引言

在生產(chǎn)流程中，SMD晶體器件檢測(cè)是一道重要工序,由該工序?qū)w器件電性能進(jìn)行檢測(cè)后才可包裝出廠(chǎng)因?yàn)镾MD晶體器件檢測(cè)工序的特殊性，所以，其檢測(cè)率對(duì)出廠(chǎng)產(chǎn)品的質(zhì)量有著直接性影響。通常批量生產(chǎn)中必須保證產(chǎn)品誤測(cè)率在2ppm以下，也就是說(shuō)，所出廠(chǎng)的一百萬(wàn)個(gè)產(chǎn)品中，避免出現(xiàn)兩個(gè)以上的不合格品。為使產(chǎn)品出廠(chǎng)品質(zhì)得以提高，不僅要使用高精度分析儀，而且SMD晶體器件檢測(cè)還要確保方向一致，尤其是檢測(cè)SMD晶體振蕩器，還要檢測(cè)其預(yù)定方向。

此前，企業(yè)在生產(chǎn)SMD晶體器件時(shí)僅僅可以采用人工檢測(cè)與識(shí)別，因?yàn)镾MD晶體器件產(chǎn)量持續(xù)攀升，外形尺寸的逐漸縮小，嚴(yán)格要求所出廠(chǎng)產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，工作人員長(zhǎng)期在緊張的工作狀態(tài)下，導(dǎo)致其產(chǎn)生嚴(yán)重的視覺(jué)疲勞，出現(xiàn)錯(cuò)測(cè)與漏測(cè)的現(xiàn)象也就在所難免。所以，在研制自動(dòng)測(cè)試SMD器件電性能參數(shù)的同時(shí)，還要對(duì)識(shí)別SMD晶體器件方向的現(xiàn)代化機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研制。

1SMD晶體器件的檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

因?yàn)槭窃赟MD器件檢測(cè)中應(yīng)用該機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的，所以本文簡(jiǎn)要介紹了檢測(cè)系統(tǒng)整體構(gòu)成。SMD晶體器件檢測(cè)的總體框圖如圖1所示。

通常會(huì)有振動(dòng)送料機(jī)構(gòu)以隊(duì)列形式對(duì)待測(cè)SMD晶體器件進(jìn)行輸送，并采用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)前端器件進(jìn)行判別，如果器件實(shí)際和預(yù)定方向一致，則動(dòng)作機(jī)構(gòu)就要直接轉(zhuǎn)移此器件至電性能檢測(cè)工位。如果預(yù)定方向和實(shí)際方向相反，那么糾正機(jī)構(gòu)則要旋轉(zhuǎn)器件180°再送至電性能檢測(cè)工位。

2機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)在SMD晶體器件檢測(cè)中的硬件構(gòu)成

這種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成圖如圖2所示。從圖2中可以看出，系統(tǒng)由光源、工業(yè)相機(jī)、圖像采集卡、鏡頭四大部分共同構(gòu)成了機(jī)器視覺(jué)的硬件系統(tǒng)。

2.1機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)鏡頭參數(shù)計(jì)算

第一，應(yīng)該計(jì)算該系統(tǒng)中的相機(jī)和鏡頭參數(shù)，所檢測(cè)晶體器件最大值應(yīng)該達(dá)到5.0X7.0mm，最小達(dá)到2.5X2.0mm的外形尺寸，具體見(jiàn)圖3所示。因?yàn)闄C(jī)械搬運(yùn)機(jī)構(gòu)在鏡頭與被測(cè)晶體間，所以要求被測(cè)晶體與鏡頭間距保持在100mm以上。目前較為常用的傳感器為1/2的尺寸，因此，這種項(xiàng)目也可選用該類(lèi)型的工業(yè)相機(jī)進(jìn)行檢測(cè)。

第二，必須對(duì)鏡頭焦距/進(jìn)行計(jì)算，依照公式f=MO,將鏡頭焦距f計(jì)算出來(lái)，公式中的O表示檢測(cè)距離,M表示檢測(cè)倍數(shù)（M=-B/A，其中A表示被測(cè)物體外形尺寸最大值,B表示傳感器靶面尺寸。由于被測(cè)器件定位會(huì)形成些許偏差，所以，這里可假設(shè)A=8.0,則M=-4.8/8.0=-0.6。將M帶入公式中，就能夠?qū)㈢R頭焦距計(jì)算出來(lái)，也就是：=0.6X100=60。在這種情況下，可對(duì)接近計(jì)算值的焦距選50mm光學(xué)鏡頭。再依照所選鏡頭參數(shù)，并針對(duì)公式M(公式中的AK表示鏡頭焦距差)與公式O=fXM+L-d(表示鏡頭前端與焦點(diǎn)面的距離,L則表示被測(cè)物體與傳感器間距)，將近攝環(huán)尺寸K與被測(cè)物體與鏡頭間距0計(jì)算出來(lái)，并將其帶入公式求出K=50X0.6=30?最后計(jì)算出L=2X50+(-50/—0.6)—2.6—50X(-0.6)=215.9,再帶入L,計(jì)算出O=50X(—0.6)+215.9—65.5=120.4。

根據(jù)該計(jì)算結(jié)果，這種檢測(cè)距離要大于檢測(cè)距離最小值

100mm,因此與使用要求相符。

2.2計(jì)算相機(jī)參數(shù)

根據(jù)SMD晶體焊盤(pán)尺寸最小值大約為0.6X0.7mm,所以確定檢測(cè)精度一定要在0.1以下，對(duì)成本因素進(jìn)行綜合分析,該系統(tǒng)所選相機(jī)為30萬(wàn)像素的工業(yè)相機(jī)，其檢測(cè)精度為0.01,符合使用要求。

2.3光源選擇

因?yàn)楹诎證CD具有比較高的紅光敏感度，所以，應(yīng)該選擇紅色LED光源。同時(shí)根據(jù)被測(cè)器件外形尺寸，應(yīng)該選取外徑最大值為50mm,20。的傾斜角環(huán)形光源，這樣就能夠滿(mǎn)足具體測(cè)試需求。

3檢測(cè)策略

因?yàn)檫@種機(jī)器視覺(jué)功能需求是：正反面識(shí)別SMD器件，方向識(shí)別SMD晶體器件焊盤(pán)面，所以，應(yīng)該對(duì)所出現(xiàn)的各種情況進(jìn)行正確判斷，僅僅是檢測(cè)缺角焊盤(pán)是不夠的，還必須檢測(cè)其它焊盤(pán)，以提高檢測(cè)準(zhǔn)確性。

機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)中，可設(shè)置多圖形模板，用于檢測(cè)SMD晶體器件中的焊盤(pán)，本研究中，我們對(duì)三個(gè)圖形模板進(jìn)行設(shè)置，也就是說(shuō)，一個(gè)判別工位底面的模板和兩個(gè)焊盤(pán)模板，判別所有圖形模板的門(mén)限閥值和判別區(qū)域。

如果所檢測(cè)的模板1、模板2與圖形的相似度對(duì)門(mén)限閥值大，那么可將目標(biāo)焊盤(pán)檢測(cè)出來(lái)，而且SMD晶體有正確的方向，見(jiàn)圖3。如果所檢測(cè)的圖形和模板1、模板2的門(mén)限閥值相對(duì)比較小，那么方向相反，這種情況下就應(yīng)該對(duì)其作180。的旋轉(zhuǎn)，如圖4所示。

若未檢測(cè)到目標(biāo)物體，SMD晶體器件的外殼則向上，應(yīng)該將外殼取走，并將其置于振動(dòng)料斗，進(jìn)行二次送料，圖5所示是判別外殼面結(jié)果示意圖。如果模板3和所檢測(cè)圖形相似度比門(mén)限閥值大，那么圖像判別工位則缺少器件，圖6所示為判別無(wú)器件結(jié)果圖。

4軟件設(shè)計(jì)

這種視覺(jué)判別軟件被稱(chēng)為SMD晶體器件測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，和其它組成部分共同檢測(cè)SMD晶體器件。主要由兩種程序模塊共同組成這種視覺(jué)判別軟件，具體包括自動(dòng)判別模塊與視覺(jué)參數(shù)設(shè)置模塊。對(duì)不同SMD晶體器件相關(guān)參數(shù)與判別模塊進(jìn)行設(shè)置是視覺(jué)參數(shù)設(shè)置模塊關(guān)鍵作用，主要包括：判別區(qū)域設(shè)定、模板圖形設(shè)定及門(mén)限值設(shè)置。對(duì)所有參數(shù)進(jìn)行設(shè)置完成后，用戶(hù)對(duì)“測(cè)試”按鍵進(jìn)行點(diǎn)擊，一次檢測(cè)啟動(dòng)，檢驗(yàn)所有參數(shù)設(shè)置正確與否進(jìn)行檢驗(yàn)。自動(dòng)判別模塊包括:預(yù)處理、圖像采集、參數(shù)讀入及像素灰度運(yùn)算、提取等,具體流程圖如圖7所示。

5結(jié)語(yǔ)

在SMD晶體器件檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了光纖傳感器所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的重要作用，提高了產(chǎn)品的檢測(cè)精度，也使所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量得到提升。此外，通過(guò)對(duì)機(jī)器視覺(jué)硬件和檢測(cè)軟件平臺(tái)進(jìn)行自主創(chuàng)建，與集成式相機(jī)檢測(cè)期間相比，可以降低檢測(cè)成本，提高在市場(chǎng)中SMD晶體器件檢測(cè)競(jìng)爭(zhēng)力，在未來(lái)的器件檢測(cè)自動(dòng)化設(shè)備領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)勢(shì)必會(huì)有更為廣闊的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用前景。

20211221_61c1ac3c41243__SMD晶體器件檢測(cè)中機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用分析