PCBA检测：
自动对焦相机有(yǒu)效提升检测效率
電(diàn)子代工制造厂通过自动对焦相机进行图像捕获，实现PCBA電(diàn)路板组装的即时检测，并标示出瑕疵，淘汰不合格的電(diàn)路板，有(yǒu)效提升检测效率。
文(wén)/The Imaging Source
PCBA電(diàn)路板组装依据元件尺寸、電(diàn)路特性及線(xiàn)路设计，将各种電(diàn)阻、電(diàn)容、晶體(tǐ)管、连接器等多(duō)种元件焊接在電(diàn)路板上。除了要求组装位置正确外，各种元件在外观上的瑕疵、歪斜、缺件、编号、尺寸、安装方向等因素，都必须经过正确性检查后，才能(néng)保证生产出来的電(diàn)子产品能(néng)正常稳定使用(yòng)。比如常见的 SSD 固态硬盘、SD 记忆卡，传统产線(xiàn)多(duō)采用(yòng)人工检测方式，面对市场的大量需求，产品制造后的品质检测往往需要耗费大量人力，而且检测质量还会受到人工疲劳的影响。因此，引入自动化检测方案是大势所趋。
某電(diàn)子代工制造厂开发出了自动检测系统，通过The Imaging Source（TIS）DFK AFU420-L62 自动对焦相机拍摄图像，然后经过视觉软件（使用(yòng)Euresys Open eVision编写）处理(lǐ)，实现了PCBA電(diàn)路板组装的即时检测，标注出瑕疵。
自动对焦相机快速聚焦锁定检测元件，加速检测流程
在PCBA電(diàn)路板组装生产線(xiàn)流程中，電(diàn)路板成品经过表面贴装技术（SMT）进行焊锡作业，以完成電(diàn)子元器件的组装。每完成一个环节的组装后，需要对组装后的PCB板进行成品自动检测；检测合格的组装板进入下一阶段的组装，不合格的组装板自动淘汰。
针对各种大小(xiǎo)不同、且高低起伏的電(diàn)路板元件，TIS 自动对焦相机内建对焦系统，能(néng)自动拉近拉遠(yuǎn)，尽管工作距离变化，通过一键式驱动软件即可(kě)自动对焦，高达110fps 的帧率以及感兴趣區(qū)域（ROI），能(néng)迅速锁定及捕捉元件图像。高敏感度的 CMOS图像传感器以及42MP的高分(fēn)辨率，更能(néng)提供出色的图像质量。相机轻巧的外观尺寸，使它更适合集成于各种有(yǒu)空间限制的环境中。
这家制造厂在检测产線(xiàn)中安装数十台TIS的自动对焦相机来采集图像，然后经过软件处理(lǐ)后，自动对外观瑕疵、缺件、歪斜、型号、方向正确性等信息进行辨识。
图1： 電(diàn)子代工厂使用(yòng)The Imaging Source DFK AFU420-L62 自动对焦相机进行電(diàn)路板检测。
辨识检测范畴
（1）检测尺寸是否合格
代工厂生产的電(diàn)路板，尺寸大小(xiǎo)不一；而其中一个检测项目是检测電(diàn)路板的尺寸是否合格。使用(yòng)智能(néng)训练方式，输入不同尺寸的元样板，训练系统辨识；在检测过程中，再将辨识到的不同板子进行分(fēn)类分(fēn)拣。TIS 自动对焦相机帧率可(kě)达每秒(miǎo)110张，快速捕获每个经过相机的板子，检测效率较人工检测增加数倍。
（2）检测型号正确与否
每一块電(diàn)路板都会打上型号。在检测瑕疵的过程中，可(kě)通过高敏感度的CMOS 自动对焦相机，快速检测電(diàn)路板上的型号字元，捕获图像，接着由后端视觉系统通过字元辨识的方式，来检查電(diàn)路板上打的型号是否正确，大幅改善人工检测时因人眼疲乏而产生的错误。
（3）检测外观瑕疵
a ，检测金手指损伤
PCB板上的金手指接口，可(kě)以提高记忆體(tǐ)装置的插拔使用(yòng)次数，以确保机器能(néng)稳定运作。金手指实现稳定且出色的运作效能(néng)、耐用(yòng)度以及可(kě)靠性，能(néng)解决工业应用(yòng)中面临的各种挑战，如長(cháng)时间不间断运作、检测环境污染、湿度及温度的变化、灰尘、化學(xué)腐蚀以及其他(tā)危害和内部干扰。
金手指也是PCB检测中很(hěn)重要的一个项目，通常的检测项目為(wèi)是否刮伤或缺漏。通过在生产線(xiàn)上安装数台相机，分(fēn)别从不同角度高速捕获電(diàn)路板图像，高分(fēn)辨率（42MP）相机结合后端机器视觉软件，能(néng)清楚地辨识PCB板上的金手指是否有(yǒu)严重的刮痕或缺漏。
b ，检测是否有(yǒu)缺件或焊料破损
電(diàn)容与電(diàn)阻是PCB上最為(wèi)常见的電(diàn)子元件，一个電(diàn)路板中通常会有(yǒu)数个或数十个電(diàn)容和電(diàn)阻。電(diàn)路板检测生产線(xiàn)其实空间不大，维持精确的工作距离实在不容易，尺寸精巧的TIS自动对焦相机能(néng)轻松的集成于产線(xiàn)上各个方位，空间不受限，而自动缩放功能(néng)可(kě)以精准捕获快速移动中的電(diàn)路板，更能(néng)将细小(xiǎo)的金属焊料图像放大，然后通过软件能(néng)很(hěn)容易地测量出電(diàn)子元件的尺寸，并检测出瑕疵，减少因人工疲乏而产生的检测失误。
c，检测孔洞缺漏
在電(diàn)路板的制造过程中，通过过孔方式实现電(diàn)路板上的组件与内层的连接，是制造多(duō)层電(diàn)路板不可(kě)或缺的一个环节。过孔的直径尺寸非常小(xiǎo)，在厘米量级，有(yǒu)些甚至不到1厘米。孔径大小(xiǎo)不合格或有(yǒu)瑕疵的孔洞会影响電(diàn)路板传输以及整个電(diàn)子产品的性能(néng)，另外孔洞之间的距离也会影响整體(tǐ)产品的性能(néng)。通过机器视觉系统能(néng)有(yǒu)效放大且自动测量及检测孔洞是否有(yǒu)瑕疵、尺寸是否符合标准。
尺寸精巧的TIS自动对焦相机能(néng)轻松集成于产線(xiàn)上各个部分(fēn)，空间不受限，而自动缩放功能(néng)可(kě)以精准捕获快速移动中的電(diàn)路板，可(kě)有(yǒu)效针对電(diàn)路板上的孔洞进行尺寸及瑕疵检测，也能(néng)计算孔洞距离及数量，精确分(fēn)拣出不合规格的電(diàn)路板。
图2：（左图）相机截取電(diàn)路板图像后，由软件进行（右图）瑕疵检测，左上方的红框部分(fēn)是检测焊料缺陷，右边的红框部分(fēn)為(wèi)检测金手指刮伤。 （图片来源：睿怡科(kē)技）
（4）方向辨识
電(diàn)路板上的纹路和零组件都有(yǒu)固定的方向性，只要有(yǒu)一个零组件的方向错误，这块電(diàn)路板就无法作用(yòng)。另外，打料过程很(hěn)可(kě)能(néng)会误将料件的方向弄错。通过相机捕获的图像，能(néng)清楚地呈现细小(xiǎo)零件的方向是否正确，TIS 自动对焦相机针对特定區(qū)域进行放大，捕获影像后传输至后端，通过原样板比对電(diàn)路板上的纹路及零组件是否有(yǒu)歪斜或方向不正确，将不符合规格的電(diàn)路板分(fēn)拣出来。
这项检测的人工肉眼很(hěn)难实现的，导致以前有(yǒu)许多(duō)不合格的板子无法被分(fēn)拣出来；现在，机器视觉系统能(néng)增加分(fēn)拣效率，且检测良率大幅提升。
图3：通过比对方式，机器视觉系统能(néng)快速且清楚地辨识電(diàn)路板上的元器件方向性是否正确。左图為(wèi)原样板示意图，图右為(wèi)有(yǒu)元器件方向错误的電(diàn)路板示意图。（图片来源：Shutterstock）
因為(wèi)The Imaging Source DFK AFU420-L62快速对焦相机几乎没有(yǒu)延迟，完全不影响产能(néng)。该视觉检测系统帮助電(diàn)路板组装厂商(shāng)降低了人工检测的出错机会，节省了大量人力成本，也减少了客户投诉。另外，消费者也能(néng)获得高品质的产品。
