专利名称：用于电路板自动光学检测设备的光源装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电路板光学检测领域，尤其涉及一种用于电路板自动光 学检测设备的光源装置。
技术背景在电路板元器件组装过程中，会由于多种因素而使得部分元器件产生贴装 缺陷，这些缺陷需要及时检测出来。近年来，电路板自动光学检测设备己经得 到广泛应用。光源是自动光学检测设备的关键部件之一。目前较常见的几种光源装置包括荧光灯，LED，卤素灯。荧光灯和卤素灯由于在造型设计上不具有 灵活性。因此，在所述技术领域逐渐被淘汰。LED光源在造型设计上具有很好 的灵活性，目前已被广泛应用。常见的LED光源有环状，线装，点状等形式。 OMRON公司的AOI系统采用了一种环状的LED光源，该光源由3个不同颜色的 LED阵列组成。在LED阵列前，装有一块漫射板，以柔和其光线。但是，漫射 板会降低光线亮度；而且，由于其LED阵列相对位置关系与漫射板的柔光效果， 使得LED发射的不同颜色光线间有较大的混跌，从而影响了后续图像分析工 作。在电路板光学检测领域，检测的重点和难点主要是焊点的检测。T. S. Yim 等人的研究一种焊点检测方法(作者名T. S. Yun, K. J. Sim, H. J. Kim,文章 名"Support vector machine-based inspection of solder joints using circular illumination",刊名Electronics Letters,页码Vol. 36, No. 11, pp.949-951.时 间Mav 2000.)，该方法通过三种颜色光源的照射，将焊锡的表面坡度信息 映射成不同的颜色，如图3所示，然后通过对颜色的判断，就可以得出焊点的质量信息。根据Wassink等人的研究(题名Soldering in Electronics,出版社 Electrochemical Publication Ltd, Ayr, U.K.页码pp. 11-51,日寸间1984.)，电 子元器件引脚的焊锡可大致分为三个过渡角，如图3所示。第一段为从引脚 到焊锡的过渡角^，角度在33到39之间。第三段为从焊锡到PCB的过渡角 A，角度在9到13度之间。第二段介于第一段和第三段之间，过渡角A角度 范围在16到22度之间。 实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述光源效率低以及不同颜色有混跌的缺 陷，提供一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，该装置能够提高LED 光线的使用效率；有效降低了不同颜色之间的混跌，从而为后续图像分析带 来方便。本实用新型的目的通过如下技术方案实现一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，如图1所示。该装置包 括三个圆环形LED阵列、三个圆环形折射板和一个外壳。三个折射板分别位 于三个不同颜色的丄ED阵列正下方，与LED阵列同轴安装。LED阵列和折 射板装于外壳里面，所述折射板下端为锯齿状的棱边；由外到里，所述三个 折射板锯齿面的齿根连线与水平面夹角范围分别为66至78度，32至44度， 18至26度。LED发射出的光线经过折射板，只有出射角小于临界角的光束 才能通过。而其他角度的光线则会由于发生全反射而被反射折回。临界角计 算公式为sinC二l/n,其中，C为临界角，n为所用材料的折射率，如高分子 材料PE的折射率为1.4866。而被反射折回的光线又会因为其他壁面的反射 重新射向锯齿面，如果光线的照射角度满足角度要求，则可以通过锯齿面，不满足角度要求的则不能通过锯齿面而被反射折回。如此反复，直至大部分 光线以一定的角度通过锯齿面。如图4所示，为了让焊锡8表面能够将光源所发出的光线反射至摄像机 10，那么，光源照射的最佳角度为焊锡角度的两倍。对于外圈折射板，所有 锯齿的齿根连线与水平面夹角为",，当",两倍于焊锡过渡角-,时，即",-2^ 时，能够达到最好的效果；同理，中圈折射板齿根与水平面夹角"2=2&，如 图4;内圈折射板齿根与水平面夹角"3=2-3。即由外到里，所述三个折射板 锯齿面的齿根连线与水平面夹角范围分别为66〈",〈78 、 32< 2<44和 18<"3<26。折射板锯齿面的锯齿为三角形锯齿，其两条边在此分别定义为 近圆心边和远圆心边，如图1所示。近圆心边和远圆心边与齿根连线的夹角 分别为《和&，可以取《=&。本实用新型与现有技术相比，具有如下优点由于采用了折射板，而非 漫射板，可以提高光源大大提高光源的效率，而且容易控制光线的出射方向， 减少了不同颜色光线之间的混跌。
图1是本实用新型所述装置的正面剖视图，其中A是折射板下端的锯齿 状棱边上的一个三角形锯齿； 图2是图1中A的放大图。图3是电子元件引脚在本实用新型所述装置照射下的效果图；图4是本实用新型所述视觉系统的位置关系示意图；图中1, 2和3为LED阵列；4， 5和6为折射板；7为外壳；8为焊 锡；9为电子元件引脚；IO为摄像机；ll为光源上的一个面元。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型，
以下结合附图和实施例对本实用新型的实 施方式作进一步地描述。如图l所示， 一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置包括圆环形LED阵列1， 2和3，三个LED阵列的颜色可以分别为红，绿，蓝；圆环形 折射板4， 5和6;以及外壳7。 LED阵列1 、 2和3，折射板4、 5和6以及 外壳7同轴安装。折射板4位于LED阵列1的正下方，负责折射LED阵列 1所发出的光线；折射板5位于LED阵列2的正下方，负责折射LED阵列2 所发出的光线；折射板6位于LED阵列3的正下方，负责折射LED阵列3 所发出的光线；LED阵列1、 2和3以及折射板4、 5和6装于外壳里面。 三个折射板下端为锯齿状的棱边，本实施例优选折射板锯齿面的锯齿为等腰 三角形锯齿，如图2。在本实施例的光源装置中，如图4所示，为了让焊锡8 表面能够将光源所发出的光线反射至摄像机IO，那么，光源照射的最佳角度 为焊锡角度的两倍。对于外圈折射板，所有锯齿的齿根连线与水平面夹角为 ",，当",两倍于焊锡过渡角^时，即",2^时，能够达到最好的效果；同理， 中圈折射板齿根与水平面夹角《2=2么，如图4;内圈折射板齿根与水平面夹 角"3=2-3。即由外到里，所述三个折射板锯齿面的齿根连线与水平面夹角范 围分别为66〈A〈78、 32<"2<44和18<"3<26。对应的优选取值分别为72 度，38度，22度。
权利要求1、一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，包括三个不同颜色的圆环形LED阵列、三个圆环形折射板和一个外壳，其特征在于三个折射板分别位于三个不同颜色的LED阵列正下方，与LED阵列同轴安装，且三个折射板下端为锯齿状的棱边，LED阵列和折射板装于所述外壳里面。
2、 根据权利要求1所述用于电路板自动光学检测设备的光源装置，其特 征在于由外到里，所述三个折射板锯齿面的齿根连线与水平面夹角的取值 范围分别为66至78度，32至44度，18至26度。
3、 根据权利要求1所述用于电路板自动光学检测设备的光源装置，其特 征在于所述折射板锯齿面的锯齿为三角形锯齿。
4、 根据权利要求1所述用于电路板自动光学检测设备的光源装置，其特 征在于所述折射板锯齿面的锯齿为三角形锯齿，其两条边与齿根连线的夹角 相等。
专利摘要本实用新型公开了一种用于电路板自动光学检测设备的光源装置，包括三个不同颜色的圆环形LED阵列、三个圆环形折射板和一个外壳，所述三个折射板分别位于三个不同颜色的LED阵列正下方，与LED阵列同轴安装，且三个折射板下端为锯齿状的棱边，LED阵列和折射板装于所述外壳里面。该装置能够有效减少不同颜色光线之间的混跌，以及提高光源的效率。
文档编号F21V15/00GK201103845SQ20072005880
公开日2008年8月20日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者卢盛林, 张宪民 申请人:华南理工大学