PCB厚密板线路检查LED光源系统研究

　　PCB 的工艺检测能力提升直接关系到国内 、外电子行业及其他行业电子产品的实际能力以及长期的发展进步。 随着PCB 技术的发展，PCB 板呈现出线条更细 、线距更小更高 、高度差更加明显的 3 大发展趋势，并且该趋势在最近 5 年得到了更加明显的推动与体现;另外，针对 PCB 行业的仪器发展在国内、外均处于滞后的局面，其中最主要的原因是受限于光源技术的发展，如果光源不能有效地实现对所关注目标的照明及信息提取，后端的测量技术，包括图像处理算法技术应用、精密机电技术定位等均受到极大的限制。

        针对此，国内、外众多学者开展了广泛而深入的实验研究和理论分析[1-3]，因光源照明系统自身的改善 ，除了需要提高图像的清晰程度和对比度外，更重要的是必须确保图像提取信息的真实性，众多学者的研究均建立在以研究直接的图像质量提升为目的的基础上，采用类似研究方法的直接后果将会导致精度的控制难度加大，对于工业化及科学检测非常不利。 而 2006 年李俊对机器视觉光源的关键技术进行研究，研制出应用在电子元件贴装系统的彩色环形层状 LED 光源[4]，直接改进了光源系统取得更好的图像继而提高精度。

　　以 PCB 板实物为直接研究对象，采用实物、光源照明、图像三者相结合的对比研究方法[5]，除了能够有效地获得高图像质量，还可以将实际物体测试特征反馈到光源光学设计的过程当中，因此，在光源设计过程中，可以始终保持对测量精度的有效控制。

　　本文研制的 50°LED 环形光源的打光效果区别于目前普通暗场低角度光源，可以清晰真实地体现 PCB 线路特征。 不过值得注意的是， 由于该 LED 光源是针对 PCB 厚密线路检查研制的，对于 PCB 相关的检测仪器有比较好的适用度。 而未经测试盲目应用到其他测试仪器上可能会造成打光效果不好或者给系统带来系统误差等问题。

　　1 基本理论

　　1.1 厚密板光源设计难点

　　在 PCB 行业的发展中，目前存在以下 3 大趋势，即线条更细、线距更小密度更高、高度差更加明显[4，6]。 本文使用的厚密板即是该趋势的集中体现。如图 1(a)是普通光源应用在线距大、厚度小的 PCB 上的光线路径。 图 1(b)是普通光源应用在线距小、厚度大的 PCB 上的光线路径。

　　从图中可以看出， 普通光源在应用于线距大厚度小的PCB 上时可以将基材 、 线路底部和线路顶部都取得照明 ，且对比度良好。 对 PCB 的实际尺寸有着良好的体现。 而应用于厚密板时普通光源由于光线角度小， 极易被厚密的线路遮挡。 致使线路和基材没有良好的肉眼可分辨的对比度和亮度。 致使进一步的基于图像处理的测量变得非常困难。 可见，厚密板的发展对光源照射造成的问题用普通光源是无法解决的[5，7]。