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貼片機視覺對中系統講解

   視覺系統在成功的貼裝設備中扮演著一個重要的角色。高度精確的光學裝置、靈活的照明和高解析度的攝像機集成出最佳的電路和器件的圖像，所以通過現代化的算法能夠獲得至關重要的需要修正電路板、元器件和供料裝置變化的反饋。通過采用先進的視覺技術裝置，可以達到較高水平的貼裝速率。降低拾取中所發生的缺陷，從而有利于提高整條生產線上的生產量，增加經濟效益。
視覺系統一般分為俯視、仰視、頭部或激光對齊，視位置或攝像機的類型而定。

   （1）俯視攝像機安裝在貼片頭上，用來在電路板上搜尋目標（稱作基準），以便在貼裝前將電路板置于正確位置。

   （2）仰視攝像機用于在固定位置檢測元件，一般采用CCD技術，在安裝之前，元件必須移過攝像機上方，以便做視覺對中處理。粗看起來，好象有些耗時。但是，由于貼片頭必須移至送料器收集元件，如果攝像機安裝在拾取位置（從送料處）和安裝位置（板上）之間，視像的獲取和處理便可在安裝頭移動的過程中同時進行，從而縮短貼裝時間。

   目前的CCD硬件性能都具備相當的水平。在CCD硬件開發方面前些時候開發了“背光”（Back-Lighting）及“前光”（Front-Lighting）技術，以及可編程的照明控制，以更好應付各種不同元件貼裝需要。例如阻容類等簡單元件從后面照明，視覺系統僅識別本體輪廓就可可靠對中。相反，QFP等密引腳元件最好是前光照明，將完整的分布在包裝體四周的引腳顯示出來以便視覺系統可靠識別對中。有些bga在元件底面有可見的走線，可能混淆視覺系統，這些元件要求側面照明系統。它將從側面照明錫球，而不是底面的走線，因此視覺系統可檢查錫球分布，正確地識別元件。
      
   （3）頭部攝像機直接安裝在貼片頭上，一般采用line-sensor技術，在拾取元件移到指定位置的過程中完成對元件的檢測，這種技術又稱為“飛行對中技術”，它可以大幅度提高貼裝效率。該系統由兩個模塊組成：一個模塊是由光源與鏡頭組成的光源模塊。光源采用LED發光二極管與散射透鏡，光源透鏡組成光源模塊。另一個模塊為接受模塊，采用Line CCD及一組光學鏡頭組成接受模塊。此兩個模塊分別裝在貼片頭主軸的兩邊，與主軸及其它組件組成貼片頭，貼片機有幾個貼片頭，就會有相應的幾套系統。

   （4）激光對齊是指從光源產生一適中的光束，照射在元件上，來測量元件投射的影響。這種方法可以測量元件的尺寸、形狀以及吸嘴中心軸的偏差。這種方法快速，因為不要求從攝像機上方走過。但其主要缺陷是不能對引腳和密腳元件作引腳檢查，對片狀元件則是一個好選擇。90年代激光對位技術推出時只能處理7´7mm的元件，目前安必昂公司推出的第二代激光對位系統處理元件尺寸增至18´18mm，激光技術可識別更多的形狀，精度也有顯著提高。

   為了滿足以后可靠貼裝元件的需求，視覺系統應滿足以下需求：

   （1）可靠確定PCB基準標記位置的能力
由于 PCB 基準標記的可靠定位是任何 SMD 貼放對位的第一步，視覺系統必須可以識別不同的基準，即使在基準外觀并不理想的狀況下。例如，來自制造工藝的氧化、鍍錫和波峰焊料導致的各種變化，可能造成鏡面反射和表面不一致，它們會極大地改變標記的外觀?？赡苡绊懟鶞释庥^的其它因素包括電路板變形、焊料堆積過多、電路板顏色改變等等。具有容忍這些狀況的視覺系統可以幫助使用者提高對位成功率，減少操作者的干預。

   （2）識別非標準器件能力
機器視覺系統應該能夠可靠地識別各類非標準器件的外形，不論它們的形狀如何少見?，F有的貼片對位軟件，帶有內置的幾何圖案尋找工具，這些工具能“學習”器件的幾何屬性，即使它形狀怪異，系統也能夠識別器件。

   （3）可靠避開吸嘴的能力
SMD元件貼裝一般使用前光照明或背光照明，或兩者都用。背光照明用于產生器件的背影，顯現的圖像類似于二進制圖像，使視覺系統更容易識別器件，在識別片式阻容類等簡單器件時通常采用這類照明。但背光也會給視覺系統帶來難題：拾取器件的吸嘴的背影經常會從器件后面突出來，或部分遮蔽芯片（如圖10）。盡管正面照明技術可以防止這種現象，但吸嘴本身的像素灰度值可能會使視覺系統無法可靠地區分吸嘴和器件。選擇能夠識別器件和拾取器件的吸嘴之間形狀差別的視覺系統，這樣的系統能容忍吸嘴的部分遮蔽，因此將提高器件對中精度，防止由于視覺錯誤而使器件被誤放。

   （4）識別密間距器件和白色陶瓷表面器件的能力
為了精確地識別bga、倒裝芯片或CSP等各種器件，并檢查引腳偏差，視覺系統必須能夠準確定位每一個元件。視覺系統還應該可靠地識別白色陶瓷表面器件，它的低對比度反射性質會使傳統的視覺技術失去作用。這些功能應該得到核實，測試軟件應該能區分各個物體。

   （5）具有自動化編程能力
針對非常特殊的元件，新型視覺軟件工具應該具有自動“學習”的能力，用戶不必把參數人工輸入到系統中，從頭創建器件描述，他們只需把器件拿到視覺攝像機前照張相就可以了，系統將自動地產生類似 CAD 的綜合描述。這項技術可以提高器件描述精度，并減少很多操作者的錯誤，加快元件庫的創建速度，尤其是在頻繁引入新型器件或使用形狀獨特器件的情況下，從而提升生產效率。

   （6）支持多種類型的攝像機
以前處理圖像的時間一直要比獲取它們的時間長，但 CPU 技術的新發展加速了圖像處理速度，圖像獲取速度反而可能成為限制因素。為了提高系統處理效率，要把獲取圖像的時間降到最低程度，視覺系統應該能夠支持多種先進的行掃描、高分辨率（1024×1024 像素）、高速的數字式攝像機。

   在評估面向 SMD 貼放對中的貼片機視覺系統時應充分考慮上述幾個因素，確保您所選擇的系統具有高度的靈活性，能夠輕松處理新的元件類型和來自不同制造商的不同器件，使用戶的工作變得更為簡單。