Через дуже малий розмір компонентів виробники AOI шукають оптимальний компроміс між швидкістю машини та роздільною здатністю камери.
Системи AOI старого покоління не змогли вирішити проблеми надзвичайно малого розміру компонентів 01005. Щоб подолати попередні обмеження AOI та точно визначити місцезнаходження таких малих компонентів і виявити будь-які дефекти, виробникам довелося впроваджувати інновації та додавати нові функції.
Збільшення проти швидкості
Як правило, перевірка компонентів 01005 вимагає від системи AOI вищої роздільної здатності. З іншого боку, конкурентний характер ринку монтажу електроніки вимагає підтримки низьких витрат і високої швидкості лінії, що вимагає високошвидкісних машин AOI, які не можуть перешкоджати процесу. Однак ці дві вимоги є суперечливими та створюють дилему для виробників AOI.
Багато виробників використовують найсучасніші детектори зображень із рідним розміром пікселя близько 7 мікрон. Розмір пікселя, що переглядається, на рівні друкованої плати визначається збільшенням обраної лінзи об’єктива. Для даного детектора менший розмір пікселя призводить до меншого FOV (поля зору), що, у свою чергу, призводить до довшого часу перевірки.
Іншими словами, досягнення більшого збільшення зазвичай відбувається за рахунок продуктивності машини. Якщо зменшити розмір пікселів, щоб забезпечити більш точний огляд компонентів 01005, користувач може очікувати зниження швидкості машини через менше поле зору.
Крім того, зменшення розміру пікселя зменшує кількість світла, доступного для кожного пікселя, що призводить до погіршення якості зображення. Для великих компонентів не потрібна підвищена роздільна здатність пікселів, тому час перевірки та якість зображення не потребують компромісів.
Виробники AOI застосували різні методи для вирішення цієї дилеми, але кожен з них має деякі недоліки.
- Деякі постачальники дозволяють модифікувати/масштабувати розмір пікселя. Цей підхід може вимагати, щоб розмір пікселя залишався постійним протягом усього процесу перевірки, вимагаючи втручання для зміни розміру пікселя після зупинки машини. Це громіздке рішення, і будь-які зміни роздільної здатності будуть глобальними, тобто впливатимуть на всі компоненти, великі та малі.
- Інші постачальники пішли далі, дозволивши змінювати розмір пікселя під час перевірки. Це рішення є перевагою перед попереднім методом, оскільки розмір пікселя можна змінювати залежно від розміру компонента навіть у межах однієї панелі. Однак це негативно впливає на тривалість циклу, особливо коли маленькі компоненти, такі як 01005, розкидані на платі. Крім того, ця форма масштабування пікселів часто покладається на механічну систему перемикання, яка може погіршити повторюваність системи.
- Деякі виробники використовують комбінацію кількох камер із різним збільшенням або розміром пікселів. Їх можна запрограмувати на використання певної роздільної здатності для певних компонентів під час однієї перевірки. Переваги та недоліки рішення такі ж: негативний вплив на час перевірки буде зменшено, але ступінь, до якої він буде зменшений, залежить від розташування компонентів на панелі. Знову ж таки, перемикання між кількома оптичними шляхами може негативно вплинути на точність і повторюваність.
- Нарешті, четвертий варіант – використання багатомегапіксельної камери. Це одна камера, яка підтримує постійне поле зору, але дозволяє вибирати роздільну здатність. Режим високої роздільної здатності використовує всі пікселі, тоді як режим низької роздільної здатності використовує менше пікселів у тому самому куті огляду. Хоча час обробки в режимі низької роздільної здатності значно скорочується, це все одно не вирішує основної проблеми: перевірка відбувається повільніше через високу роздільну здатність, яку вимагає 01005, що обмежує поле зору.
Загальною рисою всіх описаних систем є те, що вони збільшують вартість і складність обладнання.
Надвисока роздільна здатність
Зараз поширюється новий підхід, заснований на перевірених технологіях, який не передбачає впровадження нового дорогого обладнання чи підвищення складності системи. Завдяки новій технології можна підтримувати велике поле зору, а кількість світла, яке отримує кожен піксель, не зменшується. У цьому поширеному методі використовується технологія надвисокої роздільної здатності, яка об’єднує декілька зображень із нижчою роздільною здатністю в одне зображення з вищою роздільною здатністю. Зображення з вищою роздільною здатністю можна використати для кращого визначення наявності чи відсутності компонента 01005, визначення його розташування та створення чіткішої та зручнішої картини будь-яких потенційних проблем.
Надвисока роздільна здатність – це не просто маркетинговий жаргон. Це математичний термін, який використовувався протягом 20 років, а перша стаття на цю тему була опублікована в 1984 році. Раніше надвисока роздільна здатність використовувалася в супутникових знімках, відеоспостереженні, мікроскопії, медичній комп’ютерній томографії та відеореконструкції. Його використання в автоматичній перевірці компонентів є відносно новим рішенням.
Багатокадрова надвисока роздільна здатність, яка забезпечує більше переваг, ніж однокадровий варіант, використовує субпіксельний зсув між кількома зображеннями з однаковим полем зору. На практиці два зображення можна об’єднати математично, щоб створити піксель, який становить половину довжини та ширини (тобто одну чверть площі) розміру пікселя вихідного зображення.
Хоча вся концепція здається простою, вона математично складна. Знімається початкове зображення, а потім після переміщення камери та об’єктива на відому відстань, що становить частки пікселя, робиться ще одне зображення. Це надає більше інформації про область, що досліджується, ніж одне зображення з такою самою роздільною здатністю. Потім два (чи більше) зображення можна інтерполювати в сітку високої роздільної здатності. Якби рука камери була переміщена на довжину, кратну довжині пікселя між кожним зображенням, нова інформація не була б отримана.
AOI, природно, підходить для техніки надвисокої роздільної здатності з двох основних причин. Перш за все, ми маємо можливість контролювати зображення, що досліджується: лінза може залишатися нерухомою, освітлення може подвоїтися, а будь-які зміни в середовищі або оптичному шляху настільки незначні, що вони не мають значення. По-друге, можливість точно контролювати положення камери є невід’ємною частиною конструкції машини. Розташування системи захоплення зображення з субпіксельною точністю має бути можливим у будь-якій авторитетній системі AOI.
Малюнок 1. Конденсатор 01005 у стандартній чіткості та надвисокій роздільній здатності (з відповідною піксельною сіткою для порівняння).
Переваги надвисокої роздільної здатності не тільки теоретичні, але й підтверджені тестами. Тести ANOVA GRR, проведені на компонентах 01005, показали щонайменше 38% покращення продуктивності порівняно з тими самими тестами, проведеними без надвисокої роздільної здатності. Деякі значення GRR покращилися до 65%.
Підвищена роздільна здатність, досягнута завдяки використанню надвисокої роздільної здатності, не обов’язково передбачає додатковий фінансовий тягар, але, як і більшість альтернатив, передбачає деяке збільшення часу перевірки. Оскільки ця техніка об’єднує кілька зображень для створення одного кадру з високою роздільною здатністю, необхідно зняти більше зображень, ніж було б потрібно. Проте було розроблено заходи для мінімізації впливу надвисокої роздільності на час перевірки після її впровадження. По-перше, можна використовувати швидші пристрої захоплення зображення (камери, засоби захоплення кадрів тощо), але найбільш рентабельним засобом є інтелектуальне використання програмного забезпечення. Завдяки вибірковому використанню надвисокої роздільності, тобто лише там, де це явно необхідно, негативний вплив на час перевірки обмежено до мінімуму.
Поєднуючи надвисоку роздільну здатність з іншими технологіями, ви можете максимізувати використання піксельної інформації. Субпіксельна функція не збільшує суттєво час циклу, але використовує розширені алгоритми для визначення розташування ліній, країв і точок із субпіксельною точністю. Ці методи можна використовувати для більш точного визначення положення компонентів, а також для більш точного огляду паяних з’єднань.
Під час пошуку краю або області контрасту субпіксельний алгоритм перевіряє рівні сірого сусідніх пікселів і інтерполює фактичне розташування краю до частки пікселя. Завдяки мінімальному впливу субпіксельних обчислень на час перевірки їх можна застосовувати до всіх компонентів усієї системи, не побоюючись, що система AOI стане вузьким місцем на виробничій лінії.
Малюнок 2. Грань резистора, визначена з субпіксельною точністю при надвисокій роздільній здатності.
Завдяки одночасному використанню технологій надвисокої роздільної здатності та субпікселя пристрої з розміром оптичного пікселя 26 мікрон можуть виконувати перевірки з точністю, подібною до камери з розміром пікселя 3 або 4 мікрони. Такого рівня точності можна досягти без зменшення поля зору, впровадження дорогого нового обладнання, зменшення кількості світла, доступного для датчика, і без надмірно збільшеного часу перевірки.
За матеріалами сайту https://tek.info.pl
Лайкнуть
Твитнуть