随着便携电话、数字摄像和薄型TV等民用设备的迅猛发展,满足高密度化、小型化、灵活组装要求的柔性电路板(FPC,Flexible Printed Circuit)的市场需求急剧增长。在FPC的质量检测过程中,电参数的测量手段较多,但涉及产品寿命的参数,如微小裂纹、折痕等表面质量的检测以人工检验为主,不仅费时、效率低、易疲劳,且主观检验可考性低,相对于成熟的生产技术,FPC质量检测的低效率已成为制约生产效率的主要瓶颈。FPC表面质量检测主要是检测轮廓形状、几何形状尺寸与粗糙度(或表面微观形貌),其中表面微小尺寸的实时非接触测量是一个难点。在许多情况下,待测表面不连续,且有许多台阶高度。常用的干涉显微镜和光外差干涉仪,虽具有高的分辨力,但只能测量非常光滑且连续的表面。机械触针式仪器虽然测量范围大,但易划伤被测表面,不宜测量软质、带信息、易碎表面。因此,实际生产中急需一种能测量非连续表面、且集表面微观形貌与小尺寸测量于一体的实时非接触测量系统。课题“基于差动像散原理的FPC质量检测光学测头的研究”的目的就是为了研究一种高精度、非接触且实时性好的测量系统。本文主要完成了以下几方面任务:一、从测量系统的整体设计入手,确定了系统的主要组成部分——聚焦误差检测光学系统、光电转换系统、测试系统软件平台的设计方案,并进行了量程扩展的分析;二、根据激光束光学建立了差动像散法光学系统的数学模型,该模型比用几何光学建立的模型更准确,更接近实际测量情况,并用所建模型分析了不同光路参数对聚焦误差信号FES的影响,同时优化设计了光学系统的参数;三、对系统的硬件和软件部分分别进行了设计。硬件部分主要是在分析了光电检测过程中噪声的来源和抑制方法的基础上,设计了系统光电转换电路;同时建立了音圈电机的数学模型,这给设计系统调焦执行机构奠定了坚实的理论基础。软件部分主要包括软件平台的选择、软件系统的功能介绍以及软件系统的优化,其中软件系统的优化包括功能优化和性能优化;四、对系统进行详细调试,提高系统的精确性和稳定性,使用调试完毕的系统进行静特性测量,实验结果表明测量方法正确,且各项指标基本满足要求。