的照明模式，如表1所示。

 

　　2.1 水平照明

 

　　在水平照射方式下形成的低亮度与高亮度范围如下：(1)低亮度范围。IC元器件的导线端、导线侧翼、焊盘、元器件的电极、电路板等。(2)高亮度范围。大倾斜角度导线的弯曲部分、焊点等。

 

　　根据照射亮度范围的不同，水平照明方式主要用于在IC或在其导线中，检测冷焊、漏焊或在SOIC、QFP检查桥接时采用。图5是在水平照明方式下得到的典型效果图。

 

　　2.2 垂直照明

 

　　在垂直照明方式下主要形成低、高两种亮度范围：(1)低亮度范围。大倾斜角度导线的弯曲部分、焊点等。(2)高亮度范围。IC元器件的导线端、导线侧翼、焊盘、元器件的电极和电路板等。

 

　　因此，根据照射亮度范围的不同，垂直照明方式主要用于检查元器件的导线端和普通芯片。垂直照明方式下的典型效果图像，如图6所示。

 

　　2.3 垂直-水平照明

 

　　因元器件件身、文字和丝印标志的漫反射使得在垂直照明方式下检测的效果并不理想，故可采用垂直-水平照明方式来改善检测效果。垂直图像减去水平图像的典型效果图，如图7所示。

 

　　2.4 水平-垂直照明

 

　　通常使用水平照明方式，主要是用于检测SOIC、QFP的桥接，或IC导线部位和芯片的漏焊、冷焊、错焊等。当元器件件身、文字和白色丝印标志等高亮度部位使用水平照明方式不理想时，可选择采用“水平-垂直”照明。水平减去垂直图像的典型效果，如图8所示。

 

　　2.5 水平+垂直照明

 

　　水平+垂直照明是将在水平照明方式与垂直照明方式下所得到的亮度值合二为一，使得到的图像整体亮度较高，且较为平滑。

 

　　因贴片表面不平整平滑而在垂直照明或水平照明下显得只有局部较亮的情况下，可选取使用这种水平+垂直照明方式。另外，AOI设备在垂直照明下排列阻抗和芯阻抗的电极部位获得的图像局部较暗，若采取水平+垂直照明方式，获得的电极部位图像则相对清晰，一般用于寻找电极正确的位置。图9为水平图像加垂直图像的典型图。