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自動對焦相機有效提升PCBA檢測效率
實現即時檢測
[作者 The Imaging Source兆鎂新]   2022年04月21日 星期四 瀏覽人次: [1775]

電子代工製造廠通過自動對焦相機進行影像擷取,實現PCBA電路板組裝的即時檢測,並標示出瑕疵,淘汰不合格的電路板,有效提升檢測效率。


PCBA電路板組裝依據元件尺寸、電路特性及線路設計,將各種電阻、電容、晶體管、連接器等多種元件焊接在電路板上。除了要求組裝位置正確以外,各種元件在外觀上的瑕疵、歪斜、 缺件、編號、尺寸、安裝方向等因素,都必須經過正確性檢查後 ,才能保證生產出來的電子產品能夠正常穩定使用。比如常見的 SSD 固態硬碟、SD記憶卡,傳統產線多採用人工檢測方式,面對市場的大量需求,產品製造後的品質檢測往往需要耗費大量人力,而且檢測品質還會受到人工疲勞的影響。因此,引入自動化檢測方案是大勢所趨。


某電子代工製造廠開發出了自動檢測系統,通過The Imaging Source(TIS)兆鎂新DFK AFU420-L62 自動對焦相機拍攝影像,然後經過視覺軟體(使用Euresys Open eVision編寫)處理,實現了PCBA電路板組裝的即時檢測,標註出瑕疵。


聚焦鎖定檢測元件 加速檢測流程

在PCBA電路板組裝生產線流程中,電路板成品經過表面貼裝技術(SMT)進行焊錫作業,以完成電子元器件的組裝。每完成一個環節的組裝後,需要對組裝後的PCB板進行成品自動檢測;檢測合格的組裝板進入下一階段的組裝,不合格的組裝板則會自動淘汰。


針對各種大小不同、且高低起伏的電路板元件,TIS 自動對焦相機內建對焦系統,能自動拉近拉遠,儘管工作距離變化,通過一鍵式驅動軟體即可自動對焦,高達110fps的幀率以及感興趣區域(ROI),能迅速鎖定及捕捉元件影像。高敏感度的CMOS影像感測器以及42MP的高解析度,更能提供出色的影像品質。相機輕巧的外觀尺寸,使它更適合內建於各種有空間限制的環境中。


這家製造廠在檢測產線中安裝數十台TIS的自動對焦相機來擷取影像,然後經過軟體處理後,自動對外觀瑕疵、缺件、歪斜、型號、方向正確性等資訊進行辨識。



圖1 : 電子代工廠使用TIS DFK AFU420-L62 自動對焦相機進行電路板檢測。 (source:The Imaging Source)
圖1 : 電子代工廠使用TIS DFK AFU420-L62 自動對焦相機進行電路板檢測。 (source:The Imaging Source)

辨識檢測範疇

一、檢測尺寸是否合格

代工廠生產的電路板,尺寸大小不一;而其中一個檢測專案是檢測電路板的尺寸是否合格。使用智慧訓練方式,輸入不同尺寸的元樣板,訓練系統辨識;在檢測過程中,再將辨識到的不同板子進行分類分揀。TIS自動對焦相機幀率可達每秒110張,快速擷取每個經過相機的板子,檢測效率較人工檢測增加數倍。


二、檢測型號正確與否

每一塊電路板都會打上型號。在檢測瑕疵的過程中,可通過高敏感度的CMOS自動對焦相機,快速檢測電路板上的型號字元,擷取影像,接著由後端視覺系統通過字元辨識的方式, 來檢查電路板上打的型號是否正確,大幅改善人工檢測時因人眼疲乏而產生的錯誤。


三、檢測外觀瑕疵

1.檢測金手指損傷


PCB板上的金手指介面,可以提高記憶體裝置的插拔使用次數,以確保機器能穩定運作。金手指實現穩定且出色的運作效能、耐用度以及可靠性,能解決工業應用中面臨的各種挑戰,如長時間不間斷運作、檢測環境污染、濕度及溫度的變化、灰塵、化學腐蝕,以及其他危害和內部干擾。


金手指也是PCB檢測中很重要的一個專案,通常的檢測專案為是否刮傷或缺漏。通過在生產線上安裝數台相機,分別從不同角度高速擷取電路板影像,高解析度(42MP)相機結合後端機器視覺軟體,能清楚地辨識PCB板上的金手指是否有嚴重的刮痕或缺漏。


2.檢測是否有缺件或焊料破損


電容與電阻是PCB上最為常見的電子元件,一個電路板中通常會有數個或數十個電容和電阻。電路板檢測生產線其實空間不大,維持精確的工作距離實在不容易,尺寸精巧的TIS自動對焦相機能輕鬆的內建於產線上各個方位,空間不受限,而自動縮放功能可以精準擷取快速移動中的電路板,更能將細小的金屬焊料影像放大,然後通過軟體能很容易地測量出電子元件的尺寸,並檢測出瑕疵,減少因人工疲乏而產生的檢測失誤。


3.檢測孔洞缺漏


在電路板的製造過程中,通過過孔方式實現電路板上的元件與內層的連接,是製造多層電路板不可或缺的一個環節。過孔的直徑尺寸非常小,在釐米量級,有些甚至不到1釐米。孔徑大小不合格或有瑕疵的孔洞會影響電路板傳輸,以及整個電子產品的性能,另外,孔洞之間的距離也會影響整體產品的性能。通過機器視覺系統能有效放大,而且自動測量及檢測孔洞是否有瑕疵、尺寸是否符合標準。


尺寸精巧的TIS自動對焦相機能輕鬆內建於產線上各個部分,空間不受限,而自動縮放功能可以精準擷取快速移動中的電路板,可有效針對電路板上的 孔洞進行尺寸及瑕疵檢測,也能計算孔洞距離及數量,精確分揀出不合規格的電路板。



圖2 : (左)相機截取電路板影像後,由軟體進行(右)瑕疵檢測,左上方的紅框部分是檢測焊料缺陷,右邊的紅框部分為檢測金手指刮傷。(source:睿怡科技)
圖2 : (左)相機截取電路板影像後,由軟體進行(右)瑕疵檢測,左上方的紅框部分是檢測焊料缺陷,右邊的紅框部分為檢測金手指刮傷。(source:睿怡科技)

四、方向辨識

電路板上的紋路和零元件都有固定的方向性,只要有一個零元件的方向錯誤,這塊電路板就無法作用。另外,打料過程很可能會誤將料件的方向弄錯。通過相機擷取的影像,能清楚呈現細小零件的方向是否正確,TIS自動對焦相機針對特定區域進行放大,擷取影像後傳輸至後端,通過原樣板比對電路板上的紋路及零元件是否有歪斜或方向不正確,將不符合規格的電路板分揀出來。


這項檢測的人工肉眼難實現,導致以前無法分揀出許多不合格的板子;現在,機器視覺系統能夠增加分揀效率,並且大幅提升檢測良率。



圖3 : 通過比對方式,機器視覺系統能快速且清楚地辨識電路板上的元器件方向性是否正確。(左)為原樣板示意圖,(右)為為有零組件方向錯誤的電路板示意圖。 (source:The Imaging Source;Shutterstock)
圖3 : 通過比對方式,機器視覺系統能快速且清楚地辨識電路板上的元器件方向性是否正確。(左)為原樣板示意圖,(右)為為有零組件方向錯誤的電路板示意圖。 (source:The Imaging Source;Shutterstock)

由於The Imaging Source DFK AFU420-L62快速對焦相機幾乎沒有延遲,完全不影響產能。該視覺檢測系統幫助電路板組裝廠商降低了人工檢測的出錯機會,節省了大量人力成本,也減少了客戶投訴。另外,消費者也能獲得高品質的產品。


**刊頭圖(source:Engineered Mechanical Systems)


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