PCB 组装流程有复杂的对准、胶珠粘接或焊接步骤,并要确保所有小组件连接均无缺陷、正确地组装到电路板上。康耐视技术使制造商能够保证 PCB 零件和组件组装正确且功能正常。
下载电子和 OEM 行业解决方案指南对于电子连接器来说,虽然功能是关键,但外观同样重要,高级消费电子产品更是如此。小型电子连接器经常会有一些划痕、凹陷和其他表面缺陷,这些可以通过功能测试,但却会影响外观。这些缺陷的种类非常广泛,很多会很小,而且无法预测位置,使得传统机器视觉无法可靠地完成检测。
Cognex Deep Learning 可以检测甚至是最小的外观异常。缺陷探测工具使用一系列无缺陷的连接器图像进行训练。然后它即可可靠地探测和标记电子连接器上任意位置的异常,确保仅外观合格的连接器进入下一装配阶段。
激光钻孔和划线技术被用于制造各种电子硬件和组件。激光束的强度和热量输出能够在各种材料(包括金属、塑料、陶瓷、复合材料和玻璃)上钻出各种大小和直径的孔。较常见的是,在电路板组装期间使用激光钻孔在PCB 上钻出微小的“微孔”。这个过程需要钻头和木板之间精确对准,不能产生丝毫损坏,否则可能导致机器停机并降低产品成品率。根据所制造的硬件,一台机器可能需要对多个零件进行钻孔或划线,并执行多次 X-Y 位置调整。
康耐视 AlignSight 对位传感器使用业界先进的视觉技术根据靶标或边角定位 PCB。然后它会转换图像坐标(考虑旋转和偏移)以将钻孔机引导到起始位置或“基准位置”。AlignSight 传感器能够快速、自动地执行视觉运动控制标定,使钻孔机完成对准任务后无需视觉专家的干预即可进行下一步。高精度意味着设备制造商需要的支持更少、服务成本更低、且停机时间更短。传感器的单相机平台包括工业化封装的集成照明、光学元件、图像传感器和处理器,与定制产品相比更有成本竞争力。
印刷电路板 (PCB) 是各种组件、焊接、基材和印刷文本的复杂装配体。大量的组件和连接意味着可能出现的缺陷也会有很多种,但其复杂性和密度却会给视觉检测增加困难。
通过子组件检测确认正确的组件在必要的位置,检测可能出现的焊接问题、挂擦、组件未对准、以及其他缺陷,还要读取并确认电路板上的文本字符,这些可能需要三个独立的工作站。通常空间有限,成本非常高,或者生产延迟非常大,所以某些制造商被迫接受很高的错误率,然后在功能测试发现错误时报废已经完成的装配,甚至被迫忍受着较高的退货率。
考虑到电路板的复杂性,需要检测的诸多方面对于传统的机器视觉来说几乎是无法完成的任务。
Cognex Deep Learning 可以快速并可靠地解决 PCB 装配验证问题。它同时使用合格的和不合格的 PCB 图像集进行训练。三个不同的深度学习工具在同一个工作站上以不会造成生产延迟的统一方式检测这些电路板。
装配验证工具检测是否所有组件都在正确的位置。缺陷探测工具标记所有焊接问题、组件损坏、电路板上的碎片、或者其他缺陷。字符识别工具读取电路板和组件上的所有文本字符,然后输出所读字符的文本字符串。
检测不同的 PCB 时,或者设计发生变化时,可以迅速对这些深度学习工具进行重新训练,无需任何编程。
采用 In-Sight ViDi 技术的深度学习式视觉软件在最终装配验证期间,二维和三维机器视觉系统会采用传统方式对 PCB 进行检查,确认 LED、微处理器和其他表面安装设备是否存在,以及位置是否正确。组件位置错误或组件缺失可能会影响 PCB 的性能和使用寿命。制造商必须重视针脚挂擦、扭曲、弯曲或缺失等情况。芯片容错率很低,如果存在任何缺陷,即使是在最表层,也会使芯片成为废品。
必须在将 PCB 装配到设备或发送给客户前发现这些错误。但是,外观的轻微变化—无论是因为灯光对比度弱、视角和方向变化,还是因为金属表面眩光—均会使自动化检测系统难以处理。机器视觉系统很难将靠在一起的元件识别为独立组件。将这些检查程序设计为规则型算法是一项耗时且容易出错的工作,而且现场工程师很难进行维护。尽管人类检查员可以识别这些组件,但是这无法满足高速处理要求。
康耐视 Cognex ViDi 深度学习图像分析软件为 PCB 装配检查提供了可在现场进行维护的解决方案。ViDi Blue-Locate 工具从标有每个元件类型位置的图像学习识别组件,在一个工具中构建每个组件的参考模型。该工具根据元件的尺寸、形状和表面功能特征概括元件的明显功能特征,并了解其正常外观,以及其在电路板上的一般位置。此外,系统也进行了优化,可以处理对比度低或捕获效果不佳的图像。
在生产过程中,ViDi Blue-Locate 将会分析电路板的所有相关区域,即使外观出现变化,也可以定位和识别每个组件。该解决方案可以确定组件是否存在,并确认是否使用了正确的组件。通过这种方式,该工具可以为复杂 PCB 装配检查自动化提供可靠的解决方案。
一旦印刷电路板印刷组装完毕,则必须检查 PCB 的组件数量、尺寸和位置。焊膏印刷不良和组件定位错误会影响 PCB 的性能和寿命。
康耐视机器视觉技术可验证焊膏是否已正确分配且 IC 组件是否已正确定位和放置。康耐视视觉技术还可执行 PCBA 检测、验证填充的 PCB 是否无缺陷并符合严格的质量标准。
• 焊膏检验:机器视觉检查是否存在倾斜或清除的打印、桥接和达到峰值。视觉检查焊膏的位置和形状,以便对 PCB 丝网印制过程进行闭环控制
• 表面贴装设备检测:机器视觉检查导线的长度、宽度、节距、弯曲、导线缺失、芯片尺寸和球的位置、尺寸和节距。
• 自动光学检测 (AOI):对填充板进行视觉测试,检查部件的位置并检测缺失、颠倒或不正确的部件。
在手机和其他小型电子设备中,排线负责在电路板和其他组件之间传递信号和电力。为了实现最高效率,装配时,这些线上的连接器必须准确地安装到相应电路板的触点上。
触点弯曲或者连接器不牢固会导致连接不佳、间歇中断甚至故障,从而丢失信号或者电力。在将电路板送到下一个装配步骤之前,必须先检查确认触点未损坏,且连接器位置正确。
触点及其位置可能会出现各种方式的弯曲、不完整或者损坏,而连接器则可能会未对准或者与触点连接不牢固。各种可能的触点弯曲和连接器位置错误情况使传统机器视觉难以完成 PCB 检测任务,更不用说视野中还有其他复杂且反光的组件。
Cognex Deep Learning 能够快速且轻松地解决连接器连接检测。装配验证工具使用正常连接和触点的图像集进行训练,学习安装正确时的各种差异,甚至可以加上反光和复杂背景。经过训练后,装配验证工具即可接受所有可接受的装配,同时剔除超过参数范围的情况。
PCB 设计发生变化时,Cognex Deep Learning 使用新设计的图像集进行重新训练后即可迅速重新投入生产线,无需编程。
组件放置引导对柔性印刷电路板 (FPCB) 有特殊重要的意义。FPCB 在很多需要考虑柔性和空间的 OLED 显示屏和其他电子模块中替代了刚性 PCB,例如相机、扬声器、I/O 接口,甚至某些逻辑板。
康耐视机器视觉解决方案可帮助引导组件(包括表面安装设备 (SMD))到 PCB 或 FPC 上。康耐视视觉技术可在安装组件前定位零件,使用极高速几何图案匹配确保即使是最精细的设备也能放置到准确的位置。康耐视 Synthetic PatMax 和 Model Maker 工具使 OEM 能够使用 CAD 数据快速且方便地创建组件模型。这可避免操作员使用传统图像训练模型方法时可能产生的潜在偏差或其他问题。
在 PCB 上安装有电子元件期间,包括电阻、连接器和球栅阵列,基准对位对印刷电路板组件 (PCBA) 至关重要。由于基准标记在印刷电路板组装过程中起着参考位置的作用,所以 OEM 必须能够准确并重复地对其进行提取和定位
Cognex PatMax 技术使用几何信息在丝网印刷、配胶、安装、自动光学检测 (AOI) 和飞针测试期间定位基准标记。PatMax 在各种条件下都能快速、稳定且高度精确,因此能够实现精确校准。
由于印刷电路板经过从裸板到丝网印刷、元件安装、自动光学检测以及最终装配等工艺流程,所以在许多步骤中都会增加价值,并且必须跟踪质量数据。条形码用于对制造电路板的时间和地点、焊料温度、通量密度、元件批号和测试数据等信息进行编码。使用自动识别跟踪这些信息对确保 PCB 已经正确组装并具有所有必要组件来说非常重要。随着条形码尺寸减小并且包含更多数据,这对自动识别系统提出了额外的要求。
Cognex DataMan 读码器可通过结合了 Hotbars 技术的 1DMax 和 结合了 PowerGrid 技术的 2DMax 条码读取算法可靠地识别打印在标签上的一维码和二维码,或直接在印刷板上进行冲压或激光蚀刻。这使机器能够以最大的潜能运行。康耐视机器视觉系统提供光学字符识别 (OCR) 和光学字符验证 (OCV),以便通过序列号识别电路板和高价值组件,或读取未纳入原始条形码标签的信息。
集成电路 (IC) 芯片在 JEDEC 托盘中以标准间距传输,使自动拾取和放置机器能够根据尺寸定位和拾取组件。虽然采用了矩阵式布置,机器人仍然偶尔会过度伸展或未干净地松开零件,导致单元中的芯片产生偏斜。这种未对准会给下游带来问题,例如另一个机器人拾取 IC 设备进行下一阶段的组装时。二维机器视觉难以准确地检测这种类型的偏斜度。
康耐视 3D 激光位移传感器可以高速且清晰地显示大托盘上各芯片的三维模型,并以微米级精度检测位置差异。确认后,系统会将测量信息发送回 PLC 或机器人,以便进行调整并准确地拾取偏斜或未对准的芯片。
PCB 上装配的大部分芯片都有字母数字字符串标记,方便在生产中进行跟踪。镜面眩光会降低图像对比度,使机器视觉系统难以定位和识别字符。为了成功地解码电子组件和模块上的字符,光学字符识别 (OCR) 系统需要能应对反光表面以及变形、歪斜和蚀刻质量差的字符。
康耐视深度学习可以轻松读取变形的字符,即使有成像问题也能读取。这种深度学习 OCR 方法避免了过多的标记工作,从而节省了培训和开发时间,并能成功读取挑战性条件下的字符。该软件只需要工程师设置感兴趣区域和字符大小。设置后,工具中的预培训字体库无需培训即可解码字符并读取字符串。对于有难读取字符的情况,可以使用字符及各种变量直接重新培训软件。
在半导体制造流程中,为保证半导体无缺陷且装配正确,需要使用众多的检测和测量步骤。在各个制造阶段,从监测铸锭形成时的直径到晶圆缺口检测,或在引线接合之前检测管芯引线框架,二维和三维机器视觉检测以及深度学习都有至关重要的意义。
下载电子和 OEM 行业解决方案指南无论是在光刻工艺、晶圆探测和测试,还是晶圆安装和切割过程中,视觉对准不良都会在机器的整个使用寿命期间造成数以千计的协助和损坏的晶圆。表现不佳的视觉系统会降低半导体设备公司的市场份额,并大大增加其支持成本。
PatMax 技术为晶圆检测、探测、安装、切割和测试设备提供稳定、准确且快速的晶圆和晶片图案定位,以帮助避免这些问题。PatMax 使用获得专利的几何图案发现算法来定位和对齐可变晶圆和晶粒图案。它能以非常高的精度和可重复性对准晶圆和晶片,确保整个半导体制造流程中设备性能的可靠性。借助康耐视技术的帮助,OEM 能够优化设备的整体性能,从而提高质量和产量。
激光标记的字母数字字符和 DataMatrix 代码用于在整个半导体制造过程中跟踪晶圆、管芯、引线框架和集成电路 (IC) 封装。生产过程中商标的外观可能会退化,变得难以解码。 康耐视 In-Sight 1740 系列晶圆读卡器采用专为晶圆识别开发的先进算法,可在前端和后端工艺中提供光学字符识别 (OCR) 和二维码功能。这些晶圆读码器使用集成和可调照明与图像处理技术,为多种标记方法提供最佳成像系统,包括字母数字和 SEMI-T7 DataMatrix 编码。In-Sight 1740 能够自动适应由各种工艺步骤引起的标记外观变化,从而减少不读取的情况,最大限度地减少机器辅助的需求并最大限度地延长机器正常运行时间。
随着生产过程继续推进,康耐视DataMan 固定式读码器在最终装配和设备测试期间跟踪引线框以及 IC 封装。In-Sight 1740 和 DataMan 读码器共同确保快速准确地读取代码,从而实现全面的晶片到封装可追溯性。
在整个半导体制造过程中使用机器视觉,从在形成元器件时监视铸锭的直径,到在引线接合之前检查管芯引线框。虽然机器视觉检测在所有阶段都非常重要,但是在模具和封装级别的特定后端检查可帮助 OEM 维持严格的质量标准。
PatMax 技术可定位和检查探针标记和 IC 标记等表面缺陷;检查接合垫、电线和 BGA;找到影响模具质量的裂纹和碎片;并帮助向切割机提供实时反馈。PatMax 可提供详细的检查缺陷数据,与模具或包装的方向、尺寸和阴影变化无关。使用机器视觉进行这些检查有助于 OEM 限制半导体缺陷并显着提高设备产量。
在晶圆制造过程中,了解半导体晶圆的位置和朝向非常关键。各个步骤是通过监测晶圆上的切口了解晶圆朝向的。因为晶圆成本在 $5,000 到超过 $100,000 之间,制造过程中的任何未对准都会造成严重且不可修复的缺陷,导致晶圆报废。
寻找缺口的传统方法是使用通光束阵列激光传感器,这需要在晶圆上方和下方安装笨重的发射器和接收器。这会占用宝贵的机械空间,并且因为需要晶圆一直旋转到发现切口,所以会浪费时间。随着透明晶圆 (SiC) 和其他特殊晶圆涂层的推出,通光束传感器变得更难准确地找到切口,提高了未对准的几率。
康耐视 In-Sight 视觉系统能够准确地识别晶圆切口和 XY 位置,精度高达 0.025 像素。康耐视 PatMax 算法能够准确地探测任意朝向的晶圆切口,然后将位置和尺寸数据传输回装配机器人或 PLC。此外,视觉系统超小的外形设计可满足极狭窄的空间限制,无需再在晶圆上下方安装激光光学传感器。
如果制造商无法在较远的工作距离上安装镜头,康耐视还可提供专利的低高度光学系统来查看整个晶圆。
AlignSight 传感器为解决视觉向导机器人 (VGR) 和工作台对位应用问题提供了经济的解决方案。这些对位传感器采用独立对位解决方案的形式,无需额外控制器来运行应用程序即可提供很高的精度水平。
AlignSight 体积小巧且易于设置和标定,即使在不利的条件下或退化严重时也能快速定位和对位图案和基准点。AlignSight 有高精度、自动手眼标定、灵活的机器人集成库和可编程逻辑控制器 (PLC) 集成,是机械制造商、系统集成商和电子行业装配和加工应用中需要高精度机器人和平台对位的最终用户的理想选择。
数据表下载在电子设备制造中,使用机器人执行取放和机器趋势任务变得越来越常见。AlignSight 传感器支持视觉向导机器人应用,可通过一个或多个固定相机实现向导式取放和抓取校正;也可作为安装在机器人上的配置,即相机随机器人一起移动。常见应用包括:
• 将各种形状的连接器插入基材
• Mounting of various shaped parts on a housing
• Loading/unloading of parts to/from testing machine
电子产品市场中的很多制造流程都需要只有工作台才能提供的速度和精度。AlignSight 可提高装配和加工机器的预对位、基准点对位和全局对位。传感器支持一或两台相机配置的工作台对位。常见应用包括:
• 模块组装
• Drillers
• Laser
• Dispensers
电子行业的制造商需要的不仅是精度,还需要机器能在各种制造流程差异的情况下保持良好性能。AlignSight 使用专利的 PatMax 视觉技术,能够准确、快速且一致地定位零件、基准点和图案,让生产流畅运行。
制造商们希望他们的自动化生产线能够尽快上线运行,从而保证效率并及时让产品批量上市。AlignSight 部署简单,设置、测试和验证快速,使自动化工程师或系统集成商能够更快地投入生产。不需要视觉工程师。借助使用康耐视自动标定技术的 AlignSight,一键快速标定机器人或工作台。
优化地面空间的占用有重要意义,所以自动化设备必须紧凑。AlignSight 内置相机、处理器和 I/O,无需独立计算机或控制器来运行对位应用程序,使机器制造商和系统集成商能够节省面板空间并最小化机器的整体体积。
与需要独立 HMI 装置的控制器式解决方案不同,AlignSight 可通过自动机器的 HMI 使用 AlignSight 软件开发工具包 (ASDK) 进行设置和控制。用户可以使用定制开发的 HMI 运行传感器设置、控制传感器设置、管理配方和训练图案。
AlignPlus 软件提供的精度、灵活性和可拓展性能够满足平板显示器 (FPD) 制造过程的要求,例如层压、偏光片和薄膜贴合、激光切割和绑定。此解决方案部署迅速,不需要专家。因为 AlignPlus 在一台工业计算机中最多支持 16 个相机和多个对位系统,所以它能优化硬件成本,降低安装和集成复杂性,并有一个方便的中央仪表盘可以监控运行。
康耐视专利的 PatMax 和 LineMax 视觉技术可以在各种照明、定位和零件有差异的情况下快速而准确地定位基准点和边线。包含标定工具,可补偿最小的光学畸变和非线性运动系统误差,实现很高的系统级精度。
复杂的设置、标定和流程调整会导致冗长的调试时间和高成本的延迟。借助自动化设置程序,例如内置运动诊断和专利的标定技术,AlignPlus 能够在整个生产线上实现一致的性能,缩短调试时间且无需现场视觉专家。
AlignPlus 的可扩展架构能够轻松添加更多的对位站和相机,避免添加控制器造成的复杂性和高昂成本。它支持从众多的康耐视或第三方相机、图像处理配置中选择较佳的价格和性能。标准以太网 TCP/IP 接口意味着 AlignPlus 可以兼容大部分工作台和机器人。
康耐视视觉检测系统(上海)有限公司是为制造自动化领域提供视觉系统、视觉软件、视觉传感器和工业读码器的先进提供商。
康耐视视觉系统帮助公司企业提高产品质量、消除生产错误、降低制造成本、提供低廉的高质量产品从而超越消费者期望。
典型机器视觉应用包括检测缺陷、监控生产线、引导装配机器人以及跟踪、分类和识别零件。
康耐视通过遍布北美、欧洲、日本、亚洲和拉丁美洲的办公室,以及集成与分销合作伙伴全球网络为国际客户提供服务。公司总部位于美国马萨诸塞州波士顿附近的 Natick 郡。
康耐视在纳斯达克股票市场上以代号 CGNX 公开交易。
更多详情,请访问康耐视公司网站:www.cognex.cn。