1、fuji 和 siemens 貼片機(jī)視覺系統(tǒng)的比較摘要：視覺系統(tǒng)現(xiàn)在已成為高精度貼裝機(jī)的重要組成部分。本文首先對(duì)貼片機(jī)圖像處理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，在對(duì) fuji和 siemems貼片機(jī)視覺系統(tǒng)比較的基礎(chǔ)上，簡述了現(xiàn)代高精度 smt設(shè)備是如何適應(yīng)微小間距件的貼裝。 關(guān)鍵詞：圖像處理 灰度值法 貼片精度 圖像處理 算法隨著電子設(shè)備對(duì)小型、輕型、薄型和可靠性的需求，促使各種新型器件特別是細(xì)間距、微細(xì)間距器件得到迅速發(fā)展，被越來越多地用于各類電子設(shè)備上，于是對(duì) smt中的關(guān)鍵設(shè)備 -貼片機(jī)的貼片精度提出了更高的要求。本文從應(yīng)用角度對(duì) fuji（主要是 ip3,cp6）和 siemems (s80f)貼片

2、機(jī)的視覺系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比，以使從事 smt的有關(guān)技術(shù)人員更好地了解當(dāng)今高精度貼片機(jī)的圖像處理技術(shù)是如何適應(yīng)器件高精度貼裝的需求。 1器視覺系統(tǒng)的原理貼片機(jī)視覺系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為主體的圖像觀察、識(shí)別和分析系統(tǒng)。它主要采用攝像機(jī)作為計(jì)算機(jī)感覺的傳感部件，或稱探測部件。攝像機(jī)感覺到在給定視野內(nèi)目的物的光強(qiáng)度分布，然后將其轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，模擬電信號(hào)再通過 a/d轉(zhuǎn)換器被數(shù)字化成離散的數(shù)值，這些數(shù)值表示視野內(nèi)給定點(diǎn)的平均光強(qiáng)度，這樣得到的數(shù)字影像被規(guī)則的空間網(wǎng)格覆蓋，每個(gè)網(wǎng)格叫做一個(gè)像元。顯然，在像元陣列中目的物影像占據(jù)一定的網(wǎng)格數(shù)，如圖 1所示。計(jì)算機(jī)對(duì)上述包含目的物數(shù)字圖像的像元陣列進(jìn)行處理，將所

3、圖像特征與事先輸入計(jì)算機(jī)的參考圖像進(jìn)行比較和分析判斷，根據(jù)其結(jié)果計(jì)算機(jī)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生指令。數(shù)字圖像視頻圖象圖1圖像數(shù)字化處理在機(jī)器視覺系統(tǒng)中灰度分辨率。灰度值法是用圖像多級(jí)亮度來表示分辨的大小。灰度分辨率規(guī)定在多大的離散值是機(jī)器給定的測量光強(qiáng)度，需要處理的光強(qiáng)越小，灰度分辨率就越高。 2視覺系統(tǒng)的構(gòu)成貼片機(jī)視覺系統(tǒng)由視覺硬件和軟件組成。硬件一般由影像探測、影像存儲(chǔ)和處理以及影像顯示三部成組成。視覺系統(tǒng)硬件功能如圖 2所示。圖2 視覺系統(tǒng)原理攝像機(jī)是視覺系統(tǒng)的傳感部件，用于貼裝機(jī)的視覺采用固態(tài)攝像機(jī)， ccd攝像機(jī)。固態(tài)攝像機(jī)的主要部分是一塊集成電路，集成電路芯片上制作有許多細(xì)小光敏元件組成的

4、ccd陣列，每個(gè)光敏元件輸出的電信號(hào)與被觀察目標(biāo)上相應(yīng)反射光強(qiáng)度成反比，這一電信號(hào)作為一像元的灰度被記錄下來。像元件坐標(biāo)決定了該點(diǎn)在圖像中的位置。攝像機(jī)獲取大量信息有微處理機(jī)處理。處理結(jié)果由工業(yè)電視顯示。攝像機(jī)與微處理機(jī)，微處理機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)及顯示器之間有通訊電纜連接，一般采用 rs232串行通訊接口。 3視覺系統(tǒng)的精度影響視覺系統(tǒng)精度的主要因素是攝像機(jī)的像元數(shù)和光學(xué)放大倍數(shù)。攝像機(jī)的像元數(shù)越多，精度就越高；圖象的放大倍數(shù)越高，精度就越高。因?yàn)閳D像的光學(xué)放大倍數(shù)越大，對(duì)于結(jié)定面積的像元數(shù)就越多，所以精度越高。在 fuji的ip3上，在貼腳寬 0.15mm的器件時(shí)就采用了精密的需要。不過，放大倍數(shù)

5、過大，尋找器件更加困難，容易丟件，降低了貼裝率。所以要根據(jù)實(shí)際需要選擇合適的光學(xué)放大倍數(shù)。 4 fuji和siemens視覺系統(tǒng)的比較 1. pcb的精確定位 fuji的ip和cp均有一個(gè)專用的 mark camera,用來獲取 pcb上的標(biāo)志點(diǎn)位置、大小和形狀，讀取中心位置。在 pcb進(jìn)行定位時(shí)， pcb上需要至少兩個(gè)標(biāo)點(diǎn)（基于 x 、y table水平的狀況下，）依次圍繞每個(gè)標(biāo)志點(diǎn)中心，在一定范圍內(nèi)搜索，如未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，就擴(kuò)大搜索范圍（程序中可設(shè)定）。確定標(biāo)志點(diǎn)位置后，與程序中的坐標(biāo)比較，判定得出偏差，具體反映在 x、y、 q三個(gè)值上，然后來修正貼裝數(shù)據(jù)。西門子也大致相同。 2.器件檢測和定

6、心 fuji使用一大一小兩個(gè)攝像頭進(jìn)行不同元件的識(shí)別與對(duì)中，同時(shí)執(zhí)行檢測功能。對(duì)于不同的器件使用不同的照射方式。 j型腳（plcc,soj,bga）采用前燈（ frontlight）照射方式，其它采用后燈（ backlight）方式。貼裝頭上的吸嘴在程序指定 ferder位置吸取器件，吸取要盡量在器件的中心點(diǎn)上，特別對(duì)于 plcc84等較大的器件，這一點(diǎn)很有必要，否則在圖象處理時(shí)，常常通不過。吸取到了一確定位置上，獲取元器件的形狀圖像后，通過特殊的算法（因器件而導(dǎo)），獲取邊緣數(shù)據(jù)，得出中心位置，與程序內(nèi)的數(shù)據(jù)比較，得出 x、y、q的偏差值，給出校正數(shù)據(jù)的同時(shí)，執(zhí)行如下各項(xiàng)檢測功能：實(shí)際器件與

7、part data所描述的器件有否偏差（封裝：包括引腳數(shù)、引腳位置、引腳長度、外型大小）、引腳有無彎曲、引腳的共面性、以及極性檢測等。貼片機(jī)在執(zhí)行檢測功能時(shí)，將被檢測器件的各項(xiàng)特征與存儲(chǔ)的封裝器件進(jìn)行比較，如果通不過檢測，則可能器件封裝出錯(cuò)，或者料上錯(cuò)，或者器件有缺陷，系統(tǒng)就令貼裝頭將器件送入廢料帶。實(shí)際應(yīng)用中，如出現(xiàn)以上問題要認(rèn)真分析具體原因。 fuji提供了工業(yè) crt顯示器可觀察器件的圖象，通過機(jī)器上的現(xiàn)場控制臺(tái)，可手動(dòng)操作，獲取真實(shí)器件的圖像，有多種方式可檢查器件程序內(nèi)的封裝和實(shí)際的差別， crt能提示哪里出了錯(cuò)（ bug），在出錯(cuò)時(shí)屏幕還提供了錯(cuò)誤代碼，方便于分析產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因，并提

8、供修改的建議。在視覺軟件（ part data）中，對(duì)不同的器件有不同的 vision type,這也就是不同的圖像處理算法，對(duì)不同器件的引腳有不同的灰度解決方案，對(duì)引腳有不同的照射順序，可對(duì)引腳數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)于有極性的器件還可進(jìn)行極性檢測，體現(xiàn)了貼片機(jī)的適應(yīng)性大小。富士的 ip3圖象處理采用了多種先進(jìn)技術(shù)，灰度處理系統(tǒng)的像元比以前的機(jī)器（ binary）增加了一倍，而且能貼 bga、flip chip、connectors和多種異型器件。西門子 80f4也是屬于多功能機(jī)，它有兩組貼片頭，分別是旋轉(zhuǎn)頭和 ic頭。旋轉(zhuǎn)頭由 12個(gè)貼片頭組成，最大可以貼裝 plcc44。而ic頭可以貼裝到 55m

9、mx55mm的器件。西門子貼片機(jī)有三個(gè) camera,分別是 pcb camera、component camera和ic camera。 pcb camera主要是用來照機(jī)器上的標(biāo)志點(diǎn)和 pcb上的標(biāo)志點(diǎn)的。 component camera位于旋轉(zhuǎn)頭的上方，用來對(duì)小器件進(jìn)行光學(xué)對(duì)中，調(diào)整貼片位置。而 ic camera則主要是對(duì)大器件進(jìn)行光學(xué)對(duì)中。西門子貼片機(jī)有三種主要的照相方式，分別是方塊器件（比如一般的 chip元件、 so（包括 plcc）器件、 bga。在對(duì) chip類元件進(jìn)行光學(xué)對(duì)中時(shí)，只有平行光，只對(duì)器件的邊緣進(jìn)行確認(rèn)，從而找到器件的中心，算出貼片時(shí)需要調(diào)整的誤差。而在對(duì) so

10、類器件進(jìn)行光學(xué)對(duì)中的同時(shí)，還需要對(duì)各個(gè)管腳的相對(duì)位置進(jìn)行檢測，如果管腳不在標(biāo)準(zhǔn)位置的話，也會(huì)判斷為不合格器件。 bga因?yàn)槭乔蛐秃盖颍谡障嗵幚砩希钟胁煌獙?duì)每一個(gè)焊球進(jìn)行檢測，位置和焊球的亮度都是檢測內(nèi)容。有不合標(biāo)準(zhǔn)的，就作為不合格器件棄用。西門子較之 fuji在對(duì) plcc進(jìn)行圖象處理上有明顯的優(yōu)勢(shì)，主要原因是 fuji的光源是平行光，對(duì)于 j型管腳的處理結(jié)果就是一樣，只對(duì) j型管腳的最下端有反射。相比較而言，西門子的光源有側(cè)光，對(duì) j型管腳的斜面也有反射圖象，能對(duì) plcc進(jìn)行比較全面的光學(xué)檢測。西門子在貼裝 plcc上也較之 fuji-ip3有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，而且側(cè)光在對(duì) bga進(jìn)行光學(xué)檢測時(shí)也起著重要的作用。 5結(jié)語在對(duì) fuji和siemens的視覺系統(tǒng)的比較中，我們更深的認(rèn)識(shí)了貼片機(jī)的圖像處理技術(shù)，可