電子代工製造廠通過(guò)自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)進(jìn)行影像擷取，實(shí)現(xiàn)PCBA電路板組裝的即時(shí)檢測(cè)，並標(biāo)示出瑕疵，淘汰不合格的電路板，有效提升檢測(cè)效率。

PCBA電路板組裝依據(jù)元件尺寸、電路特性及線路設(shè)計(jì)，將各種電阻、電容、晶體管、連接器等多種元件焊接在電路板上。除了要求組裝位置正確以外，各種元件在外觀上的瑕疵、歪斜、 缺件、編號(hào)、尺寸、安裝方向等因素，都必須經(jīng)過(guò)正確性檢查後 ，才能保證生產(chǎn)出來(lái)的電子產(chǎn)品能夠正常穩(wěn)定使用。比如常見(jiàn)的 SSD 固態(tài)硬碟、SD記憶卡，傳統(tǒng)產(chǎn)線多採(cǎi)用人工檢測(cè)方式，面對(duì)市場(chǎng)的大量需求，產(chǎn)品製造後的品質(zhì)檢測(cè)往往需要耗費(fèi)大量人力，而且檢測(cè)品質(zhì)還會(huì)受到人工疲勞的影響。因此，引入自動(dòng)化檢測(cè)方案是大勢(shì)所趨。

某電子代工製造廠開(kāi)發(fā)出了自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)The Imaging Source（TIS）兆鎂新DFK AFU420-L62 自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)拍攝影像，然後經(jīng)過(guò)視覺(jué)軟體（使用Euresys Open eVision編寫(xiě)）處理，實(shí)現(xiàn)了PCBA電路板組裝的即時(shí)檢測(cè)，標(biāo)註出瑕疵。

聚焦鎖定檢測(cè)元件 加速檢測(cè)流程

在PCBA電路板組裝生產(chǎn)線流程中，電路板成品經(jīng)過(guò)表面貼裝技術(shù)（SMT）進(jìn)行焊錫作業(yè)，以完成電子元器件的組裝。每完成一個(gè)環(huán)節(jié)的組裝後，需要對(duì)組裝後的PCB板進(jìn)行成品自動(dòng)檢測(cè)；檢測(cè)合格的組裝板進(jìn)入下一階段的組裝，不合格的組裝板則會(huì)自動(dòng)淘汰。

針對(duì)各種大小不同、且高低起伏的電路板元件，TIS 自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)內(nèi)建對(duì)焦系統(tǒng)，能自動(dòng)拉近拉遠(yuǎn)，儘管工作距離變化，通過(guò)一鍵式驅(qū)動(dòng)軟體即可自動(dòng)對(duì)焦，高達(dá)110fps的幀率以及感興趣區(qū)域（ROI），能迅速鎖定及捕捉元件影像。高敏感度的CMOS影像感測(cè)器以及42MP的高解析度，更能提供出色的影像品質(zhì)。相機(jī)輕巧的外觀尺寸，使它更適合內(nèi)建於各種有空間限制的環(huán)境中。

這家製造廠在檢測(cè)產(chǎn)線中安裝數(shù)十臺(tái)TIS的自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)來(lái)擷取影像，然後經(jīng)過(guò)軟體處理後，自動(dòng)對(duì)外觀瑕疵、缺件、歪斜、型號(hào)、方向正確性等資訊進(jìn)行辨識(shí)。

圖1 : 電子代工廠使用TIS DFK AFU420-L62 自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)進(jìn)行電路板檢測(cè)。 （source：The Imaging Source）

辨識(shí)檢測(cè)範(fàn)疇

一、檢測(cè)尺寸是否合格

代工廠生產(chǎn)的電路板，尺寸大小不一；而其中一個(gè)檢測(cè)專案是檢測(cè)電路板的尺寸是否合格。使用智慧訓(xùn)練方式，輸入不同尺寸的元樣板，訓(xùn)練系統(tǒng)辨識(shí)；在檢測(cè)過(guò)程中，再將辨識(shí)到的不同板子進(jìn)行分類分揀。TIS自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)幀率可達(dá)每秒110張，快速擷取每個(gè)經(jīng)過(guò)相機(jī)的板子，檢測(cè)效率較人工檢測(cè)增加數(shù)倍。

二、檢測(cè)型號(hào)正確與否

每一塊電路板都會(huì)打上型號(hào)。在檢測(cè)瑕疵的過(guò)程中，可通過(guò)高敏感度的CMOS自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)，快速檢測(cè)電路板上的型號(hào)字元，擷取影像，接著由後端視覺(jué)系統(tǒng)通過(guò)字元辨識(shí)的方式， 來(lái)檢查電路板上打的型號(hào)是否正確，大幅改善人工檢測(cè)時(shí)因人眼疲乏而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

三、檢測(cè)外觀瑕疵

1.檢測(cè)金手指損傷

PCB板上的金手指介面，可以提高記憶體裝置的插拔使用次數(shù)，以確保機(jī)器能穩(wěn)定運(yùn)作。金手指實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定且出色的運(yùn)作效能、耐用度以及可靠性，能解決工業(yè)應(yīng)用中面臨的各種挑戰(zhàn)，如長(zhǎng)時(shí)間不間斷運(yùn)作、檢測(cè)環(huán)境污染、濕度及溫度的變化、灰塵、化學(xué)腐蝕，以及其他危害和內(nèi)部干擾。

金手指也是PCB檢測(cè)中很重要的一個(gè)專案，通常的檢測(cè)專案為是否刮傷或缺漏。通過(guò)在生產(chǎn)線上安裝數(shù)臺(tái)相機(jī)，分別從不同角度高速擷取電路板影像，高解析度（42MP）相機(jī)結(jié)合後端機(jī)器視覺(jué)軟體，能清楚地辨識(shí)PCB板上的金手指是否有嚴(yán)重的刮痕或缺漏。

2.檢測(cè)是否有缺件或焊料破損

電容與電阻是PCB上最為常見(jiàn)的電子元件，一個(gè)電路板中通常會(huì)有數(shù)個(gè)或數(shù)十個(gè)電容和電阻。電路板檢測(cè)生產(chǎn)線其實(shí)空間不大，維持精確的工作距離實(shí)在不容易，尺寸精巧的TIS自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)能輕鬆的內(nèi)建於產(chǎn)線上各個(gè)方位，空間不受限，而自動(dòng)縮放功能可以精準(zhǔn)擷取快速移動(dòng)中的電路板，更能將細(xì)小的金屬焊料影像放大，然後通過(guò)軟體能很容易地測(cè)量出電子元件的尺寸，並檢測(cè)出瑕疵，減少因人工疲乏而產(chǎn)生的檢測(cè)失誤。

3.檢測(cè)孔洞缺漏

在電路板的製造過(guò)程中，通過(guò)過(guò)孔方式實(shí)現(xiàn)電路板上的元件與內(nèi)層的連接，是製造多層電路板不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。過(guò)孔的直徑尺寸非常小，在釐米量級(jí)，有些甚至不到1釐米。孔徑大小不合格或有瑕疵的孔洞會(huì)影響電路板傳輸，以及整個(gè)電子產(chǎn)品的性能，另外，孔洞之間的距離也會(huì)影響整體產(chǎn)品的性能。通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能有效放大，而且自動(dòng)測(cè)量及檢測(cè)孔洞是否有瑕疵、尺寸是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

尺寸精巧的TIS自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)能輕鬆內(nèi)建於產(chǎn)線上各個(gè)部分，空間不受限，而自動(dòng)縮放功能可以精準(zhǔn)擷取快速移動(dòng)中的電路板，可有效針對(duì)電路板上的 孔洞進(jìn)行尺寸及瑕疵檢測(cè)，也能計(jì)算孔洞距離及數(shù)量，精確分揀出不合規(guī)格的電路板。

圖2 : （左）相機(jī)截取電路板影像後，由軟體進(jìn)行（右）瑕疵檢測(cè)，左上方的紅框部分是檢測(cè)焊料缺陷，右邊的紅框部分為檢測(cè)金手指刮傷。（source：睿怡科技）

四、方向辨識(shí)

電路板上的紋路和零元件都有固定的方向性，只要有一個(gè)零元件的方向錯(cuò)誤，這塊電路板就無(wú)法作用。另外，打料過(guò)程很可能會(huì)誤將料件的方向弄錯(cuò)。通過(guò)相機(jī)擷取的影像，能清楚呈現(xiàn)細(xì)小零件的方向是否正確，TIS自動(dòng)對(duì)焦相機(jī)針對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行放大，擷取影像後傳輸至後端，通過(guò)原樣板比對(duì)電路板上的紋路及零元件是否有歪斜或方向不正確，將不符合規(guī)格的電路板分揀出來(lái)。

這項(xiàng)檢測(cè)的人工肉眼難實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致以前無(wú)法分揀出許多不合格的板子；現(xiàn)在，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能夠增加分揀效率，並且大幅提升檢測(cè)良率。

圖3 : 通過(guò)比對(duì)方式，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)能快速且清楚地辨識(shí)電路板上的元器件方向性是否正確。（左）為原樣板示意圖，（右）為為有零組件方向錯(cuò)誤的電路板示意圖。 （source：The Imaging Source；Shutterstock）

由於The Imaging Source DFK AFU420-L62快速對(duì)焦相機(jī)幾乎沒(méi)有延遲，完全不影響產(chǎn)能。該視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)幫助電路板組裝廠商降低了人工檢測(cè)的出錯(cuò)機(jī)會(huì)，節(jié)省了大量人力成本，也減少了客戶投訴。另外，消費(fèi)者也能獲得高品質(zhì)的產(chǎn)品。

**刊頭圖（source：Engineered Mechanical Systems）