CN102548105B - 二级自动光学检测光源和自动光学检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了二级自动光学检测光源和自动光学检测系统；二级自动光学检测光源包括用于驱动控制器电路工作的串口通信电路、用于控制LED驱动电路的电路块的电流的控制器电路、LED驱动电路，LED驱动电路包括16块电路块，16块电路块中的8块电路块构成内环光源，内环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域；16块电路块中的另外8块电路块构成外环光源，外环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域；本技术方案的二级自动光学检测光源可以通过控制16个亮度控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分，从而提高检测精确度，提高检测效率。

Description

二级自动光学检测光源和自动光学检测系统

技术领域

本发明涉及光学检测系统技术领域，尤其涉及二级自动光学检测光源和自动光学检测系统。

背景技术

自动光学检测(AOI)技术是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一些产品的检查、识别等，此技术可大大减轻人工检测产品的负担，有效地提高工作效率。

现有的一种自动光学检测系统，可用于贴片PCB多次图像采集，它包括二级自动光学检测光源、光学镜头、摄像机、图像采集卡、图像数据传输接口、计算机、高精度X-Y移动平台。其中二级自动光学检测光源包括内环光源和外环光源，内环光源用于提供垂直照明，外环光源用于提供水平照明。高精度X-Y移动平台包括用于控制Y轴上的摄像机和光学镜头移动的第一伺服电机和用于控制X轴上的待测产品(贴片PCB)移动的第一伺服电机。二级自动光学检测光源照射到待检测的贴片PCB上的某一检测区域，反射后的光线经光学镜头折射后再摄像机的光电传感器上成像，图像被转换成电信号，电信号经图像采集卡进行模数转换后保存到计算机中；计算机运行监测软件，根据采集的图像数据，得到贴片PCB的该检测区域是否合格或属于某类缺陷的检测结果。

现有技术的二级自动光学检测光源只能统一调整照明亮度，当要突出待测产品的缺陷部分(或待测产品需要突出检测的重点部分)时，需要多次移动高精度X-Y平台，调整待测产品与摄像机、光学镜头的位置关系，高精度X-Y平台的控制过程较为复杂，影响检测的精确度，降低了检测效率。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种二级自动光学检测光源，该二级自动光学检测光源可以通过控制16个亮度控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分，以提高检测精确度，提高检测效率。

本发明的第二个目的是提供一种自动光学检测系统，该自动光学检测系统的级自动光学检测光源可以通过控制16个亮度控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分，以提高检测精确度，提高检测效率。

一种二级自动光学检测光源，包括用于驱动控制器电路工作的串口通信电路、用于控制LED驱动电路的电路块的电流的控制器电路、LED驱动电路；串口通信电路的输出端与控制器电路的输入端连接，串口通信电路的输出端与LED驱动电路的输入端连接；LED驱动电路包括16块电路块，16块电路块中的8块电路块构成内环光源，内环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域；16块电路块中的另外8块电路块构成外环光源，外环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域。

其中，每块所述电路块均包括非门，第1传导门，第2传导门，NPN型的三极管Q1、Q2，电阻R1、R2、R3，发光二极管组件；非门的输入端为电路块的输入端，非门的输出端与第1传导门的输入端、第2传导门的输入端连接，第1传导门的输出端与R2的一端连接，R2的另一端与C2的一端、C1的一端连接，第2传导门的输出端与R1的一端连接，R1的另一端与C2的另一端、C3的一端、Q1的基极连接，Q1的发射极与Q2的基极连接，Q2的发射极、R3的一端、C1的另一端、Q1的集电极、Q2的集电极、发光二极管组件的输入端与电源VCC连接，C3的另一端、R3的另一端、发光二极管组件的输出端均连地。

其中，控制器电路包括单片机微控制器芯片U2，电阻R21，电容C21、C22、C23、C24，晶振Y21，轻触式按钮SW21；U2的型号为STC12C5A60S2，U2的第21管脚至第28管脚分别连接第1块电路块至第8块电路块的输入端，U2的第32管脚至第39管脚分别连接第9块电路块至第16块电路块的输入端，Y21连接在U2的第18管脚和第19管脚之间，C21的一端连接U2的第18管脚，C22的一端连接U2的第19管脚，C23的一端连接电源VCC，C23的另一端连接U2的第9管脚，SW21的两端分别连接C23的两端，R21的一端连接U2的第9管脚，C24的一端连接电源VCC，U2的第20管脚、C21的另一端、C22的另一端、C24的另一端、R21的另一端均接地。

其中，串口通信电路包括电平转换芯片U1，串口公插J41，电容C41、C42、C43、C44、C45；U1的型号为MAX232CPE，J41的第2管脚与U1的第14管脚连接，J41的第3管脚与U1的第13管脚连接，U1的第12管脚与U2的第10管脚连接，U1的第11管脚与U2的第11管脚连接，C41的一端与U1的第15管脚连接，C41的另一端与电源VCC连接，C42的一端与U1的第2管脚连接，C42的另一端与电源VCC连接，C45的一端与U1的第6管脚连接，C45的另一端接地，C43连接在U1的第1管脚和U1的第3管脚之间，C44连接在U1的第4管脚和U1的第5管脚之间。

其中，发光二极管组件包括至少2组发光二极管电路，每组发光二极管电路均包括一个发光二极管和一个电阻，该发光二极管的负极与发光二极管组件的输出端连接，发光二极管的正极与该电阻的一端连接，该电阻的另一端与发光二极管组件的输入端连接。

其中，发光二极管组件包括8组、16组或32组发光二极管电路。

其中，内环光源呈环状，内环光源的8个亮度控制区域均匀分布，外环光源呈环状，外环光源的8个亮度控制区域均匀分布。

其中，还包括电源稳压电路，电源稳压电路与串口通信电路的电源输入端、控制器电路的电源输入端、LED驱动电路的电源输入端连接。

其中，电源稳压电路包括稳压芯片U3，电容C11、C12、C13、C14；U3的型号为L7805CV，C11的一端、C12的一端、+12V电源与U3的第1管脚连接，C13的一端、C14的一端、电源VCC与U3的第3管脚连接，C11的另一端、C12的另一端、C13的另一端、C14的另一端、U3的第2管脚均接地。

一种应用上述一种二级自动光学检测光源的自动光学检测系统。

本发明有益效果：

本发明的一种二级自动光学检测光源，包括用于驱动控制器电路工作的串口通信电路、用于控制LED驱动电路的电路块的电流的控制器电路、LED驱动电路；串口通信电路的输出端与控制器电路的输入端连接，串口通信电路的输出端与LED驱动电路的输入端连接；LED驱动电路包括16块电路块，16块电路块中的8块电路块构成内环光源，内环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域；16块电路块中的另外8块电路块构成外环光源，外环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域。控制器电路可以控制16块电路块的电流，控制每块电路块照明亮度，产生16个照明亮度可控的亮度控制区域，本发明可以通过控制16个亮度控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分，无需移动高精度X-Y平台，从而提高检测精确度，提高检测效率。

进一步，本发明的电路块提出了一种创新的反相抵消式的D/AC转换电路；PWM方波通过非门取反后，得到两个PWM方波信号，这两个PWM方波信号分别经过一个传导门，得到两个电气特性相同的正反相PWM方波信号，然后经过电容耦合将交流成分较大程度地抵消掉，得到较稳定的直流信号；其滤波效果较好，适于多路并用。

本发明的自动光学检测系统包括二级自动光学检测光源，二级自动光学检测光源可以通过控制16个亮度控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分，无需移动高精度X-Y平台，从而提高检测精确度，提高检测效率。

附图说明

图1为本发明的二级自动光学检测光源的方框图。

图2为本发明的内环光源和外环光源的水平投影图。

图3为本发明的二级自动光学检测光源的电路图。

图4为本发明的电路块的电流信号产生的示意图。

图5为图4的交流等效图。

具体实施方式

参见图1至图5，以下结合附图对本发明进行详细的描述。

一种二级自动光学检测光源，包括用于驱动控制器电路2工作的串口通信电路4、用于控制LED驱动电路3的电路块的电流的控制器电路2、LED驱动电路3；串口通信电路4的输出端与控制器电路2的输入端连接，串口通信电路4的输出端与LED驱动电路3的输入端连接；LED驱动电路3包括16块电路块，16块电路块中的8块电路块构成内环光源，内环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域；16块电路块中的另外8块电路块构成外环光源，外环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域。

控制器电路2可以控制16块电路块的电流，控制每块电路块的照明亮度，产生16个照明亮度可控的亮度控制区域，从而提供更为细致的照明控制；当要突出待测产品的缺陷部分(或待测产品需要突出检测的重点部分)时，通过控制某些亮度控制区域偏亮、某些亮度控制区域偏暗或不亮，快速进行缺陷部位的定位，通过光线调节使摄像机获得符合对比度要求的突出缺陷部分的图像，以用于后续分析。本发明可以通过控制16个亮度控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分，无需移动高精度X-Y平台，从而提高检测精确度，提高检测效率。

参见图2，n1为内环光源，n3为外环光源，n2为灯座骨架，内环光源和外环光源设置于灯座骨架，虚线框N所示为灯座的垂直剖面图，虚线框M所示为内环光源和外环光源的水平投影图。内环光源用于提供垂直照明，外环光源用于提供水平照明。内环光源划分为8个亮度控制区域，分别产生B1至B7照明区域，外环光源划分为8个亮度控制区域，分别产生A1至A7照明区域。本二级自动光学检测光源总共有16个亮度控制区域，分别对应于16块电路块。

本实施例中，内环光源呈环状，内环光源的8个亮度控制区域均匀分布，外环光源呈环状，外环光源的8个亮度控制区域均匀分布。

本实施例中，16块电路块的电路结构相同，它们的电路图相同。参见图3，为了电路图的简洁，图3中只画出了第1块电路块的电路图。每块所述电路块均包括非门，第1传导门，第2传导门，NPN型的三极管Q1、Q2，电阻R1、R2、R3，发光二极管组件；非门的输入端为电路块的输入端，非门的输出端与第1传导门的输入端、第2传导门的输入端连接，第1传导门的输出端与R2的一端连接，R2的另一端与C2的一端、C1的一端连接，第2传导门的输出端与R1的一端连接，R1的另一端与C2的另一端、C3的一端、Q1的基极连接，Q1的发射极与Q2的基极连接，Q2的发射极、R3的一端、C1的另一端、Q1的集电极、Q2的集电极、发光二极管组件的输入端与电源VCC连接，C3的另一端、R3的另一端、发光二极管组件的输出端均连地。本电路块提出了一种创新的反相抵消式的D/AC转换电路；PWM方波通过非门取反后，得到两个PWM方波信号，这两个PWM方波信号分别经过一个传导门，得到两个电气特性相同的正反相PWM方波信号，然后经过电容耦合将交流成分较大程度地抵消掉，得到较稳定的直流信号；其滤波效果较好，适于多路并用。

其中，非门A为非门数字芯片4069的一个非门，第2传导门B、第1传导门C为锁存器74HC573的两个传导门，R1、R2为2K碳膜电阻，R3为10K碳膜电阻，C1、C3为10U电解电容，C2为100U电解电容，Q1的型号为NPN三极管9014，Q2的型号为NPN三极管2SD882。当然，还可以使用其它芯片产生非门和传导门，这是公知常识，在此不做赘述。

本实施例中，发光二极管组件包括至少2组发光二极管电路，每组发光二极管电路均包括一个发光二极管(LED)和一个电阻，该发光二极管的负极与发光二极管组件的输出端连接，发光二极管的正极与该电阻的一端连接，该电阻的另一端与发光二极管组件的输入端连接。参见图3，图中具有n组发光二极管电路。其中，R51至R5n为200欧碳膜电阻，D51至D5n为白色发光二极管。发光二极管组件可以包括8组、16组或32组发光二极管电路。当然发光二极管组件也可以为其它数量；发光二极管组件的数量可根据实际情况而定。发光二极管组件是常用组件，通过外部电源可驱动其发光，二极管电路也可以为一个电阻与2个或2个以上的LED串联，本领域普通技术人员可根据环境要求调整本技术方案的LED的数量。

本实施例中，控制器电路2包括单片机微控制器芯片U2，电阻R21，电容C21、C22、C23、C24，晶振Y21，轻触式按钮SW21；U2的型号为STC12C5A60S2，U2的第21管脚至第28管脚分别连接第1块电路块至第8块电路块的输入端，U2的第32管脚至第39管脚分别连接第9块电路块至第16块电路块的输入端，Y21连接在U2的第18管脚和第19管脚之间，C21的一端连接U2的第18管脚，C22的一端连接U2的第19管脚，C23的一端连接电源VCC，C23的另一端连接U2的第9管脚，SW21的两端分别连接C23的两端，R21的一端连接U2的第9管脚，C24的一端连接电源VCC，U2的第20管脚、C21的另一端、C22的另一端、C24的另一端、R21的另一端均接地。型号为STC12C5A60S2的U2能够产生用于控制16块电路块的电流的16路PWM信号，能够产生PWM信号的芯片很多，当然，本发明可以使用其它可以产生PWM信号的同类功能芯片代替STC12C5A60S2，这类功能的芯片应用广泛，产品繁多，在此不做赘述。

其中，C21、C22为30P瓷片电容，C23为10U电解电容，C24为104瓷片电容，R21为10K碳膜电阻，Y21为24MHz晶振。

本实施例中，串口通信电路4包括电平转换芯片U1，串口公插J41，电容C41、C42、C43、C44、C45；U1的型号为MAX232CPE，J41的第2管脚与U1的第14管脚连接，J41的第3管脚与U1的第13管脚连接，U1的第12管脚与U2的第10管脚连接，U1的第11管脚与U2的第11管脚连接，C41的一端与U1的第15管脚连接，C41的另一端与电源VCC连接，C42的一端与U1的第2管脚连接，C42的另一端与电源VCC连接，C45的一端与U1的第6管脚连接，C45的另一端接地，C43连接在U1的第1管脚和U1的第3管脚之间，C44连接在U1的第4管脚和U1的第5管脚之间。串口通信电路4用于驱动控制器电路2工作，提供TTL电平信号和RS-232协议电平信号的相互转换，让驱动控制器电路2能接受RS-232协议的串口通信连接。本发明通过串口发送命令给单片机，以控制十六个照明区域，这控制方法既方便又价廉，使得本发明结构简单，成本较低，具有较好的市场前景。

其中，C41为10U电解电容，C42、C43、C44、C45为104瓷片电容，图3中的J42为转接用的插座。

本实施例中，还包括电源稳压电路1，电源稳压电路1与串口通信电路4的电源输入端、控制器电路2的电源输入端、LED驱动电路3的电源输入端连接。电源稳压电路1的作用是给整个二级自动光学检测光源提供稳定的5V电源。

本实施例中，电源稳压电路1包括稳压芯片U3，电容C11、C12、C13、C14；U3的型号为L7805CV，C11的一端、C12的一端、+12V电源与U3的第1管脚连接，C13的一端、C14的一端、电源VCC与U3的第3管脚连接，C11的另一端、C12的另一端、C13的另一端、C14的另一端、U3的第2管脚均接地。其中，C11、C14为100U电解电容，C12、C13为104瓷片电容。除L7805CV芯片，本发明还可以采用其它能够产生5V电源的芯片及其外围电路。

需要说明的是，本实施例元器件的型号和参数值可根据实际应用环境进行修改，本技术领域的普通技术人员在不需要创造性劳动情况下对本发明进行的修改，均属于本发明保护的范围。

控制器电路2的U2引出16根PWM信号线分别连接LED驱动电路3的16块电路块，PWM方波信号由程序仿真得到。当要改变某个亮度控制区域的亮度时，串口通信电路4发送格式命令，U2根据命令改变PWM方波信号的占空比，该PWM方波信号对应的电路块根据PWM方波信号改变电流的大小，从而实现改变亮度控制区域的亮度。

参见图4图5，电路块INPUT端输入的PWM方波通过非门取反后，得到两个PWM方波信号，这两个PWM方波信号分别经过一个传导门，得到两个电气特性相同的正反相PWM方波信号；然后经过电容耦合将交流成分较大程度地抵消掉，得到较稳定的直流信号从OUTPUT端输出；最后经过由小功率三极管9014和中功率三极管2DS882组成的达林顿管作电压跟随放大之后，驱动发光二极管组件。

以下分析图5的交流等效图。

这里的PWM方波为占空比可调的方波，在设计PWM的低通网络时，PWM方波有一个特殊的特征，这就是方波可以被视为模拟信号，也可以被视为数字信号。而数字信号有一操作比模拟信号更为容易实现，这就是“倒相”，也就是数字电路中的“取反”。根据傅立叶的理论，周期信号可以被视为由若干个正弦信号和一个直流分量组成，这若干个正弦信号构成该信号的交流成分，要实现PWM方波的A/DC转换，就是想方法将这些正弦信号去除。数字取反后的方波，分解出的正弦信号与取反前分解出的正弦信号正好成镜像关系，对于正弦信号来说正好等效于180°的相移，也就是数字取反后的方波其分解出的所有正弦信号分量的变化等效于发生了180°的相移，其大小不变。这说明数字取反后，方波的频谱发生了180°的相移，如果数字取反前后的方波叠加在一起，在频域和时域上都可以看出，结果会是0。

图5只考虑交流电压成分，u2为图4非门A输出电压的交流成分，u1为图4传导门B(第二传导门)输出电压的交流成分。u3为图4“OUTPUT端”的交流成分，u4为分析时的一个过度量。

对图5进行分析，u2为u1的倒相信号，设u2的幅值为u1的A倍，则u2＝-A*u1(这是为了便于推导的赋值)。

u1在图5中P3处的作用电压u31为：

$U31=\frac{Z_5//(Z_3+Z_4)}{Z_1+Z_5//(Z_3+Z_4)}*U1=\frac{Z_3{Z}_5+Z_4{Z}_5}{Z_1{Z}_3+Z_1{Z}_4+Z_1{Z}_5+Z_3{Z}_5+Z_4{Z}_5}U1$ ……1式

u2在图5中P4处的作用电压u4为：

$U4=\frac{Z_3//(Z_5+Z_4)}{Z_2+Z_3//(Z_5+Z_4)}*U2$

u2在图5中P3处的作用电压u32为：

$U32=\frac{Z_5}{Z_5+Z_4}*U4=\frac{Z_5}{Z_5+Z_4}*\frac{Z_3//(Z_5+Z_4)}{Z_2+Z_3//(Z_5+Z_4)}*U2=\frac{Z_3{Z}_5}{Z_2{Z}_3+Z_2{Z}_4+Z_2{Z}_5+Z_3{Z}_5+Z_3{Z}_4}*U2$

因为u2＝-A*u1，所以

$U32=\frac{Z_3{Z}_5}{Z_2{Z}_3+Z_2{Z}_4+Z_2{Z}_5+Z_3{Z}_5+Z_3{Z}_4}*U2=-A*\frac{Z_3{Z}_5}{Z_2{Z}_3+Z_2{Z}_4+Z_2{Z}_5+Z_3{Z}_5+Z_3{Z}_4}*U1$ ……2式

将Z₁＝R₁，Z₂＝R₂，

代入1、2式得：

$=\frac{\frac{C_2+C_1}{C_1{C}_2{C}_3}}{\mathrm{j\ω}{R}_1\frac{(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}{C_1{C}_2{C}_3}+\frac{C_2+C_1}{C_1{C}_2{C}_3}}*U1=\frac{C_2+C_1}{C_2+C_1+\mathrm{j\ω}{R}_1(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}*U1$

$=\frac{{(C_2+C_1)}^2-\mathrm{j\ω}{R}_1(C_2+C_1)(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_1}^2{(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}^2}*U1$

$=-A*\frac{C_2}{\mathrm{j\ω}{R}_2(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)+C_2+C_3}*U1=-A*\frac{C_2(C_2+C_3)-\mathrm{j\ω}{C}_2{R}_2(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_3)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_2}^2{(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}^2}*U1$

u31和u32叠加后得u3：

$U3=U31+U32$

$=\frac{{(C_2+C_1)}^2-\mathrm{j\ω}{R}_1(C_2+C_1)(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_1}^2{(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}^2}*U1-A*\frac{C_2(C_2+C_3)-\mathrm{j\ω}{C}_2{R}_2(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_3)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_2}^2{(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}^2}*U1$ ……3式

u3为“输出直流”的交流成分，推导的目的是使u3尽量地小甚至是0，式中有一个巧合的地方，当C1＝C3，R1＝R2，A＝(C3+C2)/C2时，u3等于0。

当C1＝C3，R1＝R2，A＝(C3+C2)/C2时，3式中：

(C₂+C₁)²+ω²R₁ ²(C₂C₃+C₁C₃+C₁C₂)²＝(C₂+C₃)²+ω₂R₂ ²(C₂C₃+C₁C₃+C₁C₂)²

(C₂+C₁)²＝AC₂(C₂+C₃)，jωR₁(C₂+C₁)(C₂C₃+C₁C₃+C₁C₂)＝jAωC₂R₂(C₂C₃+C₁C₃+C₁C₂)

则u3＝0。

图5的电路中C1＝C3，R1＝R2，由于要实现A＝(C3+C2)/C2有一定开销，所以，设计电路时，为了简便，忽略A＝(C3+C2)/C2这一条件，让A＝1，也就是非门A和传导门B等幅，下面对电路进一步分析：

将C3＝C1，R1＝R2代入3式得：

$U3=\frac{{(C_2+C_1)}^2-\mathrm{j\ω}{R}_1(C_2+C_1)(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_1}^2{(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}^2}*U1-A*\frac{C_2(C_2+C_3)-\mathrm{j\ω}{C}_2{R}_2(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_3)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_2}^2{(C_2{C}_3+C_1{C}_3+C_1{C}_2)}^2}*U1$

$=\frac{{(C_2+C_1)}^2-\mathrm{j\ω}{R}_1(C_2+C_1)(C_2{C}_1+C_1{C}_1+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_1}^2{(C_2{C}_1+C_1{C}_1+C_1{C}_2)}^2}*U1-A*\frac{C_2(C_2+C_1)-\mathrm{j\ω}{C}_2{R}_1(C_2{C}_1+C_1{C}_1+C_1{C}_2)}{{(C_2+C_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_1}^2{(C_2{C}_1+C_1{C}_1+C_1{C}_2)}^2}*U1$

$=\frac{(C_2+C_1)[(C_2+C_1)-\mathrm{j\ω}{R}_1(2C_1{C}_2+{C_1}^2)]}{{(C_2+C_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_1}^2{({2C}_1{C}_2+{C_1}^2)}^2}*U1-A*\frac{C_2[(C_2+C_1)-\mathrm{j\ω}{R}_1(2C_1{C}_2+{C_1}^2)]}{{(C_2+C_1)}^2+{\mathrm{\ω}}^2{R_1}^2{({2C}_1{C}_2+{C_1}^2)}^2}*U1$

$=\frac{(C_2+C_1)}{(C_2+C_1)+\mathrm{j\ω}{R}_1({2C}_1{C}_2+{C_1}^2)}*U1-A*\frac{C_2}{(C_2+C_1)+\mathrm{j\ω}{R}_1(2C_1{C}_2+{C_1}^2)}*U1$

$=\frac{1}{1+\mathrm{j\ω}{R}_1\frac{{2C}_1{C}_2+{C_1}^2}{C_2+C_1}}*U1-A*\frac{C_2}{C_2+C_1}*\frac{1}{1+\mathrm{j\ω}{R}_1\frac{2C_1{C}_2+{C_1}^2}{C_2+C_1}}*U1$

$=(1-A*\frac{C_2}{C_2+C_1})*\frac{1}{1+\mathrm{j\ω}{R}_1\frac{2C_1{C}_2+{C_1}^2}{C_2+C_1}}*U1$

$=(1-A*\frac{C_2}{C_2+C_1})*\frac{1}{1+\mathrm{j\ω}{R}_1{C}_n}*U1$ …………4式

4式中将

等效成C_n。

从4式可以看出，式中除输入信号u1外，由和

两个项组成，

是一阶RC滤波作用，而

就是抵消的作用。因为

C₂＞0，则所以C₁＜C_n＜2C₁，显然C₂的增大对C_n没有多大贡献，而C₁的增大对C_n的贡献较大，这说明C₁和C₂对

都有正面贡献，其中C₁起主要作用，C₂作用不大，则这电路一阶RC滤波作用主要由C₁和R₁控制。

可见，电路是多了

项的一阶RC滤波电路，则一阶滤波后，再经过

这个项衰减，当A＝(C3+C2)/C2时，

这就是抵消的作用最大的时候，这个项就是抵消的作用而来的，另外，还可以看出A取定值时，C₂增大对抵消的作用有正面贡献，而C₁增大对抵消的作用有负面贡献，则电路的抵消的作用除A外，由C₁和C₂共同控制，C₂/C₁越大，抵消作用就越强。

当设计电路时忽略A＝(C3+C2)/C2，让非门A和传导门B输出的幅值一样时，则A＝1。

$U3=(1-\frac{C_2}{C_2+C_1})*\frac{1}{1+\mathrm{j\ω}{R}_1{C}_n}*U1$

就算

但当

较小的时候，因为

与ω无关，此电路对低频信号的削弱作用不会减弱。同样是一阶RC滤波电路，此电路对低频信号的削弱作用比没有抵消作用的强。

但由于该网络接上非线性元件逻辑门后，逻辑门引入的阻抗会使抵消作用过度成一阶滤波作用，为了减弱逻辑门接入带来的影响，这时需要将图中的R1、R2、C1、C3增大，使两个逻辑门(非门A和传导门B)输出的信号少流入对方，从而维持4式。

一种应用上述二级自动光学检测光源的自动光学检测系统；该自动光学检测系统包括二级自动光学检测光源，二级自动光学检测光源可以通过控制16个亮度控制区域的亮度突出待测产品的缺陷部分，无需移动高精度X-Y平台，从而提高检测精确度，提高检测效率。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种二级自动光学检测光源，其特征在于：包括用于驱动控制器电路工作的串口通信电路、用于控制LED驱动电路的电路块的电流的控制器电路、LED驱动电路；串口通信电路的输出端与控制器电路的输入端连接，串口通信电路的输出端与LED驱动电路的输入端连接；LED驱动电路包括16块电路块，16块电路块中的8块电路块构成内环光源，内环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域；16块电路块中的另外8块电路块构成外环光源，外环光源划分为8个亮度控制区域，每块电路块对应1个亮度控制区域；

每块所述电路块均包括非门，第1传导门，第2传导门，NPN型的三极管Q1、Q2，电阻R1、R2、R3，发光二极管组件；非门的输入端为电路块的输入端，非门的输出端与第1传导门的输入端、第2传导门的输入端连接，第1传导门的输出端与R2的一端连接，R2的另一端与C2的一端、C1的一端连接，第2传导门的输出端与R1的一端连接，R1的另一端与C2的另一端、C3的一端、Q1的基极连接，Q1的发射极与Q2的基极连接，Q2的发射极、R3的一端、C1的另一端、Q1的集电极、Q2的集电极、发光二极管组件的输入端与电源VCC连接，C3的另一端、R3的另一端、发光二极管组件的输出端均连地；

所述控制器电路包括单片机微控制器芯片U2,电阻R21，电容C21、C22、C23、C24,晶振Y21,轻触式按钮SW21；U2的型号为STC12C5A60S2,U2的第21管脚至第28管脚分别连接第1块电路块至第8块电路块的输入端，U2的第32管脚至第39管脚分别连接第9块电路块至第16块电路块的输入端，Y21连接在U2的第18管脚和第19管脚之间，C21的一端连接U2的第18管脚，C22的一端连接U2的第19管脚，C23的一端连接电源VCC，C23的另一端连接U2的第9管脚，SW21的两端分别连接C23的两端，R21的一端连接U2的第9管脚，C24的一端连接电源VCC，U2的第20管脚、C21的另一端、C22的另一端、C24的另一端、R21的另一端均接地；

所述串口通信电路包括电平转换芯片U1，串口公插J41，电容C41、C42、C43、C44、C45；U1的型号为MAX232CPE，J41的第2管脚与U1的第14管脚连接，J41的第3管脚与U1的第13管脚连接，U1的第12管脚与U2的第10管脚连接，U1的第11管脚与U2的第11管脚连接，C41的一端与U1的第15管脚连接，C41的另一端与电源VCC连接，C42的一端与U1的第2管脚连接，C42的另一端与电源VCC连接，C45的一端与U1的第6管脚连接，C45的另一端接地，C43连接在U1的第1管脚和U1的第3管脚之间，C44连接在U1的第4管脚和U1的第5管脚之间。

2.根据权利要求1所述的一种二级自动光学检测光源，其特征在于：所述发光二极管组件包括至少2组发光二极管电路，每组发光二极管电路均包括一个发光二极管和一个电阻，该发光二极管的负极与发光二极管组件的输出端连接，发光二极管的正极与该电阻的一端连接，该电阻的另一端与发光二极管组件的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种二级自动光学检测光源，其特征在于：所述发光二极管组件包括8组、16组或32组发光二极管电路。

4.根据权利要求1所述的一种二级自动光学检测光源，其特征在于：所述内环光源呈环状，内环光源的8个亮度控制区域均匀分布，所述外环光源呈环状，外环光源的8个亮度控制区域均匀分布。

5.根据权利要求1所述的一种二级自动光学检测光源，其特征在于：还包括电源稳压电路，电源稳压电路与串口通信电路的电源输入端、控制器电路的电源输入端、LED驱动电路的电源输入端连接。

6.根据权利要求5所述的一种二级自动光学检测光源，其特征在于：所述电源稳压电路包括稳压芯片U3，电容C11、C12、C13、C14；U3的型号为L7805CV，C11的一端、C12的一端、+12V电源与U3的第1管脚连接，C13的一端、C14的一端、电源VCC与U3的第3管脚连接，C11的另一端、C12的另一端、C13的另一端、C14的另一端、U3的第2管脚均接地。

7.一种自动光学检测系统，其特征在于：包括有权利要求1-6任一所述的一种二级自动光学检测光源。

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