机器视觉系统在电子制造焊接中的应用

为提供最高质量的焊线情形与流程安全，更多有关准确度与速度的要求必须交由机器来处理。其中完美的影像处理是不可获缺的因素。

芯片是一种高度整合电子效能的组件，有时候尺寸仅有0.3 x 0.3 mm，必须用极细的焊线焊接，以绝对准确度将细的铝或金线放置于非常小的垫面，这些垫面也许只有数微米厚，以可*的接触点焊接在一起。焊接的时候不论是芯片或接线都可能会受到损坏。这些机器、电子与控制技术要求必须极准确地同步结合在一起，才可提供最高的流程安全，并且是可以完成的新兴生产技术。搭配其创新的机器，慕尼黑的F & K Delvotec Bondtechnik GmbH属于全球印模与焊线产业中的技术领先者。

一贯将最严谨的要求贯彻于应用在重要生产技术的影像处理系统中。Ing. Farhad Farassat博士，一家中级电子产业的管理协会理事说：“在选择影像处理系统时，我们进行了内部的详细测试，并于过去三年中在客户设备上进行测试。自从1996年清楚地决定之后，Cognex从未变更其理念。”

一连串的技术性挑战


在焊线技术的小小宇宙中，因为芯片维度的缩小，需要较强大的影像放大功能，以利放大所撷取的影像，由此许多影像处理问题便愈演愈烈，难度甚至数倍于从前。在此环境中，高质量的成像镜头系统必须满足特殊的最佳化需求。与一般影像处理技术相较，这里对照明、对比、失真或焦距深度等问题的要求，都逐一被放大。芯片、涂漆表面、图样与质地的质量对比可能会因为材质关系呈现出很大的相异性。在这些小型芯片中微小的偏移 ，已经对影像的对比方面的质量造成很大的影响。

“我们必须处理五十倍的放大，在µm（微米）的范围内，考虑机器在技术方面可以使用的分辨率。影像处理系统的最大准确度与流程安全对我们而言是非常重要的。”Farassat 博士解释。

采用Cognex作为供货商，主要因为其视觉工具绝佳的操作模式、可*度及视觉算法的高准确度，其精度可高达亚像素区块。同时还必须可以安全地处理非常短的周期时间。在印模或焊线机器中的主要影像处理作业是确实地决定芯片与位置，及其图样、边缘、圆圈及钻孔。来自Cognex的MVS框架撷取器系列产品是嵌入于机器的UNIX实时处理作业中。F & K Delvotec非常复杂与公司特殊的需求推动该公司开发其独家镜头系统、相机、焦距解决方案与照明控制。最近，后者已经采用功能强大的PatMax视觉软件套件为辅助工具，因而得以实现。

认可的伙伴关系


自1996年开始，F & K Delvotec 所制作的机器已经以Cognex的PC类视觉系统为核心。企业已经提供大约2000套搭配Cognex软硬件的机器；超过三分之二的机器出货至欧洲以外的市场，因此，也让此公司成为全球机器视觉市场领先者，Cognex，的最大欧洲客户之一。所有新机器都搭配高效率的视觉套件PatMax，因为有图形化使用者接口的支持，因此可满足复杂的程序需求。同时也可以取得非常准确的对象位置，即使是在非常困难的条件下。在其使用的技术与方法中，这种几何导向的视觉软件明显地有别于其它竞争者的产品。有了这些专利算法，低对比下的特征 (如轮廓) 亦可较快速地辨识，并拥有较高的准确度，尤其是较佳的可靠度。

例如，以特定的轮廓为基础，PatMax将可立即辨识要如何找出更进一步的特征，而不受失真、位置或覆盖情形的影响。不需要处理完整绘制影像的线性分析。这可简化特征的辨识，并使视觉系统速度更
快，确保更高的可塑性与可靠度。Delvotec 员工采用PatMax后可得到可重复的1/50th 像素的量测准确度。整个程序由搜寻到结果所需的周期时间为30 至50毫秒。
有关位置精确度、图样质量与参考图样的部分，现今已经可以达到 1 µm （微米）的数值，这在流程质量上是很重大的贡献。不同的照明度在机器中是必要的，照明度会有待测零件有关。所有照明系统，例如红色、蓝色或白色灯光，侧灯光与闪光都必须由影像处理系统直接指引，同时搭配使用PatMax。


与绝佳的结果有关的，最新的第五代F & K Delvotec 机器也同时装配着PatMax与MVS8000系列的高效能硬件。新焊线系列64/66000 G5 可以处理单一机器上17 µm（微米）的细线，以及直径高达600 µm （微米）的粗线。在各种广泛的应用中，焊线头的快速至换提供最大的可塑性与成本的节省。更甚者，焊线质量也会同时提升，例如处理17 µm （微米）细线特征时，焊线之间的最小间隙可达2 - 3 µm（微米）。


Farasssat在下列说明中摘要出对配有PatMax的机器的常见预期：”有关速度、准确度与对比行为的新挑战，对我们的机器而言，没有比Congex的PatMax更好的系统。实际技术知识方面的绝佳支持服务与Cognex在影像处理方面的广泛经验，在伙伴关系中，同时扮演着很重要的角色。

PatMax的潜能在基础上就比目前所使用的其它工具更稳固，并且可以开启其它应用范围，更可提供未来所需的安全。”Delvotec尝试考虑用于其机器高等级质量检查的作法，在未来将会更为宽广，这也会成为机器标准化的表征。在2005，Cognex 与Devoltec将庆祝10年共同合作的伙伴关系。