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)微間距器件得到迅速發(fā)展，被越來(lái)越多的用在各類電子設(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和CP6）和SIEMENS（S80F）貼片機(jī)的視覺(jué)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比。

1、機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的原理

貼片機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為主體的圖象觀察，識(shí)別和分析系統(tǒng)。它主要采用攝象機(jī)為計(jì)算機(jī)感覺(jué)的傳感部件，或稱探測(cè)部件。攝象機(jī)感覺(jué)到在給定視內(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)，再通過(guò)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)給定的平均光強(qiáng)度，這樣得到的數(shù)字影象被規(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象占據(jù)一定的網(wǎng)格數(shù)。計(jì)算機(jī)對(duì)包含目的物數(shù)字圖象的像元陣列進(jìn)行處理，將圖象特征與事先輸入計(jì)算機(jī)的參考圖象進(jìn)行比較和分析判斷，根據(jù)其計(jì)算結(jié)果計(jì)算機(jī)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生指令。

在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中灰度分辨率。灰度值法是用圖象多級(jí)亮度來(lái)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(cè)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(jué)系統(tǒng)的構(gòu)成

貼片機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)由視覺(jué)硬件和軟件組成。硬件一般由影象探測(cè)，影象存儲(chǔ)和處理以及影象顯示3部分組成。

攝象機(jī)是視覺(jué)系統(tǒng)的傳感部件，用于貼片機(jī)的視覺(jué)采用固態(tài)攝象機(jī)，CCD攝象機(jī)。固態(tài)攝象機(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(lái)。象元件坐標(biāo)決定了該點(diǎn)在圖象中的位置。

攝象機(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。攝象機(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(jué)系統(tǒng)的精度

影響視覺(jué)系統(tǒng)精度的主要因素是攝象機(jī)的像元數(shù)和光學(xué)放大倍數(shù)。攝象機(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象的光學(xué)放大倍數(shù)越大，對(duì)于給定面積的象元數(shù)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(shí)就采用了精密的需要。不過(guò)，放大倍數(shù)過(guò)大，尋找器件更加困難，容易丟件，降低了帖裝率。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(jué)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(lái)獲取PCB上的標(biāo)是點(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2個(gè)表示點(diǎn)（基于X，Y TABLE水平的狀態(tài)下）依次圍繞每個(gè)表示點(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）。確定表示點(diǎn)位置后，與程序中的坐標(biāo)比較，判斷的出偏差，具體反映在X，Y，Q3個(gè)值只能感，然后來(lái)修正貼裝坐標(biāo)，SIEMENS也大致相同。

2、器件檢測(cè)和定心

FUJI使用一大一小2個(gè)攝象機(jī)進(jìn)行不同元件的識(shí)別和對(duì)中，同時(shí)執(zhí)行檢測(cè)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(diǎn)上，特別是對(duì)于PLCC84等較大的器件，這一點(diǎn)很必要，否則在圖象處理時(shí)，常常通不過(guò)。吸取到了一確定位置上，獲取元器件的形狀圖象后，通過(guò)特殊的算法（因器件而已）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，給去校正數(shù)據(jù)的同時(shí)，執(zhí)行如下各項(xiàng)檢測(cè)功能:實(shí)際器件與PART DATA所描述的器件有否偏差9（封裝:包括引腳樹(shù)，引腳位置，引腳長(zhǎng)度，外型大小），引腳有無(wú)歪曲，引腳的共面性，以及極性檢測(cè)等。

貼片機(jī)在執(zhí)行檢測(cè)功能時(shí)，將被檢測(cè)器件的各項(xiàng)特征與存儲(chǔ)的封裝器件進(jìn)行比較，如果同不過(guò)檢測(cè)，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)就會(huì)令貼裝頭將器件送入拋料盒。

FUJI提供了工業(yè)CRT顯示器可觀察器件的圖象通過(guò)機(jī)器上的現(xiàn)場(chǎng)控制臺(tái)，可手動(dòng)操作，獲取真實(shí)器件的圖象，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能提示哪里出錯(cuò)了（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，并提供修改的建議。在視覺(jué)軟件中，對(duì)不同的器件有不同的VISION TYPE，這就是不同的圖象處理算法，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)引腳樹(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(cè)，體現(xiàn)了貼篇機(jī)的適應(yīng)性大小。

SIEMENS80F4也是屬于多功能機(jī)，她有2組貼片頭，分別是旋轉(zhuǎn)頭和IC頭，前者有12個(gè)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(gè)CAMERA，分別是PCB，COMPONENT和IC，PCB主要是用來(lái)對(duì)照機(jī)器上的標(biāo)志點(diǎn)和PCB上的標(biāo)志點(diǎn)的。COMPONENT位于旋轉(zhuǎn)頭的上方，用來(lái)對(duì)小器件進(jìn)行光學(xué)對(duì)中，調(diào)整貼片位置，而IC則主要是對(duì)大器件進(jìn)行光學(xué)對(duì)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(duì)CHIP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，算出貼片機(jī)需要調(diào)整的誤差。而隊(duì)SO類器件進(jìn)行光學(xué)對(duì)中的同時(shí)，還要對(duì)各個(gè)管腳的相對(duì)位置進(jìn)行檢測(cè)，每一個(gè)焊球進(jìn)行檢測(cè)，位置和焊球的亮度都是檢測(cè)內(nèi)容。SIEMENS叫FUJI在對(duì)PLCC進(jìn)行圖象處理有明顯的優(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，SIEMENS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(cè)。SIEMENS在貼裝PLCC上也有優(yōu)勢(shì)，而且側(cè)光在對(duì)BGA進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)時(shí)也起著重要的作用。

5、結(jié)語(yǔ)

在對(duì)FUJI和SIEMENS的視覺(jué)系統(tǒng)的比較中，我們更深的認(rèn)識(shí)了貼片機(jī)的圖象處理技術(shù)，可以看出，高精度貼片機(jī)綜合了計(jì)算機(jī)，光，電子，自動(dòng)控制等多種現(xiàn)代高科技技術(shù)，隨著這些技術(shù)日新月異的發(fā)展，貼片機(jī)會(huì)向著更高速，更高精度，更強(qiáng)功能的方向發(fā)展。把使用貼片機(jī)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(dá)到互相提高的目的。(end)