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機(jī)器視覺(jué)精確率可達(dá)100?讓芯片缺陷無(wú)處遁形

發(fā)布時(shí)間:2024-04-19 10:05:32 瀏覽次數(shù):354

引言

隨著科技的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的產(chǎn)業(yè)逐漸被機(jī)器所取代。在電子產(chǎn)業(yè)中,芯片充當(dāng)著重要角色,在生產(chǎn)制造過(guò)程中自然也需要通過(guò)檢測(cè)環(huán)節(jié)反饋芯片的品質(zhì)問(wèn)題,以便人們掌握各個(gè)環(huán)節(jié)的情況。而隨著芯片越來(lái)越高端復(fù)雜,人工檢測(cè)逐漸退出歷史舞臺(tái)。


這是因?yàn)槿斯z測(cè)存在著以下一些弊端:效率低下、精確度低、耗時(shí)長(zhǎng)等問(wèn)題。以常用的雙球貼片紅外接收頭為例,人工部門(mén)對(duì)于該芯片的外觀、引腳長(zhǎng)度和引腳距離的一致的檢測(cè)上總體還是不如機(jī)器檢測(cè)。因?yàn)樾酒旧硪蟮母呔燃夹g(shù)使得人眼有時(shí)難以察覺(jué)到一些細(xì)節(jié)上的問(wèn)題,而這樣的話(huà),對(duì)于后續(xù)的成品質(zhì)量方面也沒(méi)有基本的保證了,機(jī)器檢測(cè)便是在這樣的境況下催生的,為了保證芯片質(zhì)量的優(yōu)良,簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)的機(jī)器檢測(cè)過(guò)程就可達(dá)到人們想要的結(jié)果。

機(jī)器檢測(cè)主要針對(duì)圖像預(yù)處理和引腳檢測(cè)兩個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)致的設(shè)計(jì),以保證產(chǎn)品生產(chǎn)制造期間的準(zhǔn)確性,避免了部件的良莠不齊情況。電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代在我們生活中一直備受關(guān)注,機(jī)器檢測(cè)是否能夠有效的應(yīng)用對(duì)于電子產(chǎn)品的質(zhì)量保證也極為重要。

針對(duì)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的簡(jiǎn)單應(yīng)用

機(jī)器視覺(jué)是一種復(fù)合技術(shù),由圖像處理,傳感器,光源照明等技術(shù)組成,運(yùn)用圖像采集技術(shù)采集圖像中所需要的信息,代替人工對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和判斷,從而很大程度上提高了工作效率及自動(dòng)化水平,機(jī)器視覺(jué)是對(duì)人眼視覺(jué)的模擬,因此我們可以把它想象成一個(gè)電子人眼,具有高度的精確性和自動(dòng)化的電子人眼。

芯片在生產(chǎn)制造過(guò)程中,環(huán)環(huán)相扣,不可避免地會(huì)產(chǎn)生劃痕,磕碰等表面不易被察覺(jué)的瑕疵,極大的影響了產(chǎn)品的優(yōu)良,主要在封裝前的表面缺陷檢測(cè)和封裝后的封裝體缺陷檢測(cè)。表面缺陷檢測(cè)也存在著不少的問(wèn)題:原材料不良、存在異物、劃傷、金屬污染物等問(wèn)題對(duì)芯片的質(zhì)量產(chǎn)生一定的影響。封裝體所存在的問(wèn)題為:印刷缺陷和引腳缺陷。印刷缺陷主要體現(xiàn)在表面符號(hào)印刷的模糊、偏移、漏印、無(wú)字等,而清晰的印刷符號(hào)是識(shí)別芯片的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。引腳缺陷主要體現(xiàn)在引腳缺失、引腳彎曲和引腳破損等。針對(duì)芯片中各環(huán)節(jié)存在的不同問(wèn)題需要對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)密檢查,而所產(chǎn)生的瑕疵品也需進(jìn)行不同的分類(lèi),這對(duì)于勞動(dòng)力來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的消耗,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力效率也低下。

隨著機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)逐漸受到重視,多種針對(duì)圖像信息提取的方法也被提出。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)可分為兩個(gè)部分,硬件部分負(fù)責(zé)圖像采集功能;軟件部分負(fù)責(zé)對(duì)目標(biāo)的降噪、預(yù)處理、尺寸檢測(cè)等功能。

首先是硬件系統(tǒng)檢測(cè)。在這一環(huán)節(jié),輸送鏈會(huì)將被檢測(cè)芯片輸送至相機(jī)下方區(qū)域,在相機(jī)的光照下,芯片會(huì)將反射的光投向鏡頭并在工業(yè)相機(jī)成像。工業(yè)相機(jī)通過(guò)圖像檢測(cè)算法對(duì)芯片進(jìn)行檢測(cè),之后再通過(guò)SOCKET通訊協(xié)議發(fā)送給機(jī)器人,最后由工業(yè)機(jī)器人將芯片按其優(yōu)劣程度進(jìn)行區(qū)分并放置相應(yīng)區(qū)域。

軟件檢測(cè)相較于上一步的檢測(cè)更為細(xì)致化。先進(jìn)行圖片采集,完成后對(duì)圖像濾波、二值化等預(yù)處理后可得到清晰的圖像;接著對(duì)圖像進(jìn)行圖像邊緣檢測(cè),再對(duì)其特征進(jìn)行提取,依此通過(guò)對(duì)比引腳個(gè)數(shù)可看出芯片引腳是否存在缺失。這一環(huán)節(jié)由機(jī)器來(lái)分檢部件是否符合要求,對(duì)其進(jìn)行細(xì)致化的檢查,和人力來(lái)比的話(huà),那么這一步不僅節(jié)省了不少時(shí)間而且節(jié)約了人力成本。

因以雙球貼片紅外接收頭為例進(jìn)行缺陷檢測(cè),所以需要注意的是,在芯片的反面有四個(gè)等長(zhǎng)、等距的引腳。若引腳個(gè)數(shù)不足,那么就可以直接輸出該芯片的缺陷信息;反之,繼續(xù)進(jìn)行下一步的檢測(cè),計(jì)算引腳間距是否均勻,引腳是否長(zhǎng)短一致不存在彎曲;以上檢測(cè)都達(dá)標(biāo)那么就可視為合格產(chǎn)品,輸出合格信息即可;若不是,直接輸出缺陷信息。

在對(duì)缺陷檢測(cè)環(huán)節(jié)的每一個(gè)產(chǎn)品做出精確的要求,以保證在具體實(shí)施階段可以得到準(zhǔn)確的結(jié)果,對(duì)部件進(jìn)行精密的篩選,保證清晰的成像,為引腳缺陷檢測(cè)環(huán)節(jié)篩選了成像清晰的,可能會(huì)在引腳方面存在缺陷的部件,過(guò)濾掉人工檢測(cè)中未被察覺(jué)的問(wèn)題,保證了機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的高度準(zhǔn)確率,對(duì)于部件的質(zhì)量保證有很大的提高,減少人工成本造成的不必要的損失。

如何界定機(jī)器檢測(cè)的合格品

在機(jī)器準(zhǔn)備就緒以后,我們又怎么知道機(jī)器對(duì)于部件質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)呢?同樣的標(biāo)準(zhǔn)又是如何被統(tǒng)一的呢?

那么,接下來(lái),我們一起探索機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)與人眼檢測(cè)的不同,一起了解智能化的機(jī)器是怎樣將部件進(jìn)行統(tǒng)一的篩選的。首先,在圖像預(yù)處理階段,通過(guò)濾波器對(duì)圖像邊界以及噪聲進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。高頻濾波器突出了圖像的邊界,低頻濾波器使得在濾除圖像噪聲時(shí)不會(huì)造成圖像的模糊,有效地避免了濾波后圖像模糊不清的情況。

其次,是對(duì)圖像的灰度化處理。在圖像拍攝過(guò)程中若周?chē)h(huán)境出現(xiàn)色彩,拍出的圖像也會(huì)成為彩色圖像,這會(huì)影響到機(jī)器引腳檢測(cè)的準(zhǔn)確度;因此,對(duì)圖像進(jìn)行灰度化處理可提高機(jī)器檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

最后,在對(duì)引腳進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢測(cè)階段,對(duì)其個(gè)數(shù)、間距也都有著精確的標(biāo)準(zhǔn)。其檢測(cè)的基本原理是:以合格芯片中的合格品為模板,參照這個(gè)模板,當(dāng)被檢測(cè)的圖像與模板的特征高度匹配時(shí),則視該圖像為合格品。

機(jī)器檢測(cè)能否真正用于實(shí)踐

除了對(duì)機(jī)器檢測(cè)各環(huán)節(jié)的進(jìn)行計(jì)劃,專(zhuān)家們對(duì)各環(huán)節(jié)所需要的機(jī)器也選用了精確度高,相互性強(qiáng)的設(shè)備。經(jīng)過(guò)一系列的規(guī)劃后就需要對(duì)設(shè)想進(jìn)行實(shí)踐性的檢驗(yàn),以發(fā)現(xiàn)其存在的問(wèn)題,從而在后期的改進(jìn)中對(duì)各環(huán)節(jié)存在的缺陷進(jìn)行調(diào)整。為了保證機(jī)器人可以準(zhǔn)確獲取目標(biāo),需要將相機(jī)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為機(jī)器人坐標(biāo)數(shù)據(jù),相機(jī)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)更新機(jī)器人的坐標(biāo)數(shù)據(jù),以保證機(jī)器人可精準(zhǔn)識(shí)別目標(biāo)產(chǎn)品。

在完成以上的分析及簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)規(guī)劃后,我們需要考慮的是能否讓機(jī)器檢測(cè)實(shí)現(xiàn)呢?首先,在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后,要隨機(jī)抽取一部分樣本進(jìn)行實(shí)踐檢測(cè),以?xún)汕€(gè)芯片為樣本進(jìn)行測(cè)試,準(zhǔn)備一千個(gè)合格品和一千個(gè)瑕疵品分別進(jìn)行檢測(cè),在檢測(cè)過(guò)程中,我們發(fā)現(xiàn)九百九十九個(gè)合格品樣本被精確篩選出,有四個(gè)樣本存在誤差,合格品樣本的誤判率可視為百分之零點(diǎn)四,而瑕疵品樣本的誤差率為百分之零。合格品存在的誤差可能是由于樣本芯片引腳過(guò)于彎曲,因此對(duì)于引腳個(gè)數(shù)的檢測(cè)存在一些失誤,將四個(gè)引腳判斷為不足四個(gè)引腳,在引腳距離,偏移度方面暫未發(fā)現(xiàn)失誤,精確的控制在合格品范圍內(nèi),符合工業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。

從預(yù)期結(jié)果來(lái)看,這個(gè)設(shè)計(jì)是較為可行的,在實(shí)施過(guò)程中遇到的一些問(wèn)題也有了解決的方法,如果真的將機(jī)器檢測(cè)運(yùn)用到電子產(chǎn)業(yè)中,也許我們會(huì)遇到和今天不一樣的問(wèn)題,但是在一千個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)中我們看到了這個(gè)方案的可行性,它將會(huì)使電子產(chǎn)業(yè)更上一層樓,機(jī)器檢測(cè)技術(shù)會(huì)在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用?,F(xiàn)階段,視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用,技術(shù)也逐漸熟練,但是對(duì)于芯片缺陷方面的檢測(cè)仍有一些問(wèn)題需要解決,因其表面缺陷的獨(dú)特性使得表面缺陷和封裝體缺陷方面的問(wèn)題都需要聯(lián)系起來(lái),運(yùn)用更精確的方法準(zhǔn)確研究這兩個(gè)部分所出問(wèn)題的環(huán)節(jié)與解決方案。

結(jié)語(yǔ)

隨著當(dāng)今社會(huì)的不斷發(fā)展,技術(shù)的進(jìn)步,人工智能代替人力也不可避免,機(jī)器的各方面優(yōu)勢(shì)成為它取代人力的重要條件。在全球化趨勢(shì)加快的今天,機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)已成為產(chǎn)業(yè)中不可或缺的一部分。從最初的人眼視覺(jué)檢測(cè)到如今機(jī)器化的發(fā)展,無(wú)一不在說(shuō)明當(dāng)今社會(huì)對(duì)產(chǎn)業(yè)新的要求,對(duì)工藝,高標(biāo)準(zhǔn);對(duì)產(chǎn)品,高質(zhì)量。機(jī)器視覺(jué)只是電子產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的一個(gè)小趨勢(shì),它體現(xiàn)了我們的科技隨之不斷創(chuàng)新,不斷發(fā)展,不斷進(jìn)步。

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