一个成像镜头匹配双ccd的光路设计

《一个成像镜头匹配双ccd的光路设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、万方数据·设备与工艺·一个成像镜头匹配双CCD的光路设计孙明睿，李雪(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京东燕郊101601)摘要：介绍了一个用于自动光学检测方面的光路设计，用一个成像镜头及光源照明系统匹配2个CCD，用于设备的图像采集和观察分析，并分析了光路系统中需要考虑的一些问题及解决办法。该设计可以有效地简化设备结构，并有效地节约设备的总体成本。关键词：AOI；光通量；析光平面镜；镜头分辨率中图分类号：TN-247文献标识码：A文章编号：l004-4507(2008)07-0055—05TheOpticalSystemDesignofMatchingTwoCCDwi

2、thaHighResolutionLenSSUNMin哥mi，UXue(The45mRe∞arch111stitIlteofcETC，EastY枷i∞，Beij吨10160l，Chilla)Abstmct：Inthisp印er，锄opticalsystemusedforimageacquisition觚d锄alysisillAOIsysteInisputfo刑ard，whichmatches觚oCCDwithahigllresolutionlens锄dasetofill眦inationsystem．AndsomeproblemsandmethodsinthisopticaJs

3、ystemareanalyzed．The毋rstcmmakesmeequipmentsimplee仃-cctively，andeconomizetheoutputcostoftheAOIsysteme丘．ectiVely．娜rds：AOI；Luminousflll】【；Be锄splitter；Resolutionl引言自动光学检测(AOI)越来越成为当前热门的一个产业趋势，它主要用光源、镜头及CCD等成像器件匹配后端的计算机采集及图像处理系统来进行～些产品的检查、识别等，此技术可大大地减轻人工目检产品质量的负担，有效地提高检测效率，并反馈到生产中指导生产。在该种设备中，前端的

4、光路设计是一个非常重要的部分，如何合理地进行成像光路设计以及照明光源设计等，不但影响着后端图像采集处理的质量，还会大大影响到设备成本的高低。一般来说，在收稿日期：2008．06．07作者简介：孙明睿，(1977．)，男，山东淄博人，助理工程师，主要从事光学设计。万方数据·设备与工艺·自动光学检测(AOI)设备中，要有一个与计算机后端采集处理相关联的成像和照明光路，还有一套与之匹配进行缺陷定位，用于人工观察、检修的成像和照明光路。本文所述的光路结构，用一套镜头及照明光路实现了在2个CCD上的成像，满足了设备的使用要求，并有效地降低了成本。2光路系统的构成原理本文所述的系统结构如

5、图l所示，该系统包括一个高精度的线扫描成像镜头，一块用于析光的平面镜，一个用于线扫描采集图像的大尺寸线阵CCD，一个用于检修的面阵CCD，以及用于照明的光纤线光源和其前端聚光照明的柱面镜。8K线阵ccDH]图1系统光路示意图在该光路中，通过下端光纤线光源的照明，高精度的线扫描镜头将采集到的工作台面的线路板图像成像到上端的线阵CCD上，线阵CCD的安装方向必须平行于光路的照明方向。镜头上端的析光平面镜镀一定透反比的膜层，将成像的光线部分透过，部分反射到侧面的监视CCD上成像，从而实现了一个镜头配2个CCD的成像目的。3系统设计中遇到的问题及解决办法3．1光路系统中光能的匹配用于

6、自动光学检测设备图像采集的线阵CCD为光积分器件，其曝光量应控制在一定的范围内，上限为其饱和曝光量钆，如果像素单元上的曝光量超过Q埘，则会产生画面过饱和，相反，如果照度(箩(总第162期)吻曩圆电子工业董用设备过低，低于CCD器件的灵敏度，则物体上一些较暗部位无法测出，一样会产生取像误差【¨，所以要选择功率和光通量合适的光源，来匹配线阵CCD的高速采样，并要有能在一定范围内调节光能的手段。图2所示为光强不足情况下获取的PCB板图像，因某些地方过暗无法清晰识别，则后端无法进行准确的图像处理；图3为正常情况下获取的图像，图像清晰，与背景的区分也比较锐利；图4为光强过度情况下获取的

7、图像，可以看到因曝光过度，图像边缘模糊，某些地方因像素饱和扩散已经相接，产生取像误差，造成后端图像处理的误判。◆图2光强不足的图像图3光强适度的图像图4光强过度的图像以DALSA公司的P2—4X8192×l像元线阵CCD为例，它的像元尺寸为7×7仙m，在波长600nm处灵敏度为10DN／(IlJ／cm2)‘21{DN=Di百talNumbers(0~255)，表示灰度级数量}，为了充分利用CCD的8bit灰度识别能力，CCD靶面一次采样接收的能量万方数据电字工业薹用设备要尽量达到25nJ／cm2，CCD