1、應(yīng)用簡介

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)過程中在線檢測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)的檢測方法是通過人工檢測的，這種方法存在很多的問題：檢測效率不高；檢測結(jié)果容易受到人的主觀因素影響；檢測人員的勞動(dòng)強(qiáng)度大等。為了克服這些問題，國內(nèi)外已研制出基于伺服控制的高精度IC外觀自動(dòng)檢測系統(tǒng)。

2、系統(tǒng)組成

視覺系統(tǒng)的測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)投射測量環(huán)境一定的情況下，測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)測量精度影響很大。實(shí)驗(yàn)和相關(guān)理論推導(dǎo)表明，測量點(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)，深度方向的測量誤差最小。
2）CCD相機(jī)與光學(xué)投射器距離越遠(yuǎn)，測量誤差越小。
3）CCD相機(jī)鏡頭放大倍率越小，測量誤差越小；這也表面被測物體離攝像機(jī)越遠(yuǎn)測量誤差越大。

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、沒有奇偶行場頻接誤差，非常適合測量的應(yīng)用。相機(jī)的分辨率越高、動(dòng)態(tài)范圍越大，測量的精度就越高。清晰的圖象是視覺檢測的基本保證，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，即使通過人眼，表面瑕疵經(jīng)常很難檢測到。只有光源合適, 能夠“放大”瑕疵，視覺系統(tǒng)才會(huì)較易檢測。在有些情況下,為了能夠檢測到各種類型的瑕疵，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)出來的光源強(qiáng)度及位置也會(huì)有所不同。對(duì)于非接觸式測量來說，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)典型的測量系統(tǒng)是：采用丹麥JAI公司百萬像素級(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智能視覺檢測系統(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)

如上圖，通過DALSA IPD視覺檢測系統(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，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)備或用來定位其它的檢測工具。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。在精確測量時(shí)，為保證成像質(zhì)量，通過伺服電機(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：

可檢測內(nèi)容：IC引腳共面度、正位度；IC上面字符；引腳沾錫過多等表面缺陷；
檢測精度為0.003mm；
檢測速度可以達(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)器視覺取代人工檢測的典型案例。人工檢測引腳共面度時(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，檢測速度快，可取代多名熟練工。機(jī)器視覺應(yīng)用在各種產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)制造及品質(zhì)檢測已是行之有年, 利用機(jī)械視覺和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)可以提升檢測精度和加速生產(chǎn)速度，因此逐漸變成許多生產(chǎn)檢測設(shè)備必備的一環(huán)。