[实用新型]基于多角度线性CCD的线路板检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于多角度线性CCD的线路板检测装置，属于电子工业表面贴装检测的技术领域。

背景技术

自动光学检测(AOI)技术是一种通过图像采集、图像分析和识别对产品品质进行自动检测的高新技术。相对于传统的人工目测，AOI技术具有检测速度快、检测效果好和检测效果稳定等优点，而且可以自动生成全面和准确的过程控制反馈信息，可以极大地提高产品质量和生产效率，同时降低生产成本。目前，AOI技术在表面贴装(SMT)检测，手机按键检测等方面被广泛应用。

AOI表面贴装检测设备是AOI技术应用最成功的领域，已成为表面贴装生产线的必备生产设备，在保证焊接质量，提高过程控制水平，降低生产成本等方面发挥着重要的作用。

目前，国产和进口的AOI表面贴装检测设备主要由结构光源，面阵摄像头和工业PC为图像采集和图像识别工具，受到图像传输和图像分析速度瓶颈的限制，在检测速度和检测效果方面还有很多缺陷，特别是对芯片管脚的焊接缺陷的识别还存在着很大的困难。

实用新型内容

本实用新型目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于多角度线性CCD的线路板检测装置。使用多角度线性CCD摄像头采集电路板的3D信息，并通过FPGA并行处理图像数据，实现对表面贴装检元器件的类别、位置、取向，焊锡的形态、锡膏的印刷质量等表面贴装检关键工艺的质量检测和监控。

本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案：

本实用新型基于多角度线性CCD的线路板检测装置，包括控制装置、模数转换模块、线性光源、由电机驱动的检测平台、以及设置于检测平台上的偶数个线性CCD，线性光源设置于检测平台正上方，线性CCD相对于线性光源对称设置，线性CCD的输出端串接模数转换模块后接控制装置的输入端，控制装置的输出端分别接线性CCD和电机的输入端。

优选地，所述控制装置采用FPGA。

优选地，所述电机为步进电机。

优选地，所述线性CCD与检测平台成80度。

本实用新型的优点

(一)、采用独立研发的基于FPGA的CCD图像采集系统代替成品CCD摄像头

采用FPGA芯片直接控制线性CCD和输运电路板的步进电机，可以提高图像采和分析速度，以及图像采集系统与整个设备的整合度。

(二)、采用固定线性CCD图像采集系统

采集大面积图像，线性CCD摄像头有着天然的优势，因为线性扫描成像可以直接形成大面积图像，而无需像面阵摄像头那样进行后期拼接；同时线性扫描的图像在扫描方向上没有光学畸变，可以得到更高的图像质量。传统的工业线性CCD摄像头由于用量小，厂家单一，所以成本很高。一般工业线性CCD摄像头的销售价格要比具有相同像素长度的面阵CCD摄像头高5-10倍。所以在AOI检测设备中使用较少。

AOI表面贴装检测要求有很高分辨率的图像，一般要求每个像素在0.02mm左右。同时要求检测的电路板面积又很大。一块300mmx400mm的电路板需要采集3亿个像素的图像。一个2000像素的线性CCD，按0.02mm像素尺寸，只能采集40mm宽的图像。整块板需要8个2000像素的线性CCD摄像头。采购成品线性CCD摄像头的费用已远超目前AOI检测设备的价格。所以，直接采用成品线性CCD摄像头，无法实现固定线性CCD图像采集系统。

采用自制的线性CCD图像采集系统组建AOI表面贴片检测设备，我们可以在允许的成本范围内实现固定线性CCD图像采集系统。

(三)、采用多角度线性CCD摄像头采集3D图像信息

本系统采用多角度线性CCD，采集电路板的3D图像信息，通过FPGA并行图像处理，可大大提高焊锡及器件和焊脚翘起的检测精度(见图3)。

通过比较对称线性CCD图像之间的关系，可以得出被扫描平面是倾斜还是水平，水平平面的高度等3D信息。

(四)、采用FPGA直接从CCD读取数据并进行图像分析得出3D信息，并根据所得3D信息对元器件和焊点进行检测

本系统采用FPGA芯片对图像进行处理和分析，可以对图像中的所有像素同时处理，可以大大提高图像处理的速度。通过比较相对线性CCD图像之间的关系，可以得出被扫描平面是倾斜还是水平，水平平面的高度等3D信息。根据这些3D信息，可以对元器件和焊点进行检测。

(五)、根据电路板3D信息，实现检测程序的全自动学习

根据检测到的3D信息，本系统可以自动完成元器件和焊点位置、取向、大小的输入工作，极大简化了自动光学检测设备使用程序和使用效率。