光学系统及自动光学检测设备的制作方法

本发明涉及光学领域，特别是涉及一种光学系统及自动光学检测设备。

背景技术：

aoi(automaticopticinspection)的全称是自动光学检测，是基于光学原理来对焊接生产中遇到的常见缺陷进行检测的设备。当自动检测时，机器通过摄像头自动扫描pcb(printedcircuitboard，印制电路板)，采集图像，将测试的焊点与数据库中的合格的参数进行比较，经过图像处理，检查出pcb上缺陷，并通过显示器或自动标志把缺陷显示/标示出来，供维修人员修整。

然而，在测试过程中，光源的光强通常会随时间发生变化，例如随时间衰减，从而影响扫描图像的质量，进而影响检测效果。

技术实现要素：

基于此，有必要针对光源的光强随时间发生变化而影响检测效果的问题，提供一种光学系统及自动光学检测设备。

一种光学系统，所述光学系统包括光源；所述自动光学检测设备还包括影像获取装置，且所述影像获取装置用于对待测板进行扫描以得到扫描图像；所述光学系统还包括亮度控制装置；所述亮度控制装置根据所述光源的光强随时间变化的特性，每隔设定时间段调整一次所述光源的光强，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

在其中一个实施例中，所述光源的光强随时间衰减。

在其中一个实施例中，所述亮度控制装置根据所述光源的光强随时间衰减的特性，每隔设定时间段增强一次所述光源的光强。

在其中一个实施例中，所述亮度控制装置包括计时器和光调制模块；所述计时器和所述光调制模块电连接；

所述计时器向所述光调制模块提供实时的时间信息；所述光调制模块根据所述时间信息及所述光源的光强随时间变化的特性识别所述光源当前的光强，并根据所述识别的结果实时调整所述光源的光强，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

在其中一个实施例中，所述光调制模块包括电光调制器和控制单元；所述电光调制器与所述控制单元电连接；并且，所述控制单元与所述计时器连接；

所述电光调制器用于对所述光源进行调制；所述控制单元根据所述时间信息及所述光源的光强随时间变化的特性识别所述光源当前的光强，并根据识别的结果实时调整加载至所述电光调制器的电压，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

一种自动光学检测设备，包括光源及影像获取装置，所述影像获取装置用于对待测板进行扫描以得到扫描图像；所述自动光学检测设备还包括亮度控制装置；所述亮度控制装置根据所述光源的光强随时间变化的特性，每隔设定时间段调整一次所述光源的光强，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

在其中一个实施例中，所述光源的光强随时间衰减。

在其中一个实施例中，所述亮度控制装置根据所述光源的光强随时间衰减的特性，每隔设定时间段增强一次所述光源的光强。

在其中一个实施例中，所述亮度控制装置包括计时器和光调制模块；所述计时器和所述光调制模块电连接；

所述计时器向所述光调制模块提供实时的时间信息；所述光调制模块根据所述时间信息及所述光源的光强随时间变化的特性识别所述光源当前的光强，并根据所述识别的结果实时调整所述光源的光强，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

在其中一个实施例中，所述光调制模块包括电光调制器和控制单元；所述电光调制器和所述控制单元电连接；并且，所述控制单元与所述计时器连接；

所述电光调制器用于对所述光源进行调制；所述控制单元根据所述时间信息及所述光源的光强随时间变化的特性识别所述光源当前的光强，并根据识别的结果实时调整加载至所述电光调制器的电压，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

上述光学系统及自动光学检测设备具有的有益效果为：在该光学系统及自动光学检测设备中，亮度控制装置根据光源的光强随时间变化的特性，每隔设定时间段调整一次光源的光强，以降低检测过程中照射至待测板的实际光强与光强的初始设定值之间的差值，从而能够改善光源的光强随时间发生变化而影响检测效果的问题，提高了检测的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为一实施方式提供的自动光学检测设备的组成示意图；

图2为图1所示实施方式的自动光学检测设备中由亮度控制装置对光源调制的其中一种曲线示意图；

图3为图1所示实施方式的自动光学检测设备中光学系统的其中一种实施例的框图；

图4为图3所示实施例的光学系统的其中一种具体框图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式提供了一种光学系统，应用于自动光学检测设备中，请参考图1。自动光学检测设备还包括影像获取装置200，且影像获取装置200用于对待测板300进行扫描以得到扫描图像。其中，待测板300例如为pcb板。光学系统用于向待测板300发射光线。影像获取装置200根据从待测板300反射的光线对待测板300进行扫描，从而得到扫描图像。扫描图像经过处理后与标准图像进行比较，从而能够检测出待测板300的缺陷。

具体地，影像获取装置200例如为tdi-ccd(timedelayedandintegration，时间延迟积分ccd)，这时，影像获取装置200得到的扫描图像为灰度图，且该灰度图的灰阶值与光学系统发射的光强有关。

光学系统包括光源100和亮度控制装置400。光源100可以发射光线，例如为金属卤素灯。亮度控制装置400根据光源100的光强随时间变化的特性每隔设定时间段调整一次光源100的光强，以降低检测过程中照射至待测板300的实际光强与光强的初始设定值之间的差值。

其中，光强即光线强度。以光源100为金属卤素灯来说，光源100的光强随时间变化的特性，即光源100的光强随时间衰减，因此光源100在使用过程中发射的光线的强度将会越来越低。每隔设定时间段，是指亮度控制装置400在检测过程中是持续对光源100的光强进行调整的。并且，根据不同光源100具有的不同特性，亮度控制装置400可以每隔相同的时间段调整一次(即设定时间段为固定的值)光源100的光强，或者，亮度控制装置400也可以每隔不同的时间段(即设定时间段为变化的值)调整一次光源100的光强。

光强的初始设定值，例如为recipe(即自动光学检测所有参数的总和，包含检测时所使用的精度、光源、亮度、检测区域的大小、位置等)最初设定的光源100的光强值，且该值至少能够保证扫描图像的亮度能够用来检测待测板300。降低检测过程中照射至待测板300的实际光强与光强的初始设定值之间的差值，从而能够减小在检测过程中扫描图像的亮度受光源100光强变化的影响。具体地，亮度控制装置400可以根据光源100的光强随时间变化的特性，每隔设定时间段调整一次光源100的光强，以使得照射至待测板300的实际光强在整个检测过程中都等于光强的初始设定值，从而保证扫描图像的亮度在整个检测过程中都不会受到光源100光强变化的影响。

另外，亮度控制装置400根据光源100的光强随时间变化的特性(即光源100的光强变化特性)每隔设定时间段调整一次光源100的光强，是指亮度控制装置400在光源100使用之前已经提前知晓光源100的光强随时间变化的特性(例如亮度控制装置400存储有光源100的光强变化特性)，那么在检测过程中，亮度控制装置400可以自行根据光源100的光强变化特性来判断检测过程中各时刻光源100的光强变化情况，进而采取相应的措施调整光源100的光强，使得到达探测板300的光线光强尽可能保持恒定，以使得扫描图像的亮度在整个检测过程中都尽可能保持恒定，从而满足检测需求。例如：亮度控制装置400调整光源100的光强的方法具体为：亮度控制装置400按照与光源100的光强变化趋势相反的方式调整光强，从而抵消掉光源100自身的光强变化。另外，如果光源100在不同的时刻光强的变化程度不同，则亮度控制装置400在相应的不同时刻对光强的调整值也相应不同。

因此，本发明实施方式提供的上述光学系统中，亮度控制装置400在检测过程中可以自行根据光源100自身光强的变化趋势来持续调整光源100的光强，从而使得光源100的光强尽可能保持在最佳的检测条件下，能够改善光源100的光强随时间发生变化而影响检测效果的问题，提高了检测的精度。

在其中一个实施例中，光源100的光强随时间衰减。进一步地，亮度控制装置400根据光源100的光强随时间衰减的特性，每隔设定时间段增强一次光源100的光强，以降低扫描图像的亮度在检测过程中变化的程度。

图2示出了光源100为金属卤素灯时光强的其中一种调制曲线示意图。在图2中，i代表光强值。t代表时间。曲线a为光源100的光强随时间变化的衰减曲线。曲线b为亮度控制装置400对光源100的调制曲线。因此，将曲线a和曲线b合并后，即为最终照射至待测板300总的光强。接下来举例说明：在自动化检测设备中，recipe(即一些参数设置的总和，包含检测时所使用的精度、光源、亮度、检测区域的大小、位置等等)中设置的光强值90对应扫描图像的最大灰阶值为210，那么在光源100使用了一段时间t后，光源的光强衰减加剧，这时最大灰阶值210需要实际光强值从原来的90变成120才能满足，因此，亮度控制装置400相应增加光源100的光强值从而能够使得最大灰阶值为210仍然保持为210。

在其中一个实施例中，请参考图3。亮度控制装置400包括计时器410和光调制模块420。计时器410和光调制模块420电连接。

其中，计时器410向光调制模块420提供实时的时间信息。例如，计时器410可以为定时器。光调制模块420根据上述时间信息及光源100的光强随时间变化的特性识别光源100当前的光强，并根据识别的结果实时调整光源100的光强，以降低检测过程中照射至待测板300的实际光强与光强的初始设定值之间的差值。

因此，光调制模块420根据计时器410提供的时间信息能够实时知晓光源100的使用时间，从而根据光源100的光强变化特性分析出各时刻光源100光强的变化情况。例如，如果光源100的光强随时间衰减，且衰减的程度越来越大，则光调制模块420根据时间信息判断光源100当前的使用时刻还处于衰减程度较小的区间时，则相应以较小的幅度增强光源100的光强；如果判断光源100的使用时间已经较长且到达了衰减程度较大的区间时，则相应以较大的幅度增强光源100的光强。

具体地，请参考图4，光调制模块420包括电光调制器421和控制单元422。电光调制器421和控制单元422电连接。并且，控制单元422与计时器410电连接。

其中，电光调制器421用于对光源100进行调制。并且，光源100发出的光线通过电光调制器421发射至待测板300。电光调制器421是利用某些电光晶体，如铌酸锂晶体(linb03)、砷化稼晶体(gaas)和钽酸锂晶体(＝(lita03)的电光效应制成的调制器。电光效应即当把电压加到电光晶体上时，电光晶体的折射率将发生变化，结果引起通过该晶体的光波特性的变化，实现对光信号的相位、幅度、强度以及偏振状态的调制。因此，只要改变加载在电光调制器421内电光晶体的电压，即可改变输入至电光调制器421的光线的光强。

控制单元422根据上述时间信息及光源100的光强随时间变化的特性识别光源100当前的光强，并根据识别的结果实时调整加载在电光调制器421上的电压，以降低检测过程中照射至待测板300的实际光强与光强的初始设定值之间的差值。例如：如果控制单元422根据上述时间信息及光源100的光强随时间变化的特性检测到光源100的光强已经处于衰减状态时，则相应增大加载在电光调制器421上的电压。

故，在检测过程中，光源100发出的光线先进入电光调制器421，当光源100的光强已经开始处于衰减状态时，控制单元422增大加载至电光调制器421的电压，从而使得电光调制器421最终向待测板300发射的光强仍然能够保持在光源100未衰减前的光强值，进而保证扫描图像的亮度恒定。

其中，控制单元422例如可以包括单片机(或其他具备数据处理能力的集成电路)、存储器及转换电路，其中，单片机分别与存储器、转换电路、计时器410电连接。存储器存储有光源100的光强变化特性数据。单片机向转换电路输出占空比不同的pwm信号。转换电路将pwm信号转换为直流电压，并将直流电压加载至电光调制器421。因此，在检测过程中，单片机实时接收计时器410发送的时间信息，并从存储器中提取光源100的光强变化特性数据，同时，单片机根据时间信息和光源100的光强变化特性数据识别光源100当前的光强，并根据识别的结果实时输出具有相应占空比的pwm信号，再通过转换电路将转换得到的直流电压加载至电光调制器421，从而实时调整光源100的光强。

可以理解的是，光调制模块420的具体结构不限于上述情况，例如光调制模块420也可以采取其他类型能够对光源100进行外调制的光调制器，或者光调制模块420也可以采用内调制的方式来调节光源100的光强，即调制信号直接加载光源100上以改变光源的参数，从而改变光源100的输出特性。

另一实施方式提供了一种自动光学检测设备，包括光源及影像获取装置，所述影像获取装置用于对待测板进行扫描以得到扫描图像。所述自动光学检测设备还包括亮度控制装置。所述亮度控制装置根据所述光源的光强随时间变化的特性，每隔设定时间段调整一次所述光源的光强，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

在其中一个实施例中，所述光源的光强随时间衰减。

在其中一个实施例中，所述亮度控制装置根据所述光源的光强随时间衰减的特性，每隔设定时间段增强一次所述光源的光强。

在其中一个实施例中，所述亮度控制装置包括计时器和光调制模块。所述计时器和所述光调制模块电连接。

所述计时器向所述光调制模块提供实时的时间信息。所述光调制模块根据所述时间信息及所述光源的光强随时间变化的特性识别所述光源当前的光强，并根据所述识别的结果实时调整所述光源的光强，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

在其中一个实施例中，所述光调制模块包括电光调制器和控制单元。所述电光调制器和所述控制单元电连接。并且，所述控制单元与所述计时器连接。

所述电光调制器用于对所述光源进行调制。所述控制单元根据所述时间信息及所述光源的光强随时间变化的特性识别所述光源当前的光强，并根据识别的结果实时调整加载至所述电光调制器的电压，以降低检测过程中照射至所述待测板的实际光强与所述光强的初始设定值之间的差值。

需要说明的是，本实施方式提供的自动光学检测设备的各结构的原理与上一实施方式相同，这里就不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。