隨著電子設備對小型，輕型，薄型和可靠性的需求，促使各種新型器件特別是細微間距器件得到迅速發展，被越來越多的用在各類電子設備上，于是對SMT中的關鍵設備————貼片機的貼片精度提出了更高的要求。本文從應用角度對FUJI（主要是IP3和CP6）和SIEMENS（S80F）貼片機的視覺系統進行了詳細對比。

1、機器視覺系統的原理

貼片機視覺系統是以計算機為主體的圖象觀察，識別和分析系統。它主要采用攝象機為計算機感覺的傳感部件，或稱探測部件。攝象機感覺到在給定視內目的物的光強度分布，然后將其轉換成模擬電信號，再通過A/D轉換器被數字化成離散的數值，這些數值表示視野內給定的平均光強度，這樣得到的數字影象被規則的空間網格覆蓋，每個網格叫做一個像元。顯然，在像元陣列中目的物影象占據一定的網格數。計算機對包含目的物數字圖象的像元陣列進行處理，將圖象特征與事先輸入計算機的參考圖象進行比較和分析判斷，根據其計算結果計算機向執行機構發生指令。

在機器視覺系統中灰度分辨率。灰度值法是用圖象多級亮度來表示分辨的大小，灰度分辨率規定在多大的離散值是機器給定的測量光強度，需要處理的光強越小，灰度分辨率就越高。

2、視覺系統的構成

貼片機視覺系統由視覺硬件和軟件組成。硬件一般由影象探測，影象存儲和處理以及影象顯示3部分組成。

攝象機是視覺系統的傳感部件，用于貼片機的視覺采用固態攝象機，CCD攝象機。固態攝象機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小光敏元件組成的CCD陣列，每個光敏元件輸出的電信號與被觀察目標上相應反射光強度成反比，這一電信號作為一像元的灰度被記錄下來。象元件坐標決定了該點在圖象中的位置。

攝象機獲取大量信息有微處理機處理。處理結果由工業電視顯示。攝象機與微處理機，微處理機與執行機構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、視覺系統的精度

影響視覺系統精度的主要因素是攝象機的像元數和光學放大倍數。攝象機的像元數越多，精度就越高;圖象的放大倍數越高，精度就越高。因為圖象的光學放大倍數越大，對于給定面積的象元數就越多，所以精度就越高。在FUJI的IP3上，在貼腳寬0。15MM的器件時就采用了精密的需要。不過，放大倍數過大，尋找器件更加困難，容易丟件，降低了帖裝率。所以要根據實際需要選擇合適的光學放大倍數。

4、FUJI和SIEMENS視覺系統的比較

1、PCB的精確定位

FUJI的IP和CP均有一個專用的MARK CAMERA，用來獲取PCB上的標是點位置，大小和形狀，讀取中心位置。在PCB進行定位時，PCB上需要至少2個表示點（基于X，Y TABLE水平的狀態下）依次圍繞每個表示點中心，在一定范圍內搜索，如未發現目標，就擴大搜索范圍（程序中可設定）。確定表示點位置后，與程序中的坐標比較，判斷的出偏差，具體反映在X，Y，Q3個值只能感，然后來修正貼裝坐標，SIEMENS也大致相同。

2、器件檢測和定心

FUJI使用一大一小2個攝象機進行不同元件的識別和對中，同時執行檢測功能。對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，其他采用后燈方式。帖裝頭上的吸嘴在有程序指定FEEDER位置吸取器件，吸取要盡量在器件的中心點上，特別是對于PLCC84等較大的器件，這一點很必要，否則在圖象處理時，常常通不過。吸取到了一確定位置上，獲取元器件的形狀圖象后，通過特殊的算法（因器件而已）獲取邊緣數據，得出中心位置，與程序內的數據比較，得出X，Y。Q的偏差值，給去校正數據的同時，執行如下各項檢測功能:實際器件與PART DATA所描述的器件有否偏差9（封裝:包括引腳樹，引腳位置，引腳長度，外型大小），引腳有無歪曲，引腳的共面性，以及極性檢測等。

貼片機在執行檢測功能時，將被檢測器件的各項特征與存儲的封裝器件進行比較，如果同不過檢測，則可能器件封裝出錯，或者料上錯，或者器件有缺陷，系統就會令貼裝頭將器件送入拋料盒。

FUJI提供了工業CRT顯示器可觀察器件的圖象通過機器上的現場控制臺，可手動操作，獲取真實器件的圖象，有多種方式可檢查器件程序內的封裝和實際的差別，CRT能提示哪里出錯了（BUG），在出錯時屏幕還提供了錯誤代碼，方便于分析產生錯誤的原因，并提供修改的建議。在視覺軟件中，對不同的器件有不同的VISION TYPE，這就是不同的圖象處理算法，對不同器件的引腳有不同的灰度解決方案，對引腳有不同的照射順序，可對引腳樹進行驗證，對于有極性的器件還可進行極性檢測，體現了貼篇機的適應性大小。

SIEMENS80F4也是屬于多功能機，她有2組貼片頭，分別是旋轉頭和IC頭，前者有12個貼片頭組成，最大可以貼裝PLCC44，而IC頭可以貼裝到55MM855MM的器件。SIEMENS有3個CAMERA，分別是PCB，COMPONENT和IC，PCB主要是用來對照機器上的標志點和PCB上的標志點的。COMPONENT位于旋轉頭的上方，用來對小器件進行光學對中，調整貼片位置，而IC則主要是對大器件進行光學對中。

SIEMENS有3種主要的照相方式，分別是放塊器件（比如一般的CHIP元件）SO器件，BGA。在對CHIP元件進行光學對中時，只有平行光，只對器件的邊緣進行確認，從而找到器件的中心，算出貼片機需要調整的誤差。而隊SO類器件進行光學對中的同時，還要對各個管腳的相對位置進行檢測，每一個焊球進行檢測，位置和焊球的亮度都是檢測內容。SIEMENS叫FUJI在對PLCC進行圖象處理有明顯的優勢，主要原因是FUJI的光源是平行光，對于J型管腳的處理結果就是一樣，只對J型管腳的最下端有反射。相比較而言，SIEMENS的光源有側光，對J型管腳的斜面也有反射圖象，能對PLCC進行比較全面的光學檢測。SIEMENS在貼裝PLCC上也有優勢，而且側光在對BGA進行光學檢測時也起著重要的作用。

5、結語

在對FUJI和SIEMENS的視覺系統的比較中，我們更深的認識了貼片機的圖象處理技術，可以看出，高精度貼片機綜合了計算機，光，電子，自動控制等多種現代高科技技術，隨著這些技術日新月異的發展，貼片機會向著更高速，更高精度，更強功能的方向發展。把使用貼片機的心得撰成此文，希望與從事SMT貼片工作的同仁更多的互相交流，達到互相提高的目的。(end)