光學自動檢測技術在批量高密度板極電路中的應用

車開敏

摘 要 光學自動檢測是對板極電路改進制造工藝和提高制造質(zhì)量重要手段，利用先進的光學自動檢測技術是對高密度板極數(shù)字板生產(chǎn)質(zhì)量的有力促進，加強檢測環(huán)節(jié)新技術應用也是提高生產(chǎn)效率重要組成部分。

關鍵詞 光學自動檢測技術；高密度板極電路

中圖分類號：TN41 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）07-0089-01

現(xiàn)階段電子制造業(yè)電路板SMT發(fā)展日益成熟生產(chǎn)效率大幅提升，隨著元件的小型化、集成化、多種類型元件混裝化趨勢下，對PCB焊膏絲印、貼裝和回流焊全工序過程提出了極高的工藝要求。這種情況下電路板元件在貼裝、焊接后極可能出現(xiàn)偏移側立等缺陷，所以檢查并發(fā)現(xiàn)這些缺陷對合格成品質(zhì)量和改進工藝方法起著至關重要的作用。隨著大批量高密度板極電路組件的投產(chǎn)應用，單純的靠人工檢測已滿足不了生產(chǎn)形勢，必須要利用先進的檢測技術對環(huán)節(jié)把控，不但可以提高檢測質(zhì)量還可以提高檢驗效率縮短生產(chǎn)周期。

1 簡介

光學檢測技術在很大程度上解放了人工對照圖紙單個元件檢驗的模式，通過電腦程序對電路板元件屬性的設置，即可快速檢測發(fā)現(xiàn)焊接缺陷。該技術有著檢測精度高、速度快特點，目前檢測設備主要有國內(nèi)和國外的制造商，他們的最大不同點是處理圖像算法不同。目前我們使用的是Orbotech公司Vantage s22型號光學自動檢測儀，生產(chǎn)焊點檢測速度：大于60CM2/S；最小檢測器件：01005；最小引腳間距：0.15 mm；最大PCB尺寸：510 mm×470 mm；檢查項目：元器件缺陷（缺失、極性、立碑、反轉、錯件、引腳損害、偏移）；焊點缺陷（橋連、開路、翹腳、潤濕問題、焊錫過多或不足等問題）；其他（污染、彎角、碎片、另外提供OCV光學識別字符）。

2 結構和原理

1）結構組成。光學自動檢測儀由主體設備、離線編程工作站和返修工作站組成。主體設備由主機、運動和氣動系統(tǒng)、光學頭部部分、系統(tǒng)控制單元和電源組成。運動和氣動系統(tǒng)：XYZ軸的運動實現(xiàn)板卡在水平和豎直方向運動，汽缸實現(xiàn)對電路板的位置調(diào)整與固定，光學尺、增量式編碼器和傳感器用于測量；光學頭部部分：5個相機（1個正面4個側面）和16個LED閃光燈；系統(tǒng)控制單元：圖像采集板卡、運動控制板卡；電源：上部接線盒、中央接線盒。

圖1

2）原理。通過內(nèi)部照明單元LED將焊錫元件分解成不同顏色在制作檢查程序時取一塊標準板對上面的各個元件的不同部分設定合適參數(shù)。利用三色光的反射原理，控制閃光燈定時接收PC中相機控制板發(fā)出開啟和暫停信號，用相機拍攝獲取電路板元件焊接情況圖像，通過復雜算法比對設定門檻值（亮暗參考值）得出結果，進行判斷好壞。

3 系統(tǒng)動作過程

進板、回原點（氣缸完成停板和夾板動作）、找MARK點（兩個）、兩個基本點按照程序編寫窗口順利檢測、出板、等待進板。這些動作包括：XYZ軸的運動來轉換板卡的位置，汽缸的運動調(diào)整板卡的位置，相機拍照來獲取信息，另外系統(tǒng)可完成自動寬度調(diào)整和高速手動放板。

圖2

4 應用過程

1）編程。打開應用軟件后主界面分為編程和生產(chǎn)頁面，點擊編程選項后進行電路板檢測程序編程。編程可分為六個步驟：建立板號、選擇焊料種類和設置尺寸、加載電路板和獲取電路板背景圖片、導入CAD數(shù)據(jù)、標記MARK點（2個）、設置封裝、邏輯錯誤檢查。其中最后兩步較為關鍵也較為復雜。

建立元件封裝包括：設置元件本體尺寸、元件引腳（尺寸、數(shù)量、類型）、焊盤位置、和極性標記；每個元件都要加載相應類型封裝，如封裝庫已有相同類型的可自動連接導入；邏輯錯誤檢查：檢查前面設置是否合理是否存在邏輯錯誤，需要進行反復修改完善。

程序編輯主要分為：測試程序圖像區(qū)、測試程序編輯區(qū)、元件屬性編輯區(qū)、視圖模式和測試結果組成。

圖3

2）測試。打開生產(chǎn)測試程序，主測試設備對電路板進行檢測后，將測試數(shù)據(jù)傳送給離線工作站，工作站從數(shù)據(jù)庫中調(diào)出相應板號程序，打開數(shù)據(jù)包按照報警定位圖片信息根據(jù)工藝標準逐一進行排查，確定缺陷返工維修。

圖4

5 結束語

在編程時程序設計過程越完整元件屬性定義越準確誤報率越低，大批量PCB板生產(chǎn)檢測效率高，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量加強過程控制尤為重要。

參考文獻

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[2]梁莉，杜江淮.電子裝配技能實訓指導[M].安徽職業(yè)技術學院自編特色教材，2012.endprint