[發(fā)明專利]基于光學(xué)相干層析掃描的三維孔形檢測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310024812.5
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103115580A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉茂珍;李喜錦;李育華
• 申請（專利權(quán)）人: 劉茂珍;李喜錦;李育華
• 主分類號: G01B11/22
• 分類號: G01B11/22;G01B11/08;G01N21/45
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于光學(xué)相干層析掃描領(lǐng)域，具體涉及一種基于光學(xué)相干層析掃描的三維孔形檢測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，對于印刷電路板的質(zhì)量，絕大部分生產(chǎn)商都采用人工目視檢測，但是人工檢測存在著其故有的缺陷，生產(chǎn)效率低，穩(wěn)定性差。為了克服人工目視檢測存在的不足，人們設(shè)計了一種自動光學(xué)成像（Auto?Optics?Imaging,AOI），自動光學(xué)成像是通過利用普通光線和激光配合電腦程序，獲得被測對象的圖像，經(jīng)過特定處理算法處理及分析，與標(biāo)準(zhǔn)圖像進行比較，獲得被測量對象的缺陷，從而實現(xiàn)對電路板制造中不同階段的線路板進行平面性外觀視覺檢測。這種方法具有簡便，快速的特點，但它只能檢測一個平面，并不能對盲孔的深度進行有效的測量。而為了得到盲孔的更精確深度信息，可采用光學(xué)三維顯微鏡對盲孔進行檢測，但是這種方法的檢測速度不能達到實時檢測的需要，極大地限制了它在盲孔檢測中的應(yīng)用。

光學(xué)相干層析（Optical?Coherence?Tomography,OCT）是一種高速、高精度、非接觸式的光學(xué)三維掃描成像技術(shù)。它是通過光學(xué)的相干層析性能，實現(xiàn)對樣品的非接觸式層析成像，最終實現(xiàn)對樣品的三維成像。目前，光學(xué)相干層析成像已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是在人眼眼科成像領(lǐng)域。但是光學(xué)相干層析由于掃描范圍的限制，不能進行大范圍的掃描成像。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于光學(xué)相干層析掃描的三維孔形檢測方法及系統(tǒng)，其能夠快速地檢測出電路板上盲孔或通孔質(zhì)量，同時對電路板行業(yè)的錫膏檢測也有同等作用。

為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種基于光學(xué)相干層析掃描的三維孔形檢測系統(tǒng)，主要由光學(xué)相干層析成像裝置、系統(tǒng)光纖準(zhǔn)直器、二維掃描振鏡、掃描物鏡、縱移平臺、平移平臺和計算機組成。縱移平臺和平移平臺均與計算機相連，計算機控制縱移平臺和平移平臺的運動。系統(tǒng)光纖準(zhǔn)直器、二維掃描振鏡、掃描物鏡固定在縱移平臺，并跟隨縱移平臺運動。待測的電路板放置在平移平臺上，并跟隨平移平臺運動?？v移平臺垂直位于平移平臺的正上方。光學(xué)相干層析成像裝置與計算機相連。光學(xué)相干層析成像裝置發(fā)出的探測光由光纖進入系統(tǒng)光纖準(zhǔn)直器，系統(tǒng)光纖準(zhǔn)直器將探測光準(zhǔn)直后進入到二維掃描振鏡進行二維掃描，二維掃描振鏡輸出的光經(jīng)掃描物鏡進行聚焦后進入放置在平移平臺上的電路板，電路板產(chǎn)生的反射光經(jīng)原路即依次經(jīng)掃描物鏡、二維掃描振鏡和系統(tǒng)光纖準(zhǔn)直器后返回至光學(xué)相干層析成像裝置，由光學(xué)相干層析成像裝置獲得干涉信號后送入計算機。

上述方案中，縱移平臺和平移平臺的組合為以下3種之一，即：一種是縱移平臺僅由Z軸運動電機構(gòu)成時，平移平臺由X軸電機和Y軸運動電機組成。一種是縱移平臺由Z軸運動電機和X軸運動電機組成時、平移平臺僅由Y軸運動電機構(gòu)成。一種是縱移平臺由Z軸運動電機和Y軸運動電機組成時、平移平臺僅由X軸運動電機構(gòu)成。

上述方案中，所述光學(xué)相干層析成像裝置可以為頻域光學(xué)相干層析成像裝置，此時該光學(xué)相干層析成像裝置主要由掃頻光源、光纖環(huán)形、光纖耦合器、2個偏振控制器、光纖準(zhǔn)直器、反射鏡和平衡探測器組成。掃頻光源發(fā)出寬帶掃頻光，進入到光纖環(huán)形，然后進入到光纖耦合器，由光纖耦合器分成兩束光，其中一束由第一偏振控制器和光纖準(zhǔn)直器進入反射鏡進行反射后經(jīng)原路回到光纖耦合器。另一束由第二偏振控制器輸出到系統(tǒng)光纖準(zhǔn)直器和二維掃描振鏡進入到掃描物鏡，由掃描物鏡聚焦到于電路板。電路板的反射光經(jīng)原路回到光纖耦合器。兩路反射光在光纖耦合器中形成干涉。平衡探測器同時接收光纖環(huán)形和探測光纖耦合器返回的干涉信號后送入計算機。

上述方案中，所述光學(xué)相干層析成像裝置也可以為譜域光學(xué)相干層析成像裝置，此時該光學(xué)相干層析成像裝置主要由寬帶連續(xù)光源、光隔離器、光纖耦合器、3個偏振控制器、2個光纖準(zhǔn)直器、反射鏡、光柵、光譜物鏡和線掃描相機組成。寬帶連續(xù)光源發(fā)出寬帶光譜，經(jīng)光隔離器進入到光纖耦合器，由光纖耦合器分成兩束，其中一束經(jīng)第一偏振控制器和第一光纖準(zhǔn)直器進入反射鏡，由反射鏡反射后經(jīng)原路回到光纖耦合器。另一束經(jīng)第二偏振控制器輸出到系統(tǒng)光纖準(zhǔn)直器和二維掃描振鏡進入到掃描物鏡，由掃描物鏡聚焦到電路板,電路板的反射光經(jīng)原路回到光纖耦合器。兩路反射光在光纖耦合器中形成干涉。干涉光經(jīng)第三偏振控制器、第二光纖準(zhǔn)直器進入到光柵后分成各個準(zhǔn)單色光，經(jīng)光譜物鏡聚焦到線掃描相機，線掃描相機的輸出連接計算機。

一種基于光學(xué)相干層析掃描的三維孔形檢測系統(tǒng)方法，包括如下步驟：