Hệ thống kiểm tra linh kiện trên bo mạch điện tử sử dụng công nghệ xử lý ảnh

Bài viết này trình bày một giải pháp để kiểm tra những linh kiện bị thiếu trên các PCB hoàn chỉnh. Theo đó, một giải thuật phù hợp được đề xuất cho camera giá thành thấp, cho phép xây dựng một quy trình kiểm tra có tính đơn giản và kinh tế hơn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống kiểm tra linh kiện trên bo mạch điện tử sử dụng công nghệ xử lý ảnh Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 35B (3/2016) 52 Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh HỆ THỐNG KIỂM TRA LINH KIỆN TRÊN BO MẠCH ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH DEVELOPMENT OF A COMPUTER VISION SYSTEM FOR ELECTRONIC PCB COMPONENT INSPECTION Nguyễn Việt Thắng1, Lê Thanh Tùng2, Mai Văn Nam3 1,2 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh 3 Công ty TNHH Panasonic AVC Việt Nam Ngày tòa soạn nhận bài 22/12/215, ngày phản biện đánh giá 06/01/2016, ngày chấp nhận đăng 18/02/2016TÓM TẮT Quy trình sản xuất bo mạch in điện tử, gọi tắt là PCB (Printed Circuit Bo), là một quytrình phổ biến, thường đòi hỏi rất nhiều ứng dụng công nghệ cao. Trong đó, việc kiểm tra mộtPCB với đầy đủ linh kiện là một việc làm khó khăn với người lao động do tính chất đòi hỏi sựtập trung cao và bền bỉ của công nhân. Để giải quyết vấn đề này, nhiều giải pháp đã được đềxuất, trong đó công nghệ xử lý ảnh nổi lên như một phương án tốt nhất với các ưu điểm như tốcđộ xử lý nhanh và độ chính xác cao. Tuy nhiên, giá thành của các hệ thống này thường khá cao.Bài báo này trình bày một giải pháp để kiểm tra những linh kiện bị thiếu trên các PCB hoànchỉnh. Theo đó, một giải thuật phù hợp được đề xuất cho camera giá thành thấp, cho phép xâydựng một quy trình kiểm tra có tính đơn giản và kinh tế hơn. Từ khóa: kiểm tra quang; kiểm tra bo mạch in; linh kiện thiếu; xử lý ảnh, camera giáthành thấp.ABSTRACT The manufacturing process of Printed Circuit Board (PCB) nowsaday requires severalhigh-tech procedures. Among them, components inspection on PCB usually requires high at-tention concentration and labor persistence. Solutions were suggested to solve this problem,among which computer vision emerged as one of the most suited with high speed and precisedetection capacity, but usually high cost. This paper presents a solution to detect missing com-ponents on PCB using low cost camera and an appropriate algorithm that meets the require-ments of the producer. Keywords: visual inspection; printed circuit board checking; missing component; imageprocessing; low cost camera.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Công nghệ xử lý ảnh không phải là một [6]. Trong nội dung bài báo này, nhóm tác giảcông nghệ mới xuất hiện trên thế giới. Ở thập tập trung vào việc xây dựng giải thuật xử lýniên 80, công nghệ này đã được ứng dụng để cùng với một mô hình phần cứng thích hợp đểkiểm tra các mạch in điện tử, kiểm tra chip, kiểm tra.chất lượng bề mặt vật liệu, thức ăn [1], [2]. 1.1 Các phương án thiết kế phần cứng:Tuy gặp nhiều hạn chế [3], nhưng công nghệ Theo [7], việc lựa chọn thiết bị cho hệnày vẫn được cải tiến không ngừng và sử thống xử lý ảnh có nhiều phương án, bao gồm:dụng ngày càng nhiều trong công nghiệp [4]. - Sử dụng ánh sáng thường (ánh sángTrong dây chuyền sản xuất các bo mạch điện người nhìn thấy, có bước sóng từ 0,4 -tử, công nghệ này đặc biệt tỏ ra hữu ích trong 0,75 μm. Hệ thống này dùng để kiểmviệc kiểm tra các đường mạch in [5] hay kiểm tra những lỗi bề mặt như kiểm tra bo lúctra bảo đảm linh kiện trên bo không bị bỏ sót chưa gắn linh kiện, kiểm tra mối hàn Tạp Chí Khoa Học Giáo Dục Kỹ Thuật Số 35B (3/2016) Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh 53 chì, kiểm tra thiếu linh kiện [8]. quy tắc thiết kế (có được khi thiết kế mạch) để - Dùng tia X (X quang, có bước sóng từ kiểm tra bo mạch, bao gồm những tiêu chuẩn 0,01 đến 10 nm (nanomet). Hệ thống xử về kích thước, vị trí, hướng của linh kiện, để lý ảnh dạng này được dùng để thực hiện tiến hành kiểm tra trên ảnh thu được. những phép đo nhanh và chính xác cho Ngoài ra, nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra hiệu những bo nhiều lớp [9]. quả của việc kết hợp cả 2 phương pháp trên, - Dùng siêu âm: Bằng cách phát ra dải nghĩa là sử dụng cả bản thiết kế và ảnh chuẩn sóng siêu âm và nhận tín hiệu phản hồi, để kiểm tra bo mạch [14], [15]. hệ thống này có thể phát hiện lỗi ở các mối hàn chì [10]. 1.3 Lựa chọn phương án - Ảnh nhiệt: Sử dụng công nghệ laser Trong phạm vi nghiên cứu này, nhóm hoặc ánh sáng hồng ngoại, hệ thống tác giả chỉ tập trung vào việc giải quyết vấn được dùng để đo các điểm sinh nhiệt khi đề thiếu linh kiện trên bo mạch. Xét theo tiêu bo mạch đang hoạt động ...