工业自动光学检测中的照明系统设计.pdf

摘要 从80年代初期开始，自动光学检测技术就被成功地运用到印刷电路板的检 测当中。本文的研究工作是从工业自动光学检测中的照明技术出发，重点研究焊 点检测中光源的设计，然后利用光学机构仿真软件进行辅助设计，并提出一种计 算机辅助光源设计的方法，从而避开传统光学设计的一些弊端，简化了光源设计 的过程，节约了成本，提高了效率。 本文的主要分为三个部分： 首先，介绍了用于印刷电路板检测的自动光学检测技术及其发展，特别论述 了印刷电路板中焊点的检测技术的重要意义。 接着，概述了光学照明设计的基本知识，并将这些知识灵活地用到焊点检测 的光源设计中去。从焊点的特性出发，考虑焊点的形成过程、焊点的表面形状与 表面张力，然后结合焊点表面梯度矢量及其与倾斜角的关系，从而把对焊点曲面 的检测转化为焊点倾斜角所对应的平面的检测。在此基础上，系统地介绍了环形 光源设计的理论计算方法，并通过单一环形光源和三色环形层次光源两个具体实 例和实验结果加予说明。 最后，详细介绍了计算机辅助光学设计中光线追迹理论，特别是本研究课题 软件将成像系统和照明系统结合为一体来辅助照明系统设计的方法。成功地构建 了照明成像系统实体光学模型平台，在此平台的基础上，对光源的均匀性进行举 例分析、结果对比，从而得到性能最佳的照明光源。 本文所提出光源设计的理论计算方法和计算机辅助设计的方法，主要的创新 之处在于利用TracePro软件将成像系统和照明系统结合为一体来辅助照明系统 设计，此法为自动光学检测系统中光源设计和今后的研究提供方向。 关键词：光学检测、照明设计、TracePro辅助设计 Abstract Automatic hasbeen to OpticalInspection(AODtechnologysuccessfully applied onthePrintedCircuit 1980’s．Thisresearchis detectdefects Board(PCB)since onilluminationofsolder basedontheillumination focusing design jointinspection of then a illuminationmethod AOI，and technology presentscomputer-aideddesign theTracePro avoidstheflawsinthetraditional software，which design, using optical the andreducescostand simplifiesprocess improvesefficiency． Thisdissertationconsistsofthree parts： AOI tothe introduce PCB andits First,we technologyapplied inspection onthePCBsolder jointinspectiontechnology． development，especially summarizeth