随着PCB组装密度的增加和元器件尺寸的减小，传统人工目检方式难以达到现代微电子制造的检测精度和检测速度，自动光学检测系统（AOI）成为SMT生产线中的主要检测设备。自动光学检测设备的市场竞争日趋激烈，只有高效稳定精确的AOI设备才可以赢得市场青睐，占有更多的市场份额。传统的基于经验、类比、静力学的设计方法设计周期长，无法从根本上改善设备的动态性能。因此采用先进的设计方法，在产品设计阶段对产品实际性能做出准确预测，据此改进产品结构，减轻质量、减小振动、提高运行速度和精度，对提高生产厂家的市场竞争力尤为重要。本文在分析总结国内外相关研究的基础上，以合作公司生产的离线式自动光学检测机（AOI）为研究对象，改善检测机动态性能、减轻整机重量为优化目标，对检测机关键零部件进行优化设计。首先建立整机有限元模型，利用有限元分析软件ANSYS Workbench对整机进行模态分析，确定整机实际性能及薄弱环节。然后结合有限元模态分析结果，对整机进行模态试验，有限元分析结果能够与试验结果较好吻合，证明了有限元模型及其分析结果的正确性，为下一步结构优化提供可靠的基础。之后，建立机架、横梁、平台板、检测头等零部件的分析模型，对各零部件进行了静力学分析和模态分析，确定各零部件的优化方向。采用响应面法、多目标遗传算法对机架、横梁结构尺寸进行优选；基于元结构思想确定检测头部件中光源固定板筋板的最佳形式，优化改进后的固定板结构尺寸；使用拓扑优化方法设计平台板结构，采用响应面法、多目标遗传算法优化平台板结构尺寸。最后校核优化后整机动静态性能，结果表明整机动态性能得到改善，质量减轻10%，实现了预期优化目标。