PCB自动光学检测数字图像处理技术中的光源类型

虽然有很多不同光源类型，但是大部分的应用采用以下四个类型之一即可达到理想效果：环形光、条形光（包括射灯）、背光、同轴光。

1.环形光源

环形光源又细分为高角度环形光源、低角度环形光源、无影环形光源，有红、绿、蓝、白、红外、紫外等不同的颜色系列。如图4.4所示，其中高角度照射环形光源采用超高亮度LED正面角度照射，可用于液晶校正、塑胶容器检查，标签检查、管脚、集成电路印字检查及类似用途，文字形状识别和缺陷检测。而低角度环形光源采用超高亮度LED侧面水平照射，可用于晶片或玻璃基底上的划痕检测，刻印文字的读取，工件边缘轮廓抽取检查。无影环形光源采用超高亮度LED正面二次均匀照射，可用于晶片或玻璃底基上的划痕检测，金属表面检测，镜面反射表面检测。

图4.4　环形光源

2.条形光源

条形光源采用高亮度LED高密度安装，用于照度要求高、光源指向性强的反射照明检测，如图4.5所示。可用于线扫描相机缺陷检测，文字、形状识别，LCD面板检测，AOI检测等。

图4.5条形光源

3.背光源

采用超高亮度LED背面垂直二次照射，有红、绿、蓝、白、红外、紫外等不同的颜色系列。可用于晶片或玻璃底基上的划痕检测，LCD检测，微小电子元件尺寸形状，靶标测试。如图4.6所示。(www.xing528.com)

4.同轴光源

同轴光源广泛用于半导体、PCB板、以及金属零件的表面成像检测，具有很好的均匀性，对光洁表面上的异常特征成像突出，表现力好。如图4.7所示。

图4.6　背光源

图4.7　同轴光源

为系统选择合适的光源，首先必须确定需要显示物体的哪些特征。物体的特征很重要，它们将被评估。它是由什么材料制成的？是否反射或吸收光？采用什么样的结构、几何形状和颜色？物体的运动情况、环境光条件和对象的距离也会影响光源的选择。一旦确定了这些因素，选择光源类型就变得比较容易，或者说，它至少大大缩小了选择范围。

照亮对象的角度同样很重要。下面几个例子说明了原因。如果希望使用一个视觉系统来标识划痕，那么建议使用侧面光。而且，划痕在相机方向反射入射光线，这使划痕显得很明亮。相反，如果不希望看到划痕，而是想隐藏它们，那么就从其他角度照亮对象，例如使用环形光从上方照射，从而防止产生阴影，在没有干扰的情况下突出颜色和打印元素等其他特点。如果需要真实的色彩还原，那么使用彩色相机时必须搭配白色光源。如果可以检测到颜色特征（例如目标物体上的红色点），有些情况下则不需要色彩还原。这些特征常常也可以通过黑白相机搭配彩色光源显示在黑白图像上。假设检验任务需要将红色糖果从蓝色糖果中分开，那么可使用红光。红色糖果完全反射红光，因此显得很亮，而蓝色糖果主要吸收光，显得很暗。因此光源是视觉系统的决定性组成部分。通常，黑白光源不会对镜头造成色彩影响，因而可显示更清晰。

另一种选择是使用LED光源闪光灯。这种方式只能在不干扰工人的情况下使用。闪光灯技术的优势在于发热更少，这意味着光源模块可以更亮，工作时间更长。理想的闪光光源通常需要控制器，尽管许多优秀闪光光源系统已经集成了控制器，甚至更容易配置。特定波长光的一个好处在于，它可以使其他情况下无法看到的特定属性呈现出来。例如，在使用红外线（IR）检测水果上的压力点时，它特别有效。人眼则看不到红外线。

对于PCB光学检测任务来说，适当的光源是任何成功的图像处理系统的基本要素之一。光源系统的选择精心与否，对图像质量的好坏有决定性影响，进而影响系统效果。简单来说，光源在一定程度上决定了检测任务能否有效进行。为视觉系统找到合适的光源并不困难。80%的应用适合使用LED环形光、条形光、背光或者同轴光。在许多情况下可以通过轻松修改或优化光源来提高图像亮度。