浅谈贴片机视觉系统

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欢迎访问e展厅 展厅 3 电子工业设备展厅 电路板生产设备, 分板机, 贴片机, 波峰焊, 回流焊, ... 随着电子设备对小型，轻型，薄型和可靠性的需求，促使各种新型器件特别是细微间距器件得到迅速发展，被越来越多的用在各类电子设备上，于是对SMT中的关键设备————贴片机的贴片精度提出了更高的要求。本文从应用角度对FUJI（主要是IP3和CP6）和SIEMENS（S80F）贴片机的视觉系统进行了详细对比。 1、机器视觉系统的原理 贴片机视觉系统是以计算机为主体的图象观察，识别和分析系统。它主要采用摄象机为计算机感觉的传感部件，或称探测部件。摄象机感觉到在给定视内目的物的光强度分布，然后将其转换成模拟电信号，再通过A/D转换器被数字化成离散的数值，这些数值表示视野内给定的平均光强度，这样得到的数字影象被规则的空间网格覆盖，每个网格叫做一个像元。显然，在像元阵列中目的物影象占据一定的网格数。计算机对包含目的物数字图象的像元阵列进行处理，将图象特征与事先输入计算机的参考图象进行比较和分析判断，根据其计算结果计算机向执行机构发生指令。 在机器视觉系统中灰度分辨率。灰度值法是用图象多级亮度来表示分辨的大小，灰度分辨率规定在多大的离散值是机器给定的测量光强度，需要处理的光强越小，灰度分辨率就越高。 2、视觉系统的构成 贴片机视觉系统由视觉硬件和软件组成。硬件一般由影象探测，影象存储和处理以及影象显示3部分组成。 摄象机是视觉系统的传感部件，用于贴片机的视觉采用固态摄象机，CCD摄象机。固态摄象机的主要部分是一块集成电路，集成电路芯片上制作有许多细小光敏元件组成的CCD阵列，每个光敏元件输出的电信号与被观察目标上相应反射光强度成反比，这一电信号作为一像元的灰度被记录下来。象元件坐标决定了该点在图象中的位置。 摄象机获取大量信息有微处理机处理。处理结果由工业电视显示。摄象机与微处理机，微处理机与执行机构及显示器之间有通讯电缆连接，一般采用RS232串行通讯接口。 3、视觉系统的精度 影响视觉系统精度的主要因素是摄象机的像元数和光学放大倍数。摄象机的像元数越多，精度就越高;图象的放大倍数越高，精度就越高。因为图象的光学放大倍数越大，对于给定面积的象元数就越多，所以精度就越高。在FUJI的IP3上，在贴脚宽0。15MM的器件时就采用了精密的需要。不过，放大倍数过大，寻找器件更加困难，容易丢件，降低了帖装率。所以要根据实际需要选择合适的光学放大倍数。 4、FUJI和SIEMENS视觉系统的比较 1、PCB的精确定位 FUJI的IP和CP均有一个专用的MARK CAMERA，用来获取PCB上的标是点位置，大小和形状，读取中心位置。在PCB进行定位时，PCB上需要至少2个表示点（基于X，Y TABLE水平的状态下）依次围绕每个表示点中心，在一定范围内搜索，如未发现目标，就扩大搜索范围（程序中可设定）。确定表示点位置后，与程序中的坐标比较，判断的出偏差，具体反映在X，Y，Q3个值只能感，然后来修正贴装坐标，SIEMENS也大致相同。 2、器件检测和定心 FUJI使用一大一小2个摄象机进行不同元件的识别和对中，同时执行检测功能。对于不同的器件使用不同的照射方式，J型脚（PLCC，SOJ，BGA）采用前灯（FRONTLIGHT）照射方式，其他采用后灯方式。帖装头上的吸嘴在有程序指定FEEDER位置吸取器件，吸取要尽量在器件的中心点上，特别是对于PLCC84等较大的器件，这一点很必要，否则在图象处理时，常常通不过。吸取到了一确定位置上，获取元器件的形状图象后，通过特殊的算法（因器件而已）获取边缘数据，得出中心位置，与程序内的数据比较，得出X，Y。Q的偏差值，给去校正数据的同时，执行如下各项检测功能:实际器件与PART DATA所描述的器件有否偏差9（封装:包括引脚树，引脚位置，引脚长度，外型大小），引脚有无歪曲，引脚的共面性，以及极性检测等。 贴片机在执行检测功能时，将被检测器件的各项特征与存储的封装器件进行比较，如果同不过检测，则可能器件封装出错，或者料上错，或者器件有缺陷，系统就会令贴装头将器件送入抛料盒。 FUJI提供了工业CRT显示器可观察器件的图象通过机器上的现场控制台，可手动操作，获取真实器件的图象，有多种方式可检查器件程序内的封装和实际的差别，CRT能提示哪里出错了（BUG），在出错时屏幕还提供了错误代码，方便于分析产生错误的原因，并提供修改的建议。在视觉软件中，对不同的器件有不同的VISION TYPE，这就是不同的图象处理算法，对不同器件的引脚有不同的灰度解决方案，对引脚有不同的照射顺序，可对引脚树进行验证，对于有极性的器件还可进行极性检测，体现了贴篇机的适应性大小。 SIEMENS80F4也是属于多功能机，她有2组贴片头，分别是旋转头和IC头，前者有12个贴片头组成，最大可以贴装PLCC44，而IC头可以贴装到55MM855MM的器件。SIEMENS有3个CAMERA，分别是PCB，COMPONENT和IC，PCB主要是用来对照机器上的标志点和PCB上的标志点的。COMPONENT位于旋转头的上方，用来对小器件进行光学对中，调整贴片位置，而IC则主要是对大器件进行光学对中。 SIEMENS有3种主要的照相方式，分别是放块器件（比如一般的CHIP元件）SO器件，BGA。在对CHIP元件进行光学对中时，只有平行光，只对器件的边缘进行确认，从而找到器件的中心，算出贴片机需要调整的误差。而队SO类器件进行光学对中的同时，还要对各个管脚的相对位置进行检测，每一个焊球进行检测，位置和焊球的亮度都是检测内容。SIEMENS叫FUJI在对PLCC进行图象处理有明显的优势，主要原因是FUJI的光源是平行光，对于J型管脚的处理结果就是一样，只对J型管脚的最下端有反射。相比较而言，SIEMENS的光源有侧光，对J型管脚的斜面也有反射图象，能对PLCC进行比较全面的光学检测。SIEMENS在贴装PLCC上也有优势，而且侧光在对BGA进行光学检测时也起着重要的作用。 5、结语 在对FUJI和SIEMENS的视觉系统的比较中，我们更深的认识了贴片机的图象处理技术，可以看出，高精度贴片机综合了计算机，光，电子，自动控制等多种现代高科技技术，随着这些技术日新月异的发展，贴片机会向着更高速，更高精度，更强功能的方向发展。把使用贴片机的心得撰成此文，希望与从事SMT贴片工作的同仁更多的互相交流，达到互相提高的目的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (2/25/2008)