[发明专利]一种大幅面高速高精度自动光学检测设备

说明书

技术领域

本发明涉及自动光学检测技术领域，具体涉及一种大幅面高速高精度自动光学检测设备。

背景技术

随着工业技术的发展，特别是工业2025的需求变化，在工业电路板、锡膏、钢网等自动光学检测(AIO)领域对检测精度、检测速度和检测尺寸的要求不断提高，对相应的自动光学检测设备的要求也越来越高，如何提高检测设备的各项指标以适应工业技术的发展就显得非常急迫。

目前，自动光学检测(AIO)设备，都是采用小视场光学镜头，安装在X/Y平移平台上，对工件(电路板、锡膏、钢网等)的局部面积进行成像，移动镜头，对整个工件分时、分段、局部成像，然后用软件拼接成一幅较大的图像，再与标准文件(图像或数据)进行比较，给出检测误差和报告。这类检测设备由于检测原理的限制，检测的效率很低，难以满足工业发展的需要。可查的最高效率的检测设备，针对200mm×200mm的工件，最快需要5min，即135mm²/s。目前工业检测的工件尺寸典型尺寸在500mm×500mm左右，并逐步向800mm×750mm～900mm×900mm方向发展，而且检测效率要求在5000mm²/s以上(即检测500mm×500mm工件，应在1min内完成)。

目前的检测设备受到两个方面的技术局限：首先，成像器件(CCD、CMOS)尺寸的限制，单片成像器件只能成像感光面积对应尺寸的图像，要完成整个工件检测，就需较长时间；其次，光学镜头的限制，常规的工业镜头，只能满足小视场成像，视场大的镜头焦距很短，难以满足高分辨率成像要求，且畸变较大，无法应用到检测领域。所以，从技术上，目前的检测设备是不能对大型工件进行快速高效、高精度的成像检测。同时该类检测设备还存在几个问题：第一，由于需要来回移动镜头，对X/Y平移精度要求较高，X/Y平移误差会直接计入到检测误差中，镜头移动太快，成像质量和检测精度无法保证，移动太慢，则检测效率太低；第二，该类检测设备都是固定工件、移动镜头的检测模式，存在起起停停的节拍，该种模式限制了其在工业生产流水线上的应用，不能很好的适应流水线操作。

发明内容

为了解决现有自动光学检测设备中移动小视场镜头、容易将各种误差引入到检测精度中的问题，本发明提供了一种大幅面高速高精度自动光学检测设备。本发明采用大视场高精度镜头结合多片大面阵、高帧频探测器拼接焦面技术，发明了一种大幅面、高速、高精度的自动光学检测设备，主要应用于工业上电路板、锡膏、钢网等产品的检测，提高了检测效率和检测精度，同时克服了现有自动光学检测设备存在的技术局限和不足。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种大幅面高速高精度自动光学检测设备，包括：

支撑平台；

固定在支撑平台底部的减震支架；

设置在支撑平台上表面且相互平行的两个平移导轨副；

放置在平移导轨副上的工件台；

固定在支撑平台上表面且位于工件台正下方的透射照明光源；

固定在支撑平台后端且与工件台相连的精密驱动装置，所述精密驱动装置通过电机驱动工件台，使工件台随着平移导轨副的滑动在支撑平台上单方向往复运动和定位；

控制系统，用于显示设备当前状态，用于驱动精密驱动装置运行，用于控制拼接探测器焦面组件的探测器帧频，用于人机交互设置、显示设备程序运行状态及检测结果输出，用于实现成像图像的拼接和处理，用于将拼接图像与标准文件进行对比、实现工件误差检测；

与控制系统相连的光栅尺，所述光栅尺的读数头和光栅分别安装在工件台和支撑平台上，用于测量工件台移动的速度和位置并将速度和位置信号反馈给控制系统，通过控制系统控制精密驱动装置运行使工件台运动，所述工件台移动的速度与拼接探测器焦面组件的探测器帧频匹配；

固定在支撑平台上表面边缘且位于两个平移导轨副外侧的镜头支架；

固定在镜头支架内侧的反射照明光源；

固定在镜头支架上表面的反射镜和精密调焦平台；

固定在精密调焦平台上表面且水平设置的大视场高精度镜头和拼接探测器焦面组件，所述大视场高精度镜头前后端分别对准反射镜和拼接探测器焦面组件，所述反射镜与大视场高精度镜头的光轴成45°夹角，所述反射镜用于转折成像检测光路，通过调整精密调焦平台使工件台上的工件与拼接探测器焦面组件的探测器感光面完全共轭，且拼接探测器焦面组件与工件台通过大视场高精度镜头完全共轭。