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    隨著電子設(shè)備對小型、輕型、薄型和可*性的需求，促使各種新型器件特別是細間距、微細間距器件得到迅速發(fā)展，被越來越多地用于各類電子設(shè)備上，于是對SMT中的關(guān)鍵設(shè)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,CP6）和SIEMEMS (S80F)貼片機的視覺系統(tǒng)進行了詳細對比，以使從事SMT的有關(guān)技術(shù)人員更好地了解當今高精度貼片機的圖像處理技術(shù)是如何適應器件高精度貼裝的需求。

    機器視覺系統(tǒng)的原理 

    貼片機視覺系統(tǒng)是以計算機為主體的圖像觀察、識別和分析系統(tǒng)。它主要采用攝像機作為計算機感覺的傳感部件，或稱探測部件。攝像機感覺到在給定視野內(nèi)目的物的光強度分布，然后將其轉(zhuǎn)換成模擬電信號，模擬電信號再通過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)給定點的平均光強度，這樣得到的數(shù)字影像被規(guī)則的空間網(wǎng)格覆蓋，每個網(wǎng)格叫做一個像元。

    顯然，在像元陣列中目的物影像占據(jù)一定的網(wǎng)格數(shù)，如圖1所示。計算機對上述包含目的物數(shù)字圖像的像元陣列進行處理，將所圖像特征與事先輸入計算機的參考圖像進行比較和分析判斷，根據(jù)其結(jié)果計算機向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)生指令。

    在機器視覺系統(tǒng)中灰度分辨率。灰度值法是用圖像多級亮度來表示分辨的大小。灰度分辨率規(guī)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。

    視覺系統(tǒng)的構(gòu)成

    貼片機視覺系統(tǒng)由視覺硬件和軟件組成。硬件一般由影像探測、影像存儲和處理以及影像顯示三部成組成。

    攝像機是視覺系統(tǒng)的傳感部件，用于貼裝機的視覺采用固態(tài)攝像機，CCD攝像機。固態(tài)攝像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,像元件坐標決定了該點在圖像中的位置。

    攝像機獲取大量信息有微處理機處理。處理結(jié)果由工業(yè)電視顯示。攝像機與微處理機，微處理機與執(zhí)行機構(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。

    視覺系統(tǒng)的精度

    影響視覺系統(tǒng)精度的主要因素是攝像機的像元數(shù)和光學放大倍數(shù)。攝像機的像元數(shù)越多，精度就越高；圖象的放大倍數(shù)越高，精度就越高。因為圖像的光學放大倍數(shù)越大，對于結(jié)定面積的像元數(shù)就越多，所以精度越高。

    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(shù)過大，尋找器件更加困難，容易丟件，降低了貼裝率。所以要根據(jù)實際需要選擇合適的光學放大倍數(shù)。

    FUJI和SIEMENS視覺系統(tǒng)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上的標志點位置、大小和形狀，讀取中心位置。在PCB進行定位時，PCB上需要至少兩個標點（基于X 、Y TABLE水平的狀況下，）依次圍繞每個標志點中心，在一定范圍內(nèi)搜索，如未發(fā)現(xiàn)目標，就擴大搜索范圍（程序中可設(shè)定）。

    確定標志點位置后，與程序中的坐標比較，判定得出偏差，具體反映在X、Y、 Q三個值上，然后來修正貼裝數(shù)據(jù)。西門子也大致相同。

    2.器件檢測和定心

    FUJI使用一大一小兩個攝像頭進行不同元件的識別與對中，同時執(zhí)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，其它采用后燈（BACKLIGHT）方式。貼裝頭上的吸嘴在程序指定FERDER位置吸取器件，吸取要盡量在器件的中心點上，特別對于PLCC84等較大的器件，這一點很有必要，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像后，通過特殊的算法（因器件而導），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，給出校正數(shù)據(jù)的同時，執(zhí)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（封裝：包括引腳數(shù)、引腳位置、引腳長度、外型大小）、引腳有無彎曲、引腳的共面性、以及極性檢測等。

    貼片機在執(zhí)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，如果通不過檢測，則可能器件封裝出錯，或者料上錯，或者器件有缺陷，系統(tǒng)就令貼裝頭將器件送入廢料帶。實際應用中，如出現(xiàn)以上問題要認真分析具體原因。

    FUJI提供了工業(yè)CRT顯示器可觀察器件的圖象，通過機器上的現(xiàn)場控制臺，可手動操作，獲取真實器件的圖像，有多種方式可檢查器件程序內(nèi)的封裝和實際的差別，CRT能提示哪里出了錯（BUG），在出錯時屏幕還提供了錯誤代碼，方便于分析產(chǎn)生錯誤的原因，并提供修改的建議。

    在視覺軟件（PART DATA）中，對不同的器件有不同的VISION TYPE,這也就是不同的圖像處理算法，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，可對引腳數(shù)進行驗證，對于有極性的器件還可進行極性檢測，體現(xiàn)了貼片機的適應性大小。

    富士的IP3圖象處理采用了多種先進技術(shù)，灰度處理系統(tǒng)的像元比以前的機器（BINARY）增加了一倍，而且能貼BGA、FLIP CHIP、CONNECTORS和多種異型器件。

    西門子80F4也是屬于多功能機，它有兩組貼片頭，分別是旋轉(zhuǎn)頭和IC頭。旋轉(zhuǎn)頭由12個貼片頭組成，最大可以貼裝PLCC44。而IC頭可以貼裝到55mmX55mm的器件。西門子貼片機有三個CAMERA,分別是PCB CAMERA、COMPONENT CAMERA和IC CAMERA。PCB CAMERA主要是用來照機器上的標志點和PCB上的標志點的。

    COMPONENT CAMERA位于旋轉(zhuǎn)頭的上方，用來對小器件進行光學對中，調(diào)整貼片位置。而IC CAMERA則主要是對大器件進行光學對中。 

    西門子貼片機有三種主要的照相方式，分別是方塊器件（比如一般的CHIP元件、SO（包括PLCC）器件、BGA。在對CHIP類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，算出貼片時需要調(diào)整的誤差。

    而在對SO類器件進行光學對中的同時，還需要對各個管腳的相對位置進行檢測，如果管腳不在標準位置的話，也會判斷為不合格器件。BGA因為是球型焊球，在照相處理上，又有不同，要對每一個焊球進行檢測，位置和焊球的亮度都是檢測內(nèi)容。有不合標準的，就作為不合格器件棄用。

    西門子較之FUJI在對PLCC進行圖象處理上有明顯的優(yōu)勢，主要原因是FUJI的光源是平行光，對于J型管腳的處理結(jié)果就是一樣，只對J型管腳的最下端有反射。相比較而言，西門子的光源有側(cè)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。西門子在貼裝PLCC上也較之FUJI-IP3有比較明顯的優(yōu)勢，而且側(cè)光在對BGA進行光學檢測時也起著重要的作用。

    在對FUJI和SIEMENS的視覺系統(tǒng)的比較中，我們更深的認識了貼片機的圖像處理技術(shù)，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(xiàn)代高科技技術(shù)，隨著這些科技日新月異的發(fā)展，貼片機會向著更高速、更高精度、更強功能的方向發(fā)展。我們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。