东莞锐视光电科技有限公司 邹晓东

一、引言

印制电路板（PCB）作为“电子产品之母”，广泛应用于消费电子、计算机、通讯设备、汽车等众多领域，行业周期性及成长性并存。近年来，大陆市场受益于全球PCB产能转移以及下游庞大电子终端市场，PCB产值呈现较快发展趋势，目前已经成为全球最大PCB产品生产地区。展望后续，PCB制造方面，在AI大模型快速迭代与广泛应用，以及汽车电动化/智能化等大浪潮下，服务器、汽车PCB将迎来量价齐升机遇。随着电子技术的飞速发展，印制电路板（PCB）作为电子设备的重要组成部分，其质量管控愈发关键。机器视觉系统在PCB质量检测中发挥着重要作用，而机器视觉光源作为机器视觉系统的关键一环，对PCB检测的准确性、效率等有着直接影响。

二、PCB板分类

PCB按线路图层分类可以分为单面板、双面板、多层板。单面板是最基础的PCB，应用于普通家电、电子遥控器等基础电子产品；双面板由于两面都有布线，如消费电子、计算机、汽车电子、工业控制等。多层板可进一步分为中底层板和高层板，主要可分为4-6层、8-16层、18层及以上的电路板，可用于较为复杂的电路，其中高层板主要用于通讯设备、高端服务器、军事等领域。

PCB按产品结构分类可分为刚性板（硬板）、挠性板（软板）、刚挠结合板、半挠性板、HDI板、封装基板。刚性版为刚性基材制造而成，且可以为电子组件提供机械支撑，应用范围广泛。挠性板为柔性印制电路板，采用可弯曲材料制成，可以节省所需空间，所以多应用于各类消费电子设备。HDI板采取高密度互连技术，提高了板件布线密度，并支持使用先进的封装技术应用。封装基板即IC封装载板，直接用于搭载芯片，并提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功能。

三、机器视觉光源的作用

在机器视觉系统中，光源是决定图像质量的最重要因素。选择合适的光源，可以使图像中的目标特征与背景信息得到最佳分离，从而大大降低图像处理的难度，提高系统的稳定性和可靠性。机器视觉光源的作用主要体现在突出测量特征、简化图像处理算法、克服环境光的干扰、提高图像信噪比、提高视觉系统的定位、测量、识别精度以及系统的运行速度，同时降低系统设计的复杂度。

四、PCB在机器视觉上的应用案例

案例1：PCB板Mark点定位

图1 效果图

图2 架设示意图

检测PCB上的Mark点，使用环形光能使Mark点充分被照亮。由于Mark点一般设计为实心圆且表面经过特殊处理（如铜材料表面喷锡），在环形光的照射下，其反光特性使得Mark点更加明亮。而背景部分因光线的散射和吸收等原因，亮度相对较低，这样Mark点的特征就会更加突出，便于机器视觉系统快速、准确地识别Mark点的位置和形状。

案例2：PCB板二维码识别

图3 效果图

图4 架设示意图

检测PCB上的二维码，使用同轴光，对于二维码部分，由于其表面材质和印刷工艺，光线可能会被吸收或散射，从而呈现出黑色效果。而背景部分通常是PCB板的其他区域，表面相对平整光滑或白色背景，能够较好地反射同轴光，进而被打亮。这种一黑一亮的效果显著增强了二维码与背景之间的对比度，使二维码的线条、图案等特征更加清晰地显现出来，便于机器视觉系统准确识别二维码的信息。

案例3：PCB板元器件有无检测

图5 效果图

图6 架设示意图

检测PCB板上元器件有无，使用圆顶加同轴光组合。同轴光垂直照射时，能够减少因光线斜射而产生的镜面反射，降低胶水表面反光的可能性。圆顶光从多个方向均匀照射，使得光线在胶水表面的反射更加分散，避免了集中的反光点。通过合理调整两种光源的强度，可以将胶水表面的反光控制在一个较低的水平，确保图像中胶水部分不会因反光而出现过亮区域，影响对胶内部元器件的观察和识别。

案例4：PCB板字符识别检测

图7 效果图

图8 架设示意图

检测PCB板上的字符，使用隧道光配合线阵相机。PCB板上的字符通常是通过丝印等工艺制作的，其表面材质和光泽度与背景有所不同。隧道光从多个方向照射时，能够更好地增强字符表面的光线反射。由于字符部分对光线的反射特性与背景不同，漫反射的光线可以使字符在各个角度都能接收到足够的光线，从而使字符更加明亮清晰。例如，对于一些微小的字符，在隧道光的照射下，其细节能够更清楚地展现出来，便于机器视觉系统进行识别。

案例5：PCB板缺陷检测

图9 效果图

图10 架设示意图

检测PCB表面缺陷，使用同轴光。PCB板上的缺陷，如划痕、孔洞、杂质等，其表面结构与正常区域不同。当高亮同轴光照射到这些缺陷处时，光线会发生吸收、散射等现象。例如，划痕会使光线在其表面发生不规则的散射，导致反射回机器视觉系统的光线减少；孔洞则会吸收部分光线，使得该区域的反射光强度明显低于周围正常区域。这种光线反射的差异使得缺陷特征在图像中呈现出较暗的效果，与被打亮的正常表面形成鲜明对比。

五、结论

机器视觉光源在PCB检测中具有不可替代的作用。不同类型的机器视觉光源在PCB检测的各个方面发挥着独特的优势，通过合理选择和应用光源，可以提高PCB检测的效率和准确性，为PCB生产的质量管控提供有力支持。随着电子技术的不断发展和PCB制造工艺的日益复杂，对机器视觉光源的性能和应用也提出了更高的要求。未来，机器视觉光源技术将不断创新和发展，以更好地满足PCB检测的需求，推动PCB产业的高质量发展。