[01217579]印刷电路板贴片安装三维机器视觉检测设备

本项成果是研制的电子制造业中集成电路板表面贴片安装生产线（SMT）的贴片质量在线三维检测设备。本项成果最初是2010年广东省科技厅批准立项的省部产学研合作项目,由五邑大学与东莞市神州视觉科技有限公司、广东工业大学合作承担完成,其中五邑大学是主要完成单位,承担了主要的创新研究工作。 随着电子产品集成度更高、体积更小、功能更强,已较多采用01005元件和0.2mm细间距引脚IC芯片、BGA、μBGA、CSP和倒装芯片,这对电子制造业提出了更高的要求。电路板表面安装贴片安装自动化对检测技术也提出了更高的要求,传统的在线功能检测（ICT）难以发现虚焊缺陷,人工目检完全无法进行检测。同时,由于电子产品的功能更强,成本也更高,生产线后端的检测使返修成本高。SMT生产线增加前端检测,即锡膏印刷质量检测将大大降低后端不合格率,大大降低返修成本,同时才能保证高集成度、新型便携式复杂电子产品的生产,如智能手机。 同时由于人工成本的不断上升,也对自动化生产产生了更强烈的需求。 因而当前以及未来五年内,对电子制造业自动化设备会有强烈的需求。具体到本项目研发的SMT生产线锡膏印刷质量在线检测设备,需求也越来越强,已成为考核电子制造生产线质量保证的必要配置设备。 目前国内有大约2万条SMT生产线,当前只有大约不到三成配备了SPI设备,还有很大的市场空间。进口设备仍然占市场主要份额,随着本项目研发的国产设备的出现,价格已下降了一半以上。估计在未来五年内,本项目研发的产品将不断增加市场份额。 本项目研发的印刷电路板贴片安装三维机器视觉检测设备,主要在光源设计、投影光栅的控制设计、相位展开算法方面进行了创新设计。光源设计采用了彩色光源投影、采集后根据波长分离方式来减少图像采集次数以提高速度。同时设计了基于DLP的编程结构光编码投影仪,以提高投影的复杂度、降低成本。在光栅控制的压电陶瓷控制上,结合图像采集、定位技术创新设计了压电陶瓷的控制标定技术,可很好地解决压电陶瓷控制的非线性和蠕变问题,提高了控制精度,从而提高了三维测量精度。在基于相位测量的三维测量方法中,对包裹相位,结合印刷电路板贴片安装的具体特点,特别是电路板有相对明显的平坦区域的特点,创新设计了基于二次拟合的全局相位展开方法,速度快、鲁棒性强,从而大大提高了三维测量精度、速度和可靠性。 本项目研发的三维机器视觉检测技术还可以推广应用到多个需要微米级三维测量的机器视觉应用中,如产品外观检测、印刷品质量检测、三维定位等。本项目研发的产品性能达到了国内先进水平。 成果转化的产品年效益,为企业增加年产值超过3千万元,年增加利税超过5百万元。项目研究获得发明专利授权2项、实用新型专利授权8项、软件著作权登记3件。发表相关研究论文13篇,其中三大索引收录7篇。