一種大幅面高速高精度自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大幅面高速高精度自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是工業(yè)2025的需求變化，在工業(yè)電路板、錫膏、鋼網(wǎng)等自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(ΑΙ0)領(lǐng)域?qū)z測(cè)精度、檢測(cè)速度和檢測(cè)尺寸的要求不斷提高，對(duì)相應(yīng)的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備的要求也越來(lái)越高，如何提高檢測(cè)設(shè)備的各項(xiàng)指標(biāo)以適應(yīng)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展就顯得非常急迫。
[0003]目前，自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(ΑΙ0)設(shè)備，都是采用小視場(chǎng)光學(xué)鏡頭，安裝在X/Y平移平臺(tái)上，對(duì)工件(電路板、錫膏、鋼網(wǎng)等)的局部面積進(jìn)行成像，移動(dòng)鏡頭，對(duì)整個(gè)工件分時(shí)、分段、局部成像，然后用軟件拼接成一幅較大的圖像，再與標(biāo)準(zhǔn)文件(圖像或數(shù)據(jù))進(jìn)行比較，給出檢測(cè)誤差和報(bào)告。這類檢測(cè)設(shè)備由于檢測(cè)原理的限制，檢測(cè)的效率很低，難以滿足工業(yè)發(fā)展的需要?？刹榈淖罡咝实臋z測(cè)設(shè)備，針對(duì)200mmX 200mm的工件，最快需要5min，即135mm2/So目前工業(yè)檢測(cè)的工件尺寸典型尺寸在500mmX 500mm左右，并逐步向800mmX 750mm?900mmX 900mm方向發(fā)展，而且檢測(cè)效率要求在5000mm2/s以上(即檢測(cè)500mmX 500mm工件，應(yīng)在lmin內(nèi)完成)。
[0004]目前的檢測(cè)設(shè)備受到兩個(gè)方面的技術(shù)局限:首先，成像器件(CCD、CM0S)尺寸的限制，單片成像器件只能成像感光面積對(duì)應(yīng)尺寸的圖像，要完成整個(gè)工件檢測(cè)，就需較長(zhǎng)時(shí)間；其次，光學(xué)鏡頭的限制，常規(guī)的工業(yè)鏡頭，只能滿足小視場(chǎng)成像，視場(chǎng)大的鏡頭焦距很短，難以滿足高分辨率成像要求，且畸變較大，無(wú)法應(yīng)用到檢測(cè)領(lǐng)域。所以，從技術(shù)上，目前的檢測(cè)設(shè)備是不能對(duì)大型工件進(jìn)行快速高效、高精度的成像檢測(cè)。同時(shí)該類檢測(cè)設(shè)備還存在幾個(gè)問(wèn)題:第一，由于需要來(lái)回移動(dòng)鏡頭，對(duì)X/Y平移精度要求較高，X/Y平移誤差會(huì)直接計(jì)入到檢測(cè)誤差中，鏡頭移動(dòng)太快，成像質(zhì)量和檢測(cè)精度無(wú)法保證，移動(dòng)太慢，則檢測(cè)效率太低;第二，該類檢測(cè)設(shè)備都是固定工件、移動(dòng)鏡頭的檢測(cè)模式，存在起起停停的節(jié)拍，該種模式限制了其在工業(yè)生產(chǎn)流水線上的應(yīng)用，不能很好的適應(yīng)流水線操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備中移動(dòng)小視場(chǎng)鏡頭、容易將各種誤差引入到檢測(cè)精度中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種大幅面高速高精度自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備。本發(fā)明采用大視場(chǎng)高精度鏡頭結(jié)合多片大面陣、高幀頻探測(cè)器拼接焦面技術(shù)，發(fā)明了一種大幅面、高速、高精度的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，主要應(yīng)用于工業(yè)上電路板、錫膏、鋼網(wǎng)等產(chǎn)品的檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率和檢測(cè)精度，同時(shí)克服了現(xiàn)有自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備存在的技術(shù)局限和不足。
[0006]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0007]本發(fā)明的一種大幅面高速高精度自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，包括:
[0008]支撐平臺(tái)；
[0009]固定在支撐平臺(tái)底部的減震支架；
[0010]設(shè)置在支撐平臺(tái)上表面且相互平行的兩個(gè)平移導(dǎo)軌副；
[0011 ]放置在平移導(dǎo)軌副上的工件臺(tái)；
[0012]固定在支撐平臺(tái)上表面且位于工件臺(tái)正下方的透射照明光源；
[0013]固定在支撐平臺(tái)后端且與工件臺(tái)相連的精密驅(qū)動(dòng)裝置，所述精密驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)工件臺(tái)，使工件臺(tái)隨著平移導(dǎo)軌副的滑動(dòng)在支撐平臺(tái)上單方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)和定位；
[0014]控制系統(tǒng)，用于顯示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)，用于驅(qū)動(dòng)精密驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行，用于控制拼接探測(cè)器焦面組件的探測(cè)器幀頻，用于人機(jī)交互設(shè)置、顯示設(shè)備程序運(yùn)行狀態(tài)及檢測(cè)結(jié)果輸出，用于實(shí)現(xiàn)成像圖像的拼接和處理，用于將拼接圖像與標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行對(duì)比、實(shí)現(xiàn)工件誤差檢測(cè)；
[0015]與控制系統(tǒng)相連的光柵尺，所述光柵尺的讀數(shù)頭和光柵分別安裝在工件臺(tái)和支撐平臺(tái)上，用于測(cè)量工件臺(tái)移動(dòng)的速度和位置并將速度和位置信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，通過(guò)控制系統(tǒng)控制精密驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行使工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)，所述工件臺(tái)移動(dòng)的速度與拼接探測(cè)器焦面組件的探測(cè)器幀頻匹配；
[0016]固定在支撐平臺(tái)上表面邊緣且位于兩個(gè)平移導(dǎo)軌副外側(cè)的鏡頭支架；
[0017]固定在鏡頭支架內(nèi)側(cè)的反射照明光源；
[0018]固定在鏡頭支架上表面的反射鏡和精密調(diào)焦平臺(tái)；
[0019]固定在精密調(diào)焦平臺(tái)上表面且水平設(shè)置的大視場(chǎng)高精度鏡頭和拼接探測(cè)器焦面組件，所述大視場(chǎng)高精度鏡頭前后端分別對(duì)準(zhǔn)反射鏡和拼接探測(cè)器焦面組件，所述反射鏡與大視場(chǎng)高精度鏡頭的光軸成45°夾角，所述反射鏡用于轉(zhuǎn)折成像檢測(cè)光路，通過(guò)調(diào)整精密調(diào)焦平臺(tái)使工件臺(tái)上的工件與拼接探測(cè)器焦面組件的探測(cè)器感光面完全共軛，且拼接探測(cè)器焦面組件與工件臺(tái)通過(guò)大視場(chǎng)高精度鏡頭完全共軛。
[0020]進(jìn)一步的，所述控制系統(tǒng)包括:
[0021]計(jì)算機(jī)，用于連接并控制所有電聯(lián)組件，是整個(gè)設(shè)備中樞；
[0022]與計(jì)算機(jī)電連接的設(shè)備狀態(tài)燈，用于顯示設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)；
[0023]與計(jì)算機(jī)電連接的顯示器，用于人機(jī)交互設(shè)置、顯示設(shè)備程序運(yùn)行狀態(tài)及檢測(cè)結(jié)果輸出；
[0024]分別與計(jì)算機(jī)、精密驅(qū)動(dòng)裝置、光柵尺和拼接探測(cè)器焦面組件電連接的控制器，用于驅(qū)動(dòng)精密驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行，用于控制拼接探測(cè)器焦面組件的探測(cè)器幀頻；
[0025]安裝在計(jì)算機(jī)中的圖像采集卡和控制軟件，用于實(shí)現(xiàn)成像圖像的拼接和處理，用于將拼接圖像與標(biāo)準(zhǔn)文件進(jìn)行對(duì)比、實(shí)現(xiàn)工件誤差檢測(cè)。
[0026]進(jìn)一步的，該檢測(cè)設(shè)備還包括安裝在支撐平臺(tái)和工件臺(tái)之間的工件指示器，所述工件指示器位于透射照明光源前端；當(dāng)工件臺(tái)上有工件并移動(dòng)工件指示器時(shí)，所述工件指示器給出一個(gè)控制信號(hào)，開始成像檢測(cè)。
[0027]進(jìn)一步的，所述大視場(chǎng)高精度鏡頭包括沿光軸依次排列的物面、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、光闌、第五透鏡、第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡和像面；所述第五透鏡和第六透鏡組成膠合鏡，所述物面發(fā)出的光線依次經(jīng)第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡、光闌、膠合鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡到達(dá)像面進(jìn)行成像；
[0028]所述光闌將整個(gè)大視場(chǎng)高精度鏡頭分成前透鏡組和后透鏡組，所述第一透鏡至第四透鏡組成前透鏡組，所述前透鏡組的光焦度按照正、負(fù)、正、正組合，所述前透鏡組的焦距比例關(guān)系為:(6.8?7.2):(-0.85?-1.22):(0.9?1.2):(1.85?2.15);所述膠合鏡、第七透鏡、第八透鏡和第九透鏡組成后透鏡組，所述后透鏡組的光焦度按照負(fù)、正、正、負(fù)組合，所述后透鏡組的焦距比例關(guān)系為:(-0.9?-1.1):(1.5?1.7):(3.6?4):(-1.25?-
1.55);通過(guò)前透鏡組和后透鏡組校正系統(tǒng)高級(jí)像差和平衡像差，通過(guò)膠合鏡的膠合面校正系統(tǒng)色差；
[0029]所述物面為工件臺(tái)上的工件，所述像面為拼接探測(cè)器焦面組件，所述物面和像面相對(duì)于整個(gè)大視場(chǎng)高精度鏡頭完全共軛，共軛距為大視場(chǎng)高精度鏡頭焦距的6?8倍，所述物面和像面的縮比倍率為0.25?0.4。
[0030]進(jìn)一步的，所述大視場(chǎng)高精度鏡頭還包括設(shè)置在第六透鏡與第七透鏡之間的平板濾光片，用于選取不同的譜段。
[0031]進(jìn)一步的，所述前透鏡組的組合焦距比例關(guān)系為:(6.8?7.3):(-0.9?-1.1):(1.4?1.6);所述后透鏡組的組合焦距比例為:(-0.9?-1.1):(1.1?1.3): (-1.25?-
1.55)。
[0032]進(jìn)一步的，所述第一透鏡、第三透鏡、第五透鏡、第八透鏡和第九透鏡均采用重火石玻璃或鑭火石玻璃制成;所述第二透鏡、第四透