HexSight檢測(cè)應(yīng)用(SMT貼片元器件引腳共面度檢測(cè)篇)

深圳市視覺(jué)龍科技有限公司 曹健 曠輝 姚強(qiáng) 丁少華
廣東工業(yè)大學(xué) 劉建群
Cao Jian Kuang Hui Yao Qiang Ding Shaohua Liu Jianqun

摘 要：介紹了HexSight在SMT貼片元器件引腳檢測(cè)方面的應(yīng)用，并分析了該檢測(cè)方案的檢測(cè)原理和可行性。在文章最后展示了對(duì)一款連接器引腳的檢測(cè)結(jié)果。
關(guān)鍵詞：照明光源 定位 采樣 連接器引腳
Abstract: The application of HexSight is introduced in SMT pins inspection. The principle and also feasibility of the inspection are analyzed. The result of inspecting a kind of chip is shown at the end of the article.
Key Words: Illumination, locate, sampling, SMT pins

1. 問(wèn)題的提出
在電子行業(yè)中，SMT貼片元器件是經(jīng)常會(huì)運(yùn)用到的零件。而這些元器件與電路連接的部位——引腳，是貼片元器件質(zhì)量檢測(cè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。因?yàn)檫@種產(chǎn)品引腳的數(shù)量多而且尺寸小，使得檢測(cè)難度較大，且引腳檢測(cè)中的接觸，往往會(huì)導(dǎo)致引腳的損壞。而機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的高精確度和非接觸式完全適合運(yùn)用到該領(lǐng)域中。
在SMT貼片元器件的檢測(cè)中，主要的問(wèn)題有三條：一、元器件引腳的平整度。二、元器件引腳的共面度。三元器件引腳的位置度。
引腳平整度不好，會(huì)導(dǎo)致在貼片的時(shí)候，元器件的引腳與PCB板不能貼和。引腳整體一致性的向上或向下的翹起。而元器件引腳的共面度或位置度不好會(huì)導(dǎo)致個(gè)別引腳不能很好的與PCB貼合。
通過(guò)分析貼片元器件引腳缺陷的規(guī)律，深圳市視覺(jué)龍科技有限公司運(yùn)用HexSight視覺(jué)軟件包，針對(duì)元器件引腳共面度檢測(cè)，制定了一套行之有效的解決方案。該方案能很理想的解決上述問(wèn)題。下面就詳細(xì)的介紹一下這個(gè)解決方案。
2.方案介紹
檢測(cè)引腳共面度問(wèn)題，很重要的也是最首要的問(wèn)題就是引腳的端面能否很清晰的成像。這里我們采用的照明方式為：白色環(huán)行LED燈從引腳側(cè)面照射。具體形式如下圖一：

圖一：光源照射示意圖

因?yàn)橄鄼C(jī)鏡頭從引腳端面的正上方拍攝，而拍攝到的圖像中不可避免的包括了引腳的拐角部分。若采用正上方同軸照明，引腳的拐角部分也會(huì)反射光，這樣會(huì)導(dǎo)致引腳端面和其他部分對(duì)比度不強(qiáng)而影響檢測(cè)結(jié)果。而如上圖的照明方式可以有效的抑制非端面部分反光，而使采集的圖像達(dá)到理想的效果。

圖二：實(shí)物拍攝圖

分析引腳缺陷的特征，不難發(fā)現(xiàn)無(wú)論是腳偏,還是缺腳，導(dǎo)致的結(jié)果只有一個(gè)：就是存在缺陷的引腳端面與其他正常引腳端面不在同一水平面或根本就不存在該引腳。如下圖所示：

共面度的好壞由引腳高度差來(lái)判定，高度差指的就是在同一顆貼片元器件上的一系列引腳中的坐標(biāo)最高邊與最低邊的坐標(biāo)值之差。通過(guò)測(cè)量每顆貼片元器件，每條引腳的兩條邊的位置，我們可以判斷產(chǎn)品的每條引腳是否超過(guò)基準(zhǔn)線，有多少條引腳超出基礎(chǔ)線，具體是哪幾條，該元器件是否符合要求。在基準(zhǔn)線的選擇方面，我們可以選擇元器件上的一個(gè)固定的特征，再由這個(gè)固定特征來(lái)訂出基準(zhǔn)線。在該解決方案的檢測(cè)樣品中，我們選擇了一條在引腳上方的黑色塑膠凹槽，由這條凹槽和產(chǎn)品的一些參數(shù)（如正規(guī)產(chǎn)品的引腳高度差）我們可以很容易的定出所需要的兩條基準(zhǔn)線。
在HexSight所提供的工具中，我們采用了如下幾個(gè)來(lái)完成上述的功能：HSAcquisitionDevice、HSLocator、HSSamplingTool、HSEdgeLocator.其中HSAcquisitionDevice用來(lái)采集圖像（HSAcquisitionDevice0）。第一個(gè)HSLocator工具(HSLocator1)用來(lái)判斷和定位由HSAcquisitionDevice采集的圖像中是否含有我們希望找到的特征，有則定位出其位置，否則就不用進(jìn)行后面的工作了。HSSamplingTool用來(lái)取樣(HSspSamplingTool)，即僅僅將我們感興趣的那部分特征從由HSAcquisitionDevice采集的圖像中提取出來(lái)。第二個(gè)HSLocator工具(HSspLocator)用來(lái)定位HSSamplingTool采樣的圖像中的特征，并為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)(因HSEdgeLocator工具的位置是基于模板的，即HSEdgeLocator工具對(duì)于不同的產(chǎn)品之所以能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)到正確的位置，實(shí)際上是根據(jù)定位到的特征的相對(duì)坐標(biāo)來(lái)確定的)。接下來(lái)的3個(gè)HSEdgeLocator工具（HSEdgeLocatorBase0、HSEdgeLocatorBase1、HSEdgeLocatorBase2）用來(lái)定位我們選取的黑色塑料凹槽，HSEdgeLocator的作用是能夠很精確的定位到邊緣的位置。用3個(gè)HSEdgeLocator的目的是分別測(cè)量黑色凹槽的3個(gè)不同位置，然后取平均值以精確定位到該凹槽的位置。后面的幾個(gè)HSEdgeLocator（HSEdgeLocator0-9）工具分別用來(lái)定位幾個(gè)引腳端面的邊緣位置。

圖三：HexSight工具管理箱

軟件DEMO如下圖所示：

圖四：軟件界面

圖五：參數(shù)設(shè)置

參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中的“標(biāo)準(zhǔn)高度差”，用來(lái)設(shè)置正常產(chǎn)品的引腳高度差，“公差”，用來(lái)設(shè)置實(shí)際檢測(cè)中超過(guò)基準(zhǔn)線多少范圍之內(nèi)算合格產(chǎn)品，“參照距離”，用來(lái)設(shè)置基準(zhǔn)線距離特征標(biāo)志的距離。運(yùn)用該方案的測(cè)量結(jié)果如下圖所示：

圖六：檢測(cè)結(jié)果（綠色表示OK的引腳，紅色表示有問(wèn)題的引腳。右邊顯示控件左下腳的提示顯示該產(chǎn)品是否OK）

圖七：檢測(cè)結(jié)果放大（綠色線段表示OK的引腳，紅色線段表示有問(wèn)題的引腳） 在圖六中可以看到在軟件界面上有兩個(gè)顯示控件，其中左邊的顯示控件用來(lái)顯示實(shí)際拍攝到的圖像，右方的顯示控件顯示檢測(cè)結(jié)果，在左邊顯示控件下方的幾個(gè)編輯控件分別用來(lái)顯示檢測(cè)到的坐標(biāo)最大的邊，和坐標(biāo)最小的邊的坐標(biāo)，以及它們的差值，即高度差）。右邊顯示控件下方的列表控件用來(lái)顯示具體的檢測(cè)結(jié)果，如,每個(gè)引腳的兩條邊的坐標(biāo)值，其高度差值等等。

結(jié)束語(yǔ)
　　
由測(cè)量結(jié)果我們可以看到，該方案基本能夠滿足貼片元器件引腳共面度檢測(cè)的要求。在實(shí)際項(xiàng)目中，相關(guān)硬件部分的加強(qiáng)可以大大增強(qiáng)圖像的質(zhì)量，提供適合的穩(wěn)定的工作環(huán)境。相信該方案是成功的，是適合應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中的。
參考文獻(xiàn)
[1]ADEPT TECHNOLOGY, INC. HexSight User Guider.
作者簡(jiǎn)介
曹 健（1981-） 男 畢業(yè)于湖北大學(xué)信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)，目前從事機(jī)器視覺(jué)軟件應(yīng)用開發(fā)工作。