锡膏检测系统(SPI)
主要分为二维(2D)和三维(3D)检测两种。2D锡膏质量检测一般只能检测出锡膏质量缺陷中”少锡”,“多锡”,“桥连”,“污染”,而无法测出锡膏的三维厚度、体积、形状缺陷。

用于锡膏印刷质量3D检测的光学系统-机器视觉_视觉检测设备_3D视觉_缺陷检测

随着电子技术的迅速发展,电子产品的日趋复杂,贴片元器件向精细化发展,表面安装器件本身的体积越来越小,引脚和走线越来越密,使组件尺寸越来越小,锡膏的三维厚度、体积的检测也越来越重要。2D锡膏印刷质量检测并不能真实全面地评价锡膏的质量,锡膏3D测试技术产生并用于解决2D平面测试无法处理的问题(锡膏的三维厚度、体积)。锡膏3D测量技术采用激光的扫描的方法获得锡膏每个点的3D数据,这样我们可以通过成百上千条线而不是一条线来判断锡膏的印刷品质。

目前3D的SPI主流方法有两种:一种是激光三角测量法,这种这种方法是典型的线扫描方式;另一种是相位测量轮廓术,是面扫描方式。

其中激光三角法分为直射式结构和斜射式结构,直射式结构激光三角测量法原理如图2,激光器发射的光束经过待测物体表面的反射,在相机上成像。当被测物体轮廓发生变化时,使得相机中的成像位置也发生变化。由相点发生的位移,从而根据相关的关系式得到待测面的位移量x,两者之间的关系式如下:

用于锡膏印刷质量3D检测的光学系统-机器视觉_视觉检测设备_3D视觉_缺陷检测

式中,a是待测点到成像透镜中心的距离;

b是待测点的像点到成像透镜中心的距离;

θ激光束光轴和接受透镜光轴的夹角;

用于锡膏印刷质量3D检测的光学系统-机器视觉_视觉检测设备_3D视觉_缺陷检测

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斜射式激光三角测量的激光器发射光轴与待测物体表面成一定角度入射到物体表面,如图3所示。待测物体表面的位移与相点发生的位移的关系式如下式:

用于锡膏印刷质量3D检测的光学系统-机器视觉_视觉检测设备_3D视觉_缺陷检测

式中,a是待测点到成像透镜中心的距离;

b是待测点的像点到成像透镜中心的距离;

θ1 是激光束光轴和待测面法线的夹角;

θ2 是成像透镜和待测面法线的夹角。

激光三角法的优点在于信号处理简单可靠,无需复杂的条纹分析就能测得物体表面的轮廓,但问题是精度不高,也不能实现小尺寸测量,其实时性也不是很好。相移测量法虽然在相位与高度的转换过程中也使用了三角法原理,但是在相位测量上与激光三法有本质的不同,精度要比激光三角法高很多,但是同样不能完成锡膏小尺寸测量。

目前市场上高精度的锡膏3D测量产品有加拿大 Aceris-3D 公 司
的AI-835SP、美国的LASCAN公司L3000、韩国PARMI公司SPI2500和韩国 3D MASTER 300锡膏测试仪器。

用于锡膏印刷质量3D检测的光学系统-机器视觉_视觉检测设备_3D视觉_缺陷检测

国内的PCB 制板厂使用3D 锡膏测试设备还主要依靠进口,进口设备价格都很昂贵。因此,拥有自主知识产权的3D 锡膏测试设备,对于国内的PCB 制板业和IC
行业有着重大的意义。灿锐光学针对锡膏印刷质量检测中的问题,推出一款3D锡膏印刷质量检测的光学方案。

用于锡膏印刷质量3D检测的光学系统-机器视觉_视觉检测设备_3D视觉_缺陷检测

本光学方案,主要包括LED光源,LCD图形发生器,投影镜头,以及采集PCB图像的工业相机。

锡膏印刷质量检测的光学系统如图5所示的基本原理是利用LED光源发出光,通过LCD图形发生器,再通过投影镜头将结构光投影到达待测的PCB板,通过一个或者多个别的工业相机进行采集PCB的图像,进行预处理后,采用一些图像处理的算法,对图像进行分析比较判断,给出识别的结果,达到低成本,高精度的锡膏质量检测。

在锡膏印刷质量检测中,光源类型的选择与光源所处的位置对检测结果有着极其重要的影响。常见的光源有白炽灯、钠灯、LED、激光等等,然而灿锐光学的锡膏印刷质量检测的光学系统中采用高亮度,120°焦平面的LED作为光源,单色性比较好,使得获得的图像图像的前景与背景有较好的区分度,就能得到较高的识别率,降低漏检率。

深圳瑞视特科技有限公司有着多年的机器视觉行业经验,在机器视觉的应用领域上积累了丰富的经验,有着不少成功的案例和解决方案,瑞视特科技一直以来致力于机器视觉产品的生产、开发、应用以及销售,为客户提供整体机器视觉解决方案及服务,把机器视觉技术应用到智能生产中。