PCB板作為現(xiàn)代電子設(shè)備的重要組成部分,是集成各種電子元器件的信息載體,在電子領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用,其質(zhì)量可直接影響到產(chǎn)品的性能。
而隨著電子科技技術(shù)的發(fā)展和電子制造業(yè)的發(fā)展,由于貼片元器件體積小,安裝密度大,這就要求PCB板的集成度進(jìn)一步提高。
生產(chǎn)線的傳統(tǒng)檢測
在工業(yè)生產(chǎn)早期,產(chǎn)品的質(zhì)量檢測主要靠人工來完成,并且這也是生產(chǎn)的最后一個環(huán)節(jié)。但是隨著制造業(yè)規(guī)模化和自動化的發(fā)展,大規(guī)模的產(chǎn)品堆積,質(zhì)檢員很難跟上檢測速度、配備多名質(zhì)檢員,又不能隨著工單的數(shù)量機(jī)動配置。加之質(zhì)檢任務(wù)的單調(diào)性和重復(fù)性,導(dǎo)致檢測水平良莠不齊,很難保證客戶的滿意度。外觀檢測是質(zhì)檢環(huán)節(jié)中非常重要的一部分,對檢測的精度、效率、速度等方面都有很高的要求。PCB的內(nèi)部工藝復(fù)雜,除了芯板結(jié)構(gòu)層壓、鉆孔、布線外,還需要考慮埋置元件、表面涂飾、清潔和蝕刻等。由于對生產(chǎn)設(shè)備的精度和材料性能依賴程度高,一般在設(shè)計(jì)制作過程中,很容易出現(xiàn)以下各類問題:
PCB工藝邊設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致設(shè)備無法貼裝。 PCB定位孔問題,導(dǎo)致設(shè)備不能準(zhǔn)確、牢固地定位。 螺絲孔金屬化,導(dǎo)致過波峰焊后堵孔。 PCB焊盤問題,焊接時出現(xiàn)虛焊、移位、立碑,或焊點(diǎn)少錫。 Mark點(diǎn)設(shè)計(jì)問題,造成機(jī)器識別困難。 位號或極性標(biāo)志缺失,位號顛倒,字符過大或過小等。 測試點(diǎn)、元件之間的距離放置不規(guī)范,可維修性差。
傳統(tǒng)的檢測采用人工檢測方法,容易漏檢、檢測速度慢、檢測時間長、成本高,已經(jīng)逐漸不能夠滿足生產(chǎn)需要。為了保證電子產(chǎn)品的性能,PCB板缺陷檢測技術(shù)已經(jīng)成為電子行業(yè)中非常關(guān)鍵的技術(shù)。
隨著PCB日趨超薄型、高密度、細(xì)間距,PCB線路板上元器件上的線寬、間距等已經(jīng)達(dá)到微米級,人工檢測已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足如此高精密度的檢測需求。
機(jī)器視覺檢測技術(shù)是建立在圖像處理算法的基礎(chǔ)上,通過數(shù)字圖像處理與模式識別的方法來實(shí)現(xiàn),與傳統(tǒng)的人工檢測技術(shù)相比,提高了缺陷檢測的效率和準(zhǔn)確度。
機(jī)器視覺系統(tǒng)一般采用CCD或CMOS工業(yè)相機(jī)攝取檢測圖像并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,再通過計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)對圖像數(shù)字信號進(jìn)行處理,從而得到所需要的各種目標(biāo)圖像特征值,并由此實(shí)現(xiàn)零件識別或缺陷檢測等多種功能。
識別分類檢測
通過視覺檢測PCB外形、尺寸、內(nèi)孔,與系統(tǒng)加載入的產(chǎn)品黑白特征圖匹配來識別板子的編號。
鉆孔編碼檢測
鉆孔記號根據(jù)編碼規(guī)則進(jìn)行解碼。
焊盤外觀檢測
在PCB生產(chǎn)工藝中,顯影線后會出現(xiàn)焊盤蓋油的現(xiàn)象,在此工位及時的檢測發(fā)現(xiàn)問題,可減少后面的一系列工序,可節(jié)省成本。
字符讀取檢測
檢測PCB板字符碼形態(tài)是否符合標(biāo)準(zhǔn),是否清晰無缺失,線條是否光滑無凸點(diǎn),是否存在線體重合、重影、麻點(diǎn)、變形、色差、偏位、錯印等缺陷。
外觀檢測
機(jī)器視覺檢測技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)包括PCB、BGA、管腳和貼片檢測,以及焊點(diǎn)、元件缺失、方向錯誤等方面的完整性檢測。比如:PCB板表面是否有污漬、雜物、凹坑、錫渣殘留;表面字符和符號是否清晰;焊盤上錫是否均勻,等等。
機(jī)器視覺技術(shù)在PCB檢測上的應(yīng)用
PCB檢測方案主要分為2D與3D兩類。2D可實(shí)現(xiàn)諸如短路、空焊、錫洞及少錫等多種缺陷檢測,針對不同種缺陷采用硬件種類及系統(tǒng)布局方案有所不同;而3D常用激光線掃/PMP等設(shè)備,既可實(shí)現(xiàn)輪廓掃描,亦可實(shí)現(xiàn)如細(xì)小的QFN、LGA元件檢測,二者應(yīng)用場景及針對缺陷種類有所不同。
2D檢測
以電路板元器件檢測案例為例:
產(chǎn)品檢測
要求:
1、檢測電容是否漏裝,正負(fù)極是否貼反。
2、檢測連接器是否漏裝,正反是否裝反。
檢測原理
根據(jù)電容上面兩端印刷圖案的不同,通過機(jī)器視覺技術(shù)來區(qū)別它的正反差異,即電容極性。
檢測結(jié)果
合格產(chǎn)品檢測的結(jié)果
?一個電容裝反后檢測的結(jié)果
?漏裝一個電容后的檢測結(jié)果
3D檢測
針對PCB領(lǐng)域的3D檢測方案,業(yè)界主要采用激光線掃/正弦條紋PMP等方案實(shí)現(xiàn)。
激光線掃方案通常利用激光輪廓儀結(jié)合傳送機(jī)構(gòu)(類似2D線陣檢測系統(tǒng)),實(shí)現(xiàn)PCB表面建模及自動檢測;
案例一:紐扣電池安裝到位檢測
圖左:電池安裝到位狀態(tài),圖右:電池未安裝到位狀態(tài)
圖左:電池安裝到位狀態(tài),圖右:電池未安裝到位狀態(tài)
案例二:電阻漏裝檢測
圖左:電阻正常焊接狀態(tài),圖右:電阻漏焊狀態(tài)
圖左:電阻正常焊接狀態(tài),圖右:電阻漏焊狀態(tài)
案例三:電阻撞歪檢測
圖左:電阻正常安裝狀態(tài),圖右:電阻安裝撞歪狀態(tài)
圖左:電阻正常安裝狀態(tài),圖右:電阻撞歪狀態(tài)
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:AI機(jī)器視覺在PCB板中的全方位識別檢測
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