矢量成像技術(shù)在PCB板裝配過(guò)程中的作用

隨著(zhù)目前線(xiàn)路板密度不斷增高以及封裝不斷縮小，過(guò)去的檢測方法已不能滿(mǎn)足高速生產(chǎn)的要求，一種新的矢量檢測法應運而生。在PCB裝配過(guò)程中采用矢量成像技術(shù)來(lái)識別和放置組件，可以提高檢測的精密度、速度和可靠性。

PCB裝配生產(chǎn)在線(xiàn)的每臺設備其性能都因需求而異，生產(chǎn)廠(chǎng)商對產(chǎn)量的要求加上線(xiàn)路板上更高的密度、更復雜的排板技術(shù)及更小的組件等等，都給錫膏涂覆、組件貼放、回流焊以及對這些過(guò)程進(jìn)行檢測帶來(lái)了極大的困難。

產(chǎn)量提高和封裝減小增加了檢測難度，使得現在的檢測和分析方法已跟不上業(yè)界發(fā)展的需求。過(guò)去幾年?人們開(kāi)發(fā)出多種不同類(lèi)型的方法對印刷電路板裝配進(jìn)行檢測，如X射線(xiàn)檢測、激光掃描、自動(dòng)光學(xué)檢測(AOI)及X射線(xiàn)/AOI混合檢測等，這些方法中只有AOI具有在線(xiàn)檢測能力，而其它方法只能在較小范圍內使用，如激光掃描用于錫膏檢測，二維或三維X射線(xiàn)則用于檢測面數組器件內的錫球互聯(lián)情況。

自動(dòng)光學(xué)檢測的基本原理是使用軟件工具使作業(yè)人員找到并確定組件的位置，可檢測出有引腳器件、芯片級封裝(CSP)及球柵數組(BGA)封裝器件等。傳統AOI依靠對像素網(wǎng)格值進(jìn)行分析來(lái)確認線(xiàn)路板上組件的位置，這種方法又稱(chēng)為灰度相關(guān)法，它將組件灰度模型或參考圖與板上實(shí)際組件相比較，一旦選準要搜索的模型，圖像處理系統就藉由計算像素數目找尋一個(gè)與之精確匹配的組件，如果找到了，組件的位置也就知道了。由于系統不斷會(huì )檢測到一些新組件，因此為適應這些新的組件形狀參考圖形可能經(jīng)常發(fā)生變化。

當組件相對參考模型旋轉了一個(gè)角度或者大小不太一致時(shí)，像素網(wǎng)格分析方法就會(huì )出問(wèn)題。同樣，產(chǎn)品的顏色、光照及背景情況也很重要，如果變化很大，可能很難或者根本就找不到相匹配的模型。

矢量成像技術(shù)

矢量成像技術(shù)采用合成圖像作為示教參考模型，以確保不產(chǎn)生錯誤。矢量成像不需要像素分析，它靠的是定義組件形狀的交點(diǎn)矢量，矢量由方向和傾斜度確定，在矢量成像技術(shù)?一個(gè)正方形相當于四條線(xiàn)段，一個(gè)足球則相當于兩個(gè)弧形。

矢量成像技術(shù)采用窗口操作系統，使用一種高分辨率數字相機，系統采用統計過(guò)程控制(SPC)軟件和一個(gè)根據線(xiàn)路板上所裝配并需要進(jìn)行檢查測量分析組件所作的綜合組件圖形庫，它能將Gerber、CAD或ASCII/Centrid數據轉換成機器代碼。

為得到最佳對比度和成像清晰度，需要用到幾種光源，檢查時(shí)由程序來(lái)選擇光源、顏色組合和光強，以達到最佳視覺(jué)效果。為了確保識別的正確性，組件的高度必須小于8mm(從PCB板表面到組件頂端)。

由于矢量成像技術(shù)用到的是幾何信息，所以組件是否旋轉、得到的圖形與參考模型大小是否一致都沒(méi)有影響，而且也和產(chǎn)品顏色、光照和背景等的變化無(wú)關(guān)。矢量成像檢查分三部進(jìn)行：
1.矢量成像系統在組件影像圖上找出主要特征并將其分離出來(lái)(圖1)，然后對這些顯著(zhù)特征進(jìn)行測量，包括形狀、尺寸、角度、弧度和明暗度等；
2.檢查合成圖像和被測組件圖像主要特征的空間關(guān)系；
3.最后，不論組件旋轉角度、大小或相對其背景的總體外觀(guān)如何，它在線(xiàn)路板上的x、y和θ值都可藉由計算確定下來(lái)。

和其它檢測方法不同，矢量成像技術(shù)只要創(chuàng )建了參考模型，就能適應線(xiàn)路板上的每一個(gè)組件，而不管其形狀、大小和方向。當把組件模型從一臺視像檢查設備轉移到另一臺光學(xué)系統不同的設備上時(shí)，所得到的圖像大小會(huì )發(fā)生改變，但此時(shí)系統能自動(dòng)對變化進(jìn)行處理。
此外，矢量成像技術(shù)還能適應組件外觀(guān)變化(圖2)、組件上附加的其它特性或由于重迭造成某個(gè)組件部份被隱藏遮擋，傳統的像素網(wǎng)格系統一般無(wú)法分析出被遮擋組件的位置。