PCB行業(yè)早期生產(chǎn)設(shè)備的檢測(cè)方式是通過(guò)人工目測(cè)加人工記錄的方式，這種方法效率差，極容易誤判漏判，導(dǎo)致產(chǎn)能?chē)?yán)重受限。檢測(cè)時(shí)需高強(qiáng)度光源照亮產(chǎn)品，人員在光源旁操作容易對(duì)眼睛造成不可逆的傷害。因此近年來(lái)引入機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的方式，提高檢測(cè)效率并且保護(hù)操作人員的安全。此案例實(shí)現(xiàn)對(duì)PCB產(chǎn)品初組裝以及最終組裝兩個(gè)工序后的產(chǎn)品進(jìn)行缺陷檢測(cè)和讀碼獲取產(chǎn)品信息，當(dāng)產(chǎn)品NG時(shí)報(bào)警。每次視覺(jué)檢測(cè)完成后給出檢測(cè)結(jié)果，與產(chǎn)品信息一起同步上傳至客戶(hù)信息系統(tǒng)。
PCB行業(yè)-PCB板缺陷檢測(cè)案例
1. 客戶(hù)（項(xiàng)目）所屬行業(yè)
PCB行業(yè)
2. 行業(yè)背景介紹
（1） 行業(yè)簡(jiǎn)介
印制電路板（簡(jiǎn)稱(chēng)“PCB”）是指在覆銅板按照預(yù)定設(shè)計(jì)形成銅線(xiàn)路圖形的電路板，其主要功能是使各種電子零組件按照預(yù)定電路連接，起電氣連接作用。印制電路板是組裝電子零件用的關(guān)鍵互連件，為電子元器件提供電氣連接的同時(shí)，也承載著電子設(shè)備數(shù)字及模擬信號(hào)傳輸、電源供給和射頻微波信號(hào)發(fā)射與接收等功能，絕大多數(shù)電子設(shè)備及產(chǎn)品均需配備，因而被稱(chēng)為“電子產(chǎn)品之母”。
PCB板被廣泛應(yīng)用于通訊電子、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、汽車(chē)電子、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、國(guó)防及航空航天等領(lǐng)域。由于技術(shù)的快速發(fā)展和消費(fèi)者需求的不斷變化，PCB行業(yè)的產(chǎn)品需求量不斷增加，PCB產(chǎn)品如何能高質(zhì)高速的生產(chǎn)成了目前的難點(diǎn)。目前許多PCB制造企業(yè)都需要尋求穩(wěn)定的視覺(jué)檢測(cè)方案，實(shí)現(xiàn)智能制造。
行業(yè)早期生產(chǎn)設(shè)備的檢測(cè)方式是通過(guò)人工目測(cè)加人工記錄的方式，這種方法效率差，極容易誤判漏判，導(dǎo)致產(chǎn)能?chē)?yán)重受限。檢測(cè)時(shí)需高強(qiáng)度光源照亮產(chǎn)品，人員在光源旁操作容易對(duì)眼睛造成不可逆的傷害。因此近年來(lái)引入機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的方式，提高檢測(cè)效率并且保護(hù)操作人員的安全。
（2） 生產(chǎn)環(huán)節(jié)介紹
PCB板的主要生產(chǎn)流程為：
1.設(shè)計(jì)與制版：?首先，?根據(jù)電路需求進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，?生成PCB布局圖。?然后將設(shè)計(jì)圖送至專(zhuān)業(yè)廠家進(jìn)行制版，?制作出實(shí)物電路板。?
2.元器件采購(gòu)：?根據(jù)電路設(shè)計(jì)，?采購(gòu)所需的元器件，?確保元器件的質(zhì)量，?尤其是關(guān)鍵的集成電路。?
3.檢驗(yàn)：?收到電路板和元器件后，?進(jìn)行初步檢驗(yàn)，?確認(rèn)無(wú)明顯缺陷或損壞。?
4.組裝與焊接：?按照安裝方法，?進(jìn)行元器件的組裝和焊接。?包括使用SMT貼片機(jī)將元器件準(zhǔn)確貼裝到PCB板指定焊盤(pán)位置、使用手工或機(jī)器插件元器件將其插入PCB相應(yīng)孔位、?通過(guò)波峰焊或選擇性焊接將元器件固定在板上。?
5.焊接檢查與功能測(cè)試：?通過(guò)AOI自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)或人工目檢確認(rèn)焊點(diǎn)質(zhì)量和元器件安裝準(zhǔn)確性。?裝配完成后進(jìn)行電路板功能測(cè)試，?確保所有電路性能達(dá)標(biāo)。?
6．終檢包裝：?通過(guò)電氣性能、?外觀等方面的最終檢驗(yàn)后，?將合格產(chǎn)品進(jìn)行清潔、?防靜電包裝，?準(zhǔn)備出廠。?
7.防護(hù)處理與包裝運(yùn)輸：?為了防止電路板受潮、?氧化，?通常會(huì)在其表面涂覆一層保護(hù)漆。?最后，?對(duì)完成的電路板進(jìn)行包裝，?準(zhǔn)備運(yùn)輸?shù)阶罱K用戶(hù)手中。?
以上步驟共同構(gòu)成了線(xiàn)路板生產(chǎn)組裝的基本流程，?每個(gè)環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格把控質(zhì)量，?確保電路板的性能和可靠性。?
該項(xiàng)目在生產(chǎn)流程中主要應(yīng)用于組裝與焊接環(huán)節(jié)和終檢包裝環(huán)節(jié)。組裝與焊接環(huán)節(jié)檢測(cè)初組裝后的產(chǎn)品插線(xiàn)口是否歪斜并讀取產(chǎn)品二維碼記錄產(chǎn)品信息；終檢包裝環(huán)節(jié)檢查產(chǎn)品外表面是否有黑白膠體缺陷并讀取產(chǎn)品一維碼記錄產(chǎn)品信息。兩個(gè)環(huán)節(jié)的檢測(cè)流程為使用我們的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)相機(jī)收集產(chǎn)品圖像，上傳產(chǎn)品圖像至VM算法平臺(tái)進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)并讀碼獲取產(chǎn)品信息，同時(shí)進(jìn)行信息統(tǒng)計(jì)并同步至客戶(hù)系統(tǒng)進(jìn)行存檔。
（3） 項(xiàng)目目的（檢測(cè)）
該項(xiàng)目主要解決的問(wèn)題是監(jiān)控PCB板的生產(chǎn)質(zhì)量，判斷PCB板組裝后插線(xiàn)排質(zhì)量以及外殼質(zhì)量是否合格。
（4） 檢測(cè)原因
為PCB板的后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)便利，保障PCB板的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高速高質(zhì)智能生產(chǎn)，可以大大提高品牌效益。
3. 案例背景
（1） 客戶(hù)（項(xiàng)目）需求
a) PCB板初組裝后檢測(cè)內(nèi)容：PCB板的插線(xiàn)排是否歪斜；讀取產(chǎn)品信息。
插線(xiàn)排參考線(xiàn)與板身參考線(xiàn)角度>±15°則判定為不合格。插線(xiàn)排檢測(cè)區(qū)域如下圖所示藍(lán)色框區(qū)域。
產(chǎn)品信息讀碼區(qū)域?yàn)橄聢D所示紅色框區(qū)域。
初組裝PCB板圖
檢測(cè)完成后將產(chǎn)品信息以及檢測(cè)結(jié)果發(fā)送客戶(hù)系統(tǒng)中，并根據(jù)產(chǎn)品判斷結(jié)果控制結(jié)果燈報(bào)警以及皮帶線(xiàn)運(yùn)動(dòng)至下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
b) 產(chǎn)品最終組裝后檢測(cè)內(nèi)容：檢測(cè)產(chǎn)品側(cè)面金屬平面是否有黑色泡棉以及白色膠體；讀取產(chǎn)品信息。
有黑色泡棉以及白色膠體則為不合格。黑色泡棉為下圖綠色框所示區(qū)域，白色膠體為下圖黃色框所示區(qū)域。
產(chǎn)品讀碼區(qū)域?yàn)橄聢D所示紅色框所示區(qū)域。
PCB板最終組裝后產(chǎn)品側(cè)面圖
檢測(cè)完成后將產(chǎn)品信息以及檢測(cè)結(jié)果發(fā)送客戶(hù)系統(tǒng)中，并根據(jù)產(chǎn)品判斷結(jié)果控制結(jié)果燈報(bào)警以及皮帶線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
（2） 客戶(hù)痛點(diǎn)或問(wèn)題
a) 初組裝產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)不同種類(lèi)產(chǎn)品的產(chǎn)品信息條碼顏色不同，造成同一打光條件下，不同產(chǎn)品二維碼穩(wěn)定讀取效果難以兼容。
b) 初組裝產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)視野范圍較大，插口附近特征點(diǎn)較雜亂，缺陷檢測(cè)本身難度較大的同時(shí)需兼容較小二維碼讀取。
c) 最終組裝產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)黑色泡棉與背景成像灰度特征相似，較難識(shí)別。
4. 方案描述
（1） 海康智能工業(yè)相機(jī)項(xiàng)目配單表及數(shù)據(jù)
硬件配單 | 相機(jī) | 海康MV-CS200-10GM |
鏡頭 | 海康MVL-KF3528M-12MP | |
紅色環(huán)形光源 | 海康MV-LRDS-130-90-R | |
白色面光 | 海康MV-LBES-H-200-200-W | |
光源控制器 | 海康MV-LE100-48W24-2D | |
數(shù)據(jù) | 相機(jī)鏡頭高度 | 800mm |
視野（FOV） | 300*200mm | |
單像素精度 | 0.055 mm/pixel |
（2） 方案示意圖
架設(shè)示意圖
實(shí)際架設(shè)圖
（3） 方案思路描述
a) 初組裝環(huán)節(jié)產(chǎn)品檢測(cè):
使用VisionMaster算法開(kāi)發(fā)軟件中的形態(tài)學(xué)處理模塊，對(duì)產(chǎn)品插線(xiàn)排檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行局部膨脹腐蝕操作，將插線(xiàn)排與產(chǎn)品板身基準(zhǔn)線(xiàn)對(duì)比度增加以及識(shí)別區(qū)域面積增加，使直線(xiàn)查找模塊識(shí)別基準(zhǔn)線(xiàn)更加穩(wěn)定，防止檢測(cè)過(guò)程誤識(shí)別直線(xiàn)導(dǎo)致插線(xiàn)排角度識(shí)別誤判。
使用紅光環(huán)形光源進(jìn)行打光測(cè)試以達(dá)到最優(yōu)效果，使不同產(chǎn)品上不同顏色二維碼都可穩(wěn)定識(shí)別。
檢測(cè)方案思路流程圖
b) 最終組裝包裝后產(chǎn)品檢測(cè)：
使用圖像增強(qiáng)使白色膠體以及黑色泡棉在圖像中與背景灰度值差變大，防止黑色泡棉出現(xiàn)誤判。
使用白色面光使打光更為均勻，能獲取質(zhì)量較高的圖像。
（4） 搭建與調(diào)試
a) 硬件搭建及軟件調(diào)試整體流程：
安裝光源、相機(jī)及工控機(jī)至工位預(yù)先規(guī)劃位置。安裝鏡頭至相機(jī)并連接各硬件間線(xiàn)纜，相機(jī)IO輸出連接產(chǎn)品狀態(tài)指示燈。
系統(tǒng)上電，并在拍攝視野中放置一個(gè)檢測(cè)產(chǎn)品，使用MVS調(diào)節(jié)相機(jī)參數(shù)調(diào)節(jié)圖像質(zhì)量，聚焦至檢測(cè)平面。
使用VM搭建算法流程及方案，與客戶(hù)系統(tǒng)通信，并拍攝實(shí)際產(chǎn)品測(cè)試算法檢測(cè)效果以及整個(gè)視覺(jué)系統(tǒng)方案聯(lián)通狀態(tài)。最終調(diào)整至方案運(yùn)行穩(wěn)定，保存方案。
b) 軟件算法調(diào)試細(xì)節(jié)：
初組裝產(chǎn)品：先使用“形態(tài)學(xué)處理”將初組裝產(chǎn)品上基準(zhǔn)線(xiàn)區(qū)域突出，多次細(xì)微調(diào)整，尋找合適的參數(shù)使基準(zhǔn)線(xiàn)明顯且不移位；再使用“直線(xiàn)查找”查找基準(zhǔn)線(xiàn)位置，并使用“線(xiàn)線(xiàn)測(cè)量”檢測(cè)兩基準(zhǔn)線(xiàn)之間夾角大小；同時(shí)使用“二維碼識(shí)別”讀取產(chǎn)品信息；最后將產(chǎn)品識(shí)別結(jié)果以及產(chǎn)品信息發(fā)送給客戶(hù)系統(tǒng)以及結(jié)果顯示燈。
初組裝后產(chǎn)品檢測(cè)調(diào)試
最終組裝后產(chǎn)品：先使用“圖像增強(qiáng)”以及“形態(tài)學(xué)處理”將最終組裝產(chǎn)品上黑色泡棉以及白色膠體與背景灰度差調(diào)大，參數(shù)需多次細(xì)微調(diào)整，尋找合適的參數(shù)使黑色泡棉識(shí)別穩(wěn)定；再使用“BLOB分析”檢測(cè)膠體及泡棉位置；同時(shí)使用“條碼識(shí)別”讀取產(chǎn)品信息；最后將產(chǎn)品識(shí)別結(jié)果以及產(chǎn)品信息發(fā)送給客戶(hù)系統(tǒng)以及結(jié)果顯示燈。
最終組裝產(chǎn)品檢測(cè)調(diào)試
（5） 項(xiàng)目難點(diǎn)及解決方案描述
難點(diǎn)1：客戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)的初組裝產(chǎn)品種類(lèi)多，二維碼顏色不一致，導(dǎo)致讀碼時(shí)使用普通白光光源補(bǔ)光效果不佳，個(gè)別種類(lèi)產(chǎn)品上其他顏色二維碼不能穩(wěn)定讀取。
解決方案：調(diào)整光源種類(lèi)，最終測(cè)試確定采用紅色光源，此時(shí)檢測(cè)及讀碼的效果優(yōu)良。
難點(diǎn)2：初組裝產(chǎn)品插線(xiàn)排位置以及數(shù)量多變，考慮的情況要全面周到，做到每一處插線(xiàn)排都不能遺漏。
解決方案：在算法檢測(cè)時(shí)根據(jù)讀碼獲取的產(chǎn)品信息判斷產(chǎn)品插線(xiàn)排位置，在搭建方案時(shí)注意細(xì)節(jié)，能兼容檢測(cè)所有產(chǎn)品，遇到誤判的情況及時(shí)更正方案數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)試。
難點(diǎn)3：最終組裝產(chǎn)品檢測(cè)時(shí)黑色泡棉與背景顏色相似難以區(qū)分。
解決方案：在算法檢測(cè)時(shí)增加圖像預(yù)處理流程，使檢測(cè)效果更加穩(wěn)定。
（6） 效果展示
初組裝產(chǎn)品之一檢測(cè)結(jié)果
最終組裝產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果
5.方案優(yōu)勢(shì)
1、單次流程運(yùn)行160ms，滿(mǎn)足200ms內(nèi)完成視覺(jué)節(jié)拍需求。
2、檢測(cè)準(zhǔn)確率可達(dá)到99.9%。
（2） 客戶(hù)層面：
1、我司VM算法開(kāi)發(fā)平臺(tái)自帶顯示界面設(shè)計(jì)功能，客戶(hù)自行設(shè)計(jì)顯示界面，方便快捷且滿(mǎn)足檢測(cè)數(shù)據(jù)直觀展示。
2、使用我司VM算法平臺(tái)進(jìn)行檢測(cè)，算法種類(lèi)多樣，操作簡(jiǎn)單。后期維護(hù)方便，易上手，也便于增加其它同工位視覺(jué)檢測(cè)項(xiàng)。
3、該方案可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量快速自動(dòng)化檢測(cè)，將產(chǎn)品檢測(cè)狀態(tài)用顏色燈顯示并上傳至客戶(hù)系統(tǒng)，NG產(chǎn)品易分辨，摒棄傳統(tǒng)人工繁瑣檢測(cè)流程，提升客戶(hù)產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)速度以及生產(chǎn)效率。
4、全自動(dòng)化視覺(jué)檢測(cè)方案使用減少了客戶(hù)人工成本，并極大降低了產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的誤判、漏判比例，將不合格產(chǎn)品攔截在生產(chǎn)過(guò)程中，幫助客戶(hù)提升產(chǎn)品良品率，減少損失。
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