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智能視覺(jué)系統(tǒng)在IC引腳外觀檢測(cè)上的應(yīng)用

時(shí)間:2009-08-26 09:33:54來(lái)源:limin

導(dǎo)語(yǔ):?本文針對(duì)IC裝配流水線的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種高精度的視覺(jué)檢測(cè)與運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),詳細(xì)介紹了視覺(jué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),描述了視覺(jué)模型的建立以及運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。
1、應(yīng)用簡(jiǎn)介 IC引腳的平面度和正位度是影響線路板組裝質(zhì)量的一個(gè)重要因素,如何在生產(chǎn)過(guò)程中在線檢測(cè)IC引腳的平面度和正位度,從而控制和提高產(chǎn)品的表面質(zhì)量一直是電子行業(yè)非常關(guān)注的內(nèi)容。 傳統(tǒng)的檢測(cè)方法是通過(guò)人工檢測(cè)的,這種方法存在很多的問(wèn)題:檢測(cè)效率不高;檢測(cè)結(jié)果容易受到人的主觀因素影響;檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大等。為了克服這些問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外已研制出基于伺服控制的高精度IC外觀自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。 2、系統(tǒng)組成 視覺(jué)系統(tǒng)的測(cè)量精度受諸多因素的影響,如CCD相機(jī)的光學(xué)物理參數(shù)、光學(xué)投射器特征參數(shù)、傳感器本身的結(jié)構(gòu)參數(shù)及外界干擾源等等。在CCD相機(jī)、光學(xué)投射測(cè)量環(huán)境一定的情況下,測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)測(cè)量精度影響很大。實(shí)驗(yàn)和相關(guān)理論推導(dǎo)表明,測(cè)量點(diǎn)的定位誤差和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相關(guān)性如下: 1)CCD相機(jī)光軸和光平面垂直時(shí),深度方向的測(cè)量誤差最小。 2)CCD相機(jī)與光學(xué)投射器距離越遠(yuǎn),測(cè)量誤差越小。 3)CCD相機(jī)鏡頭放大倍率越小,測(cè)量誤差越小;這也表面被測(cè)物體離攝像機(jī)越遠(yuǎn)測(cè)量誤差越大。 當(dāng)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)確定以后,CCD相機(jī)的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量精度至關(guān)重要。逐行掃描的CCD相機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍大、噪聲小、沒(méi)有奇偶行場(chǎng)頻接誤差,非常適合測(cè)量的應(yīng)用。相機(jī)的分辨率越高、動(dòng)態(tài)范圍越大,測(cè)量的精度就越高。清晰的圖象是視覺(jué)檢測(cè)的基本保證,光源的選取也十分重要。因?yàn)閷?duì)比度和瑕疵模式的隨機(jī)性,即使通過(guò)人眼,表面瑕疵經(jīng)常很難檢測(cè)到。只有光源合適, 能夠“放大”瑕疵,視覺(jué)系統(tǒng)才會(huì)較易檢測(cè)。在有些情況下,為了能夠檢測(cè)到各種類型的瑕疵,需要同時(shí)使用多種類型的光源。對(duì)于面陣相機(jī)常會(huì)使用的LED燈源通常會(huì)作一些外緣形狀的排列(例如:環(huán)形或矩形), 同時(shí)當(dāng)排列角度及安裝位置或距離不一樣時(shí), LED 所交錯(cuò)出來(lái)的光源強(qiáng)度及位置也會(huì)有所不同。對(duì)于非接觸式測(cè)量來(lái)說(shuō),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(gè)重要考量。 一個(gè)典型的測(cè)量系統(tǒng)是:采用丹麥JAI公司百萬(wàn)像素級(jí)的CV-A1工業(yè)CCD相機(jī)、日本Computar 公司的25mm焦距鏡頭、加拿大DALSA 公司的IPD智能視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng) 具體產(chǎn)品參數(shù)如下: CV-A1 相機(jī):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(shù)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(chǎn)的IPD智能視覺(jué)系統(tǒng),可同時(shí)接6 部黑白相機(jī)或者2 部RGB 彩色相機(jī)
檢測(cè)界面
如上圖,通過(guò)DALSA IPD視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)中的Sherlock軟件完善的算法我們能精確找出各個(gè)引腳的端面輪廓,并進(jìn)行頂點(diǎn)截取,篩選,位置排序等操作。對(duì)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(duì)基準(zhǔn)線和基本面進(jìn)行確定,這樣就能準(zhǔn)確判斷各個(gè)引腳是否共面。對(duì)于高速生產(chǎn)線的檢測(cè),離線校驗(yàn)審核或機(jī)器人導(dǎo)航抓取等應(yīng)用,定位工具是機(jī)器視覺(jué)成功的關(guān)鍵。定位工具,定位器或模塊匹配能識(shí)別和確定零件準(zhǔn)確的位置和方向,結(jié)果可以被直接傳輸?shù)桨徇\(yùn)物體的設(shè)備或用來(lái)定位其它的檢測(cè)工具。我們統(tǒng)稱該物體運(yùn)動(dòng)定位為標(biāo)記定位。Sherlock軟件帶有強(qiáng)大的定位搜索引擎,其帶有數(shù)十種完善的預(yù)處理功能,對(duì)于工位上存在偏轉(zhuǎn)、缺陷的IC同樣能準(zhǔn)確定位和測(cè)量。 在控制系統(tǒng)中,首先根據(jù)IC生產(chǎn)線速度和期望目標(biāo),基于電機(jī)編碼器反饋信息,啟動(dòng)機(jī)械傳送裝置水平方向運(yùn)動(dòng)控制器,實(shí)現(xiàn)粗控制;然后,在此基礎(chǔ)之上,利用CCD 相機(jī)對(duì)IC的成像信息作為反饋信息,最終實(shí)現(xiàn)精確控制。在精確測(cè)量時(shí),為保證成像質(zhì)量,通過(guò)伺服電機(jī)對(duì)相機(jī)高度的控制和圖象處理軟件對(duì)聚焦的信息反饋實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)焦距的功能。 3、系統(tǒng)性能: 可檢測(cè)內(nèi)容:IC引腳共面度、正位度;IC上面字符;引腳沾錫過(guò)多等表面缺陷; 檢測(cè)精度為0.003mm; 檢測(cè)速度可以達(dá)到2-3個(gè)每秒。 設(shè)備圖片:
4、應(yīng)用前景 本套系統(tǒng)是機(jī)器視覺(jué)取代人工檢測(cè)的典型案例。人工檢測(cè)引腳共面度時(shí)由于引腳很小,導(dǎo)致人眼非常容易疲勞,從而影響生產(chǎn)效率。本系統(tǒng)精度高,檢測(cè)速度快,可取代多名熟練工。機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用在各種產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)制造及品質(zhì)檢測(cè)已是行之有年, 利用機(jī)械視覺(jué)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可以提升檢測(cè)精度和加速生產(chǎn)速度,因此逐漸變成許多生產(chǎn)檢測(cè)設(shè)備必備的一環(huán)。

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