智能視覺系統在IC引腳外觀檢測上的應用

1、應用簡介

IC引腳的平面度和正位度是影響線路板組裝質量的一個重要因素，如何在生產過程中在線檢測IC引腳的平面度和正位度，從而控制和提高產品的表面質量一直是電子行業非常關注的內容。

傳統的檢測方法是通過人工檢測的，這種方法存在很多的問題：檢測效率不高；檢測結果容易受到人的主觀因素影響；檢測人員的勞動強度大等。為了克服這些問題，國內外已研制出基于伺服控制的高精度IC外觀自動檢測系統。

2、系統組成

視覺系統的測量精度受諸多因素的影響，如CCD相機的光學物理參數、光學投射器特征參數、傳感器本身的結構參數及外界干擾源等等。在CCD相機、光學投射測量環境一定的情況下，測量系統的結構參數對測量精度影響很大。實驗和相關理論推導表明，測量點的定位誤差和系統結構相關性如下：
1）CCD相機光軸和光平面垂直時，深度方向的測量誤差最小。
2）CCD相機與光學投射器距離越遠，測量誤差越小。
3）CCD相機鏡頭放大倍率越小，測量誤差越小；這也表面被測物體離攝像機越遠測量誤差越大。

當系統的幾何結構確定以后，CCD相機的參數對系統的測量精度至關重要。逐行掃描的CCD相機的動態范圍大、噪聲小、沒有奇偶行場頻接誤差，非常適合測量的應用。相機的分辨率越高、動態范圍越大，測量的精度就越高。清晰的圖象是視覺檢測的基本保證，光源的選取也十分重要。因為對比度和瑕疵模式的隨機性，即使通過人眼，表面瑕疵經常很難檢測到。只有光源合適, 能夠“放大”瑕疵，視覺系統才會較易檢測。在有些情況下,為了能夠檢測到各種類型的瑕疵，需要同時使用多種類型的光源。對于面陣相機常會使用的LED燈源通常會作一些外緣形狀的排列（例如:環形或矩形）, 同時當排列角度及安裝位置或距離不一樣時, LED 所交錯出來的光源強度及位置也會有所不同。對于非接觸式測量來說，選擇合適的鏡頭和光源是獲取最低畸變度的、清晰的圖像的一個重要考量。

一個典型的測量系統是：采用丹麥JAI公司百萬像素級的CV-A1工業CCD相機、日本Computar 公司的25mm焦距鏡頭、加拿大DALSA 公司的IPD智能視覺檢測系統
具體產品參數如下：
CV-A1 相機：1/2”靶面，1380＊1035 象素，面陣，逐行掃描，幀速16fps，模擬輸出，靈敏度0.3Lux
M2514-MP 鏡頭：C 接口，焦距25mm， F 數1.4
CCS-w1206 光源：日本CCS白色LED背光源
DALSA IPD VA41：加拿大DALSA公司生產的IPD智能視覺系統，可同時接6 部黑白相機或者2 部RGB 彩色相機

如上圖，通過DALSA IPD視覺檢測系統中的Sherlock軟件完善的算法我們能精確找出各個引腳的端面輪廓，并進行頂點截取，篩選，位置排序等操作。對于共面度的判定用到了平面鏡成像原理將不同視角的引腳面整合，從而對基準線和基本面進行確定，這樣就能準確判斷各個引腳是否共面。對于高速生產線的檢測，離線校驗審核或機器人導航抓取等應用，定位工具是機器視覺成功的關鍵。定位工具，定位器或模塊匹配能識別和確定零件準確的位置和方向，結果可以被直接傳輸到搬運物體的設備或用來定位其它的檢測工具。我們統稱該物體運動定位為標記定位。Sherlock軟件帶有強大的定位搜索引擎，其帶有數十種完善的預處理功能，對于工位上存在偏轉、缺陷的IC同樣能準確定位和測量。

在控制系統中，首先根據IC生產線速度和期望目標，基于電機編碼器反饋信息，啟動機械傳送裝置水平方向運動控制器，實現粗控制；然后，在此基礎之上，利用CCD 相機對IC的成像信息作為反饋信息，最終實現精確控制。在精確測量時，為保證成像質量，通過伺服電機對相機高度的控制和圖象處理軟件對聚焦的信息反饋實現自動調節焦距的功能。

3、系統性能：

可檢測內容：IC引腳共面度、正位度；IC上面字符；引腳沾錫過多等表面缺陷；
檢測精度為0.003mm；
檢測速度可以達到2-3個每秒。
設備圖片：

4、應用前景

本套系統是機器視覺取代人工檢測的典型案例。人工檢測引腳共面度時由于引腳很小，導致人眼非常容易疲勞，從而影響生產效率。本系統精度高，檢測速度快，可取代多名熟練工。機器視覺應用在各種產業的生產制造及品質檢測已是行之有年, 利用機械視覺和運動控制系統可以提升檢測精度和加速生產速度，因此逐漸變成許多生產檢測設備必備的一環。