PCB圖像采集系統(tǒng)研究背景意義及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

1、PCB圖像采集系統(tǒng)研究背景意義及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1研究背景2 AOI系統(tǒng)的研究和國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀3研究意義1研究背景印刷電路板(Printed Circuit Board, PCB僅稱(chēng)為印刷線路板或印制電路板。 印刷電路板是各種電子產(chǎn)品的主要部件，有“電子產(chǎn)品之母”之稱(chēng)，它是任何電 子設(shè)備及產(chǎn)品均需配備的，其性能的好壞在很大程度上影響到電子產(chǎn)品的質(zhì)量。 幾乎每一種電子設(shè)備都離不開(kāi) PCB小到電子手表、計(jì)算器，大到航空航天、軍 用武器系統(tǒng)等，都包含各式各樣，大小各異的 PCEKo近年來(lái)，隨著生產(chǎn)工藝的 不斷提高，PCBE在向超薄型、小元件、高密度、細(xì)間距方向快速發(fā)展。這種趨 勢(shì)必然給質(zhì)量檢測(cè)工作帶來(lái)了很多挑戰(zhàn)

2、和困難。因此PCB故障的檢測(cè)已經(jīng)成為PCB®造過(guò)程中的一個(gè)核心問(wèn)題，是電子產(chǎn)品制造廠商非常關(guān)注的問(wèn)題。在生產(chǎn) 線上，廠家為保證PCBfe的質(zhì)量，就得要求100%的合格率，對(duì)所有的部件、子 過(guò)程和成品都是如此。在過(guò)去靠人工對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中， 存在以下幾個(gè)不可 避免的缺點(diǎn)：(1)容易漏檢。由于是人眼檢測(cè)，眼睛容易疲勞，會(huì)造成故障不能被發(fā)現(xiàn)的 問(wèn)題。并且人工檢測(cè)主觀性大，判斷標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，使檢測(cè)質(zhì)量變得不穩(wěn)定。(2)檢測(cè)速度慢，檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)。比如對(duì)于圖形復(fù)雜的印刷電路板，人工很難 實(shí)現(xiàn)快速高效的檢測(cè)，因此人工檢測(cè)不能滿足高速的生產(chǎn)效率。(3)隨著技術(shù)的發(fā)展，設(shè)備的成本降低，人工費(fèi)用增加，仍

3、然由人工進(jìn)行產(chǎn) 品質(zhì)量控制，將難于實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效，而且還會(huì)增加生產(chǎn)成本。(4)在信息技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天人工檢測(cè)有不可克服的劣勢(shì)，例如：對(duì)檢測(cè) 結(jié)果實(shí)時(shí)地保存和遠(yuǎn)距離傳輸，對(duì)原始圖像的保存和遠(yuǎn)距離傳輸?shù)取?5)有些在線檢測(cè)系統(tǒng)是接觸式檢測(cè)，需要與產(chǎn)品進(jìn)行接觸測(cè)量，因此，有 可能會(huì)損傷產(chǎn)品。因此，人工檢測(cè)的精確性和可靠性大打折扣，傳統(tǒng)意義上的檢測(cè)方法不再能 適應(yīng)現(xiàn)代電路板檢測(cè)的要求。如果漏檢的有錯(cuò)誤的電路板進(jìn)入下一道工序，隨著每一項(xiàng)工藝步驟的增加，到最終經(jīng)過(guò)貼裝階段后，仍然會(huì)被檢測(cè)出來(lái)是有故障的， 那時(shí)，制造廠商與其花費(fèi)大量的人力和成本來(lái)檢測(cè)、返修這塊電路板，還不如選擇丟棄這塊已經(jīng)追加成本的電路板，

4、 這樣就造成了浪費(fèi)。止匕外，電路板作為電子 工業(yè)中最基礎(chǔ)和最活躍的產(chǎn)業(yè)之一， 發(fā)展迅速，并且隨著半導(dǎo)體和制造技術(shù)的日 益發(fā)展，印刷電路板也朝著高密度、多層數(shù)、高性能等方向發(fā)展，其復(fù)雜的程度 印制電路板是應(yīng)用于電子產(chǎn)品中的重要器件，隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子線路的集成化成都不斷提高，布線越來(lái)越密，對(duì)印制板加工質(zhì)量的檢測(cè)已經(jīng)成為生產(chǎn)的 基礎(chǔ)，對(duì)印制板質(zhì)量檢測(cè)最初是由人工來(lái)完成的，人工檢查勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)效率低，于是用設(shè)備代替人進(jìn)行質(zhì)量檢查的技術(shù)在 PC劭口工業(yè)中發(fā)展起來(lái)，并進(jìn)入 實(shí)用化階段。已經(jīng)達(dá)到肉眼難以分辨的地步。 因此，單靠人工檢測(cè)已無(wú)法適應(yīng)現(xiàn) 代印刷電路板生產(chǎn)的需要，必須研制出一套高性能的自

5、動(dòng)檢測(cè)設(shè)備取代。研究 PC瞅陷檢測(cè)技術(shù)的意義在于，它用自動(dòng)檢測(cè)代替人工檢測(cè)的方式，在PCB!行后續(xù)加工前及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，降低返修率，達(dá)到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量、 降低成 本的目的。這不僅具有很好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，更是促進(jìn)電子工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)(Automatic optical inspect,簡(jiǎn)稱(chēng)AOI)是一種新型的PCB 質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，它通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)將印制板成品的表面圖像信息送入計(jì) 算機(jī)，運(yùn)用圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)，對(duì)表面圖像進(jìn)行處理、分析并將其與標(biāo)準(zhǔn) 圖像進(jìn)行比較，從而對(duì)印制板加工的表面質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行檢查，AOI技術(shù)是一種新型的檢測(cè)技術(shù)，是PC助口工業(yè)中更高的質(zhì)量控制手段，在多

6、面板的生產(chǎn)的質(zhì)量檢 測(cè)中顯得日益重要。本文主要的任務(wù)是完成AOI系統(tǒng)的預(yù)研，主要是完成 AOI系統(tǒng)中采集印制板成品的表面圖像信息。 采集圖像是通過(guò)線陣CCDS像采集卡來(lái) 完成的2 AOI系統(tǒng)的研究和國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀A(yù)OI(光電自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng))綜合運(yùn)用了電子學(xué)、光電探測(cè)、圖像處理和計(jì)算機(jī) 技術(shù)，是精密測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最具有發(fā)展?jié)摿Φ男录夹g(shù)。將機(jī)器視覺(jué)引入到工業(yè)檢測(cè)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體(產(chǎn)品或零件)三維維尺寸或位置的快速測(cè)量，具有非接觸、 速度快、柔性好等突出優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代制造業(yè)中有著重要的應(yīng)用前景。光學(xué)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)(Automatic Optical Inspection System ,簡(jiǎn)稱(chēng) AOI)的核心是一套

7、 CCD 攝像系統(tǒng)、交流伺服控制工作臺(tái)及圖像處理系統(tǒng)， 在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先將需要檢 測(cè)的印制板電路置于AOI系統(tǒng)的工作臺(tái)上，經(jīng)過(guò)定位，調(diào)出需要檢測(cè)產(chǎn)品的檢測(cè) 程序，工作臺(tái)將線路板送到鏡頭下面，鏡頭捕捉到線路板的圖像后，處理器將會(huì) 在工作臺(tái)移動(dòng)至先一個(gè)位置時(shí)候?qū)Σ蹲降降膱D像分析處理，通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行處 理，獲得較高的檢測(cè)速度。當(dāng)前國(guó)內(nèi)的PCE&產(chǎn)廠家在生產(chǎn)線上仍大量采用功能測(cè)試和人工目視檢查, 這遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上PCB制造技術(shù)的步伐。AOI能較好地承擔(dān)PCEft產(chǎn)中的質(zhì)量控制任 務(wù)。證1目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常見(jiàn)的AOI系統(tǒng)仍是國(guó)外品牌的天下，如英國(guó)DiagnoSYS 公司的VisionPoint 型、

8、美國(guó)Teradyne公司的5500型和Angilent公司的5DX睛 x射線）型等。這些國(guó)外的AOI產(chǎn)品，由于采用了多攝像頭技術(shù)，因此對(duì)于很多 平常難以檢測(cè)到的缺陷都可以發(fā)現(xiàn)，功能十分強(qiáng)大。但是，它們都有一個(gè)弱點(diǎn)： 價(jià)格昂貴。由于進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，給國(guó)內(nèi)印制電路板廠家?guī)?lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)壓 力，而且這些設(shè)備往往不適合國(guó)內(nèi)操作人員的習(xí)慣，在使用過(guò)程中不能充分利用其功能，造成了資源的極大浪費(fèi)。目前雖然國(guó)內(nèi)也研制和生產(chǎn)了一些自動(dòng)化光學(xué) 檢測(cè)系統(tǒng)，但國(guó)內(nèi)對(duì)印刷電路板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研究仍處于起步階段，從事這方斷研究的科研院所也不多。而且因?yàn)槭艿礁鞣N因素的影響，對(duì)于印刷電路板缺陷 自動(dòng)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的研究仍然停

9、留在一個(gè)相對(duì)初期的水平。正因?yàn)閲?guó)外的印刷電路板自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)價(jià)格太貴，而國(guó)內(nèi)還沒(méi)有研制出真正意義上的印刷電路板自動(dòng) 光學(xué)檢測(cè)設(shè)備，所以國(guó)內(nèi)絕大部分電路板生產(chǎn)廠家還是采用人工檢測(cè)或者電測(cè)試 等方法進(jìn)行檢測(cè)。槍測(cè)手段的落后，導(dǎo)致目前國(guó)內(nèi)多層板的產(chǎn)品合格率僅為50 60%。為此，現(xiàn)在各印制電路板廠家都迫切需要采用先進(jìn)技術(shù)的檢測(cè)設(shè)備，以改變目前PCB僉測(cè)的落后局面。就國(guó)家而言，國(guó)內(nèi)急需仃自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、性能 優(yōu)越、價(jià)格較低的PCB僉測(cè)系統(tǒng)，與國(guó)外著名公司進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。3研究意義通過(guò)對(duì)PCB缺陷檢測(cè)方法、檢測(cè)現(xiàn)狀以及PCB僉測(cè)軟件的應(yīng)用情況分析，作 者認(rèn)為PC瞅陷檢測(cè)在長(zhǎng)期的生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中，建直起了各具特色的檢測(cè)產(chǎn)品設(shè) 計(jì)和檢測(cè)技術(shù)等資源，而充分發(fā)揮這些資源的優(yōu)辨和作用的重要途徑之一是開(kāi)發(fā) 功能強(qiáng)大、性?xún)r(jià)比更高的自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)，從而提高PCB僉測(cè)的整體技術(shù)水平 和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。首先，國(guó)內(nèi)對(duì)印刷電路板的